Design optického vysílače a přijímače pro TDM PON
Optický transceiver (vysílač a přijímač) používaný pro opticko-elektrickou konverzi je klíčovou součástí optických komunikačních systémů. V systému PON jsou optický vysílač a přijímač na terminálu optické linky (OLT) nebo optické síťové jednotky (ONU) obvykle zabaleny dohromady, aby vytvořily obousměrnou optickou podsestavu (BOSA).
Obrázek níže ukazuje architekturu optického transceiveru pro OLT a ONU. Optická podsestava vysílače (TOSA) se skládá z polovodičového laseru (Fabry-Perotův laser nebo DFB laser) a laserového ovladače. Optická podsestava přijímače (ROSA) zahrnuje fotodiodu (PIN nebo APD), transimpedanční zesilovač, omezující zesilovač a obvod pro obnovu hodin a dat. Kromě TOSA a ROSA se používá k oddělení vlnových délek proti proudu a po proudu duplex nebo tripex (filtr WDM). Duplex nebo triplex je obvykle tenkovrstvý filtr, ale optické filtry (např. Braggova mřížka nebo Mach-Zehnderův interferometr) založené na plošných obvodech se světelnými vlnami se stávají upřednostňovanou možností, protože obvody planárních světelných vln jsou kompaktnější, spolehlivější a snáze sestavitelný s TOSA a ROSA. Protože jsou TDM PON rozmístěny ve velkém měřítku, bylo vyvinuto značné úsilí při navrhování optického transceiveru se zlepšeným výkonem, nižšími náklady a lepší spolehlivostí. Klíčovými výzvami při vývoji optického transceiveru pro aplikace FTTx jsou vyšší úroveň integrace, nákladově efektivní balení a technologie optického přenosu v režimu burst v navazujícím spojení. Pro integraci a balení se optické transceivery vyvíjejí směrem k plošným obvodům světelných vln a monolitickým fotonickým integrovaným obvodům.
Optický přenos v režimu Burst
V systému TDM PON sdílejí všichni uživatelé stejnou optickou infrastrukturu z OLT do distribučního uzlu. Ve směru downsream jsou datové pakety vysílány všem ONU. Vysílače OLT a přijímače ONU pracují v nepřetržitém režimu, kdy je synchronizace stále udržována. I když neexistují žádná data, která by se měla vyslat do ONU, musí vysílač OLT vysílat nečinné bitové vzory, aby přijímač ONU mohl nepřetržitě načítat hodiny ze signálu po proudu. Ve směru proti proudu se však musí při předcházejícím přenosu vyhnout všem uživatelům, takže v daném okamžiku se do ústředny může dostat pouze jeden paket (z jednoho ONU). OLT koordinuje upstream přenos a naplánuje přenosový čas pro každou ONU. Když ONU chce poslat data do OLT, vysílá výbuch dat v čase určeném OLT a poté zcela vypne svůj vysílač, aby se zabránilo interferenci s předcházejícím přenosem jiných ONU. Záblesky dat z různých ONU, které sledují sebe navzájem, k přijímači v ústřední kanceláři jsou odděleny určitou dobou ochrany. Tento typ přenosu se nazývá burst-mode přenos.
Zde je obrázek, který porovnává datové formáty nepřetržitého a sériového přenosu. Vysílač Burst-Mode na každé ONU a přijímač Burst-Mode v ústřední kanceláři jsou nezbytné. Přijímač v režimu burst v ústřední kanceláři musí mít různé dostupné rozsahy vstupů a rychlé časy zamykání hodin. Na druhé straně, vysílač v režimu burst, umístěný na straně uživatele, musí vykazovat rychlý čas zapnutí a dobré potlačení napájení během klidového stavu. Při nasazení pasivních optických sítí je nutné a náročné navrhnout vysokorychlostní optický transceiver v režimu burst.
Burst-Mode Laser Drivers
Vysílač v režimu burst musí vykazovat rychlý čas zapnutí a dobré potlačení napájení. Výzvy v designu laserových / modulátorových ovladačů v sekvenčním režimu jsou doby náběhu a pádu a automatické řízení výkonu. Konvenční obvody budiče jsou navrženy tak, aby udržovaly konstantní předpínací proud a napětí. Dobré potlačení optického výkonu v klidovém stavu však vyžaduje, aby bylo zkreslení rychle vypnuto. Obvody řidiče musí být navrženy tak, aby měly krátký výkon zapnutí / vypnutí. Pro automatické řízení výkonu konvenční obvody často používají pomalé monitorovací fotodiody a / nebo analogové filtry pro průměrování signálu a analogové regulační smyčky na analogové regulační smyčky. Je třeba sledovat optický výstup vzorkovaný ve vhodných bodech v průběžném průběhu.
Přijímače v režimu Burst
Konvenční optické přijímače nelze použít pro detekci v režimu shluku, protože nejsou schopny okamžitě zpracovat různé pakety přicházející s velkými rozdíly v optickém výkonu a fázovém vyrovnání. Je proto nutné navrhnout přijímače, které se mohou přizpůsobit změnám optického výkonu a fázového zarovnání na základě jednotlivých paketů. Výzvy v designu přijímačů v režimu burst jsou obnovení dynamické citlivosti, obnovení úrovně a rychlé obnovení hodin.
Když slabá dávka následuje po silné dávce, je obtížné detekovat slabý signál. Pro detekci slabého signálu je nutné obnovit dynamickou citlivost. Zotavení slabého impulsu je omezeno transportními efekty fotodiody, rychlostí nabití a nabití zesilovače a neúmyslnými efekty automatické kontroly zisku.
Pro obnovení úrovně může být přijímač v režimu shluku navržen se zpětnou vazbou nebo dopřednou strukturou. Pro návrh zpětné vazby tvoří diferenciální vstupně / výstupní transimpedanční zesilovač a obvod detekce špičky zpětnou vazbu, zatímco v návrhu dopředného toku je signál z předzesilovače dopředu do obvodů detekce špičky. Oba návrhy byly implementovány v praxi. Struktura zpětné vazby umožňuje přijímači pracovat spolehlivěji, je však zapotřebí jiný vstupní / výstupní předzesilovač. Dopředný přijímač má rychlejší dobu odezvy a lze použít běžný předzesilovač s děleným dc, ale obvody musí být navrženy pečlivě, aby se zabránilo oscilaci v přijímači. Obvody pro obnovení úrovně s jednoduchým a robustním designem a dobrým výkonem jsou stále otevřeným problémem, který vyžaduje další zkoumání.
FOCC je výrobce OEM modulů pro optické vysílače a přijímače. Optický transceiver poskytujeme nejen pro TDM PON, ale také nabízíme kompatibilní transceiverové moduly po celém světě. Vítejte na našem webu, kde najdete moduly, které chcete koupit. Naše optické moduly mohou být kompatibilní se všemi značkami, například s moduly SFP: GLC-LH-SM Cisco , HP J4858A , JX-SFP-1FE-FX (kompatibilní s Juniper) atd.
