Optisen lähetin-vastaanottimen suunnittelu TDM PON-laitteille
Optisessa-sähköisessä muuntamisessa käytetty optinen lähetin-vastaanotin (lähetin ja vastaanotin) on avainkomponentti optisissa viestintäjärjestelmissä. PON-järjestelmässä optinen lähetin ja vastaanotin optisella linjapäätteellä (OLT) tai optiset verkkoyksiköt (ONU) pakataan tyypillisesti yhdessä kaksisuuntaisen optisen alakokoonpanon (BOSA) muodostamiseksi.
Alla oleva kuva näyttää OLT: n ja ONU: n optisen lähetin-vastaanottimen arkkitehtuurin. Lähettimen optinen osakokoonpano (TOSA) koostuu puolijohdelaserista (Fabry-Perot-laser tai DFB-laser) ja laserohjaimesta. Vastaanottimen optinen osakokoonpano (ROSA) sisältää fotodiodin (PIN tai APD), transimpedanssivahvistimen, rajoittavan vahvistimen sekä kello- ja tietojen palautuspiirin. TOSA: n ja ROSA: n lisäksi dupleksiä tai tripexiä (WDM-suodatin) käytetään erottamaan ylä- ja alavirran aallonpituudet. Dupleksi- tai tripleksi on yleensä ohutkalvosuodatin, mutta tasomaisiin valo-aaltopiireihin perustuvista optisista suodattimista (esim. Bragg-ritilä tai Mach-Zehnder-interferometri) on tulossa suositeltavaksi vaihtoehdoksi, koska suunnittelun mukaiset valo-aaltopiirit ovat pienempiä, luotettavampi ja helpompi koota TOSA: n ja ROSA: n kanssa. Koska TDM PON -sovelluksia otetaan käyttöön laajamittaisesti, on tehty huomattavia ponnistuksia optisen lähetin-vastaanottimen suunnitteluun, jolla on parempi suorituskyky, alhaisemmat kustannukset ja parempi luotettavuus. Keskeisiä haasteita optisen lähetin-vastaanottimen kehittämisessä FTTx-sovelluksille ovat korkeampi integraatioaste, kustannustehokas pakkaaminen ja purskemuotoiset optiset siirtotekniikat ylävirran linkissä. Integrointia ja pakkaamista varten optiset lähetin-vastaanottimet ovat kehittymässä kohti suunnitteltavia valo-aaltopiirejä ja monoliittisia fotonisia integroituja piirejä.
Sarjakuvaustilan optinen lähetys
TDM PON -järjestelmässä kaikilla käyttäjillä on sama kuituinfrastruktuuri OLT: stä jakelusolmuun. Alasuunnan suunnassa datapaketit lähetetään kaikille ONU: ille. OLT-lähettimet ja ONU-vastaanottimet toimivat jatkuvassa tilassa, jossa synkronointi ylläpidetään koko ajan. Vaikka ONU: ille ei olisi lähetettävää tietoa, OLT-lähettimen on lähetettävä tyhjäkäynnin bittikuviot, jotta ONU: n vastaanotin voi hakea kellon jatkuvasti alavirran signaalista. Yläsuunnan suunnassa kaikkia käyttäjiä on kuitenkin vältettävä ylävirran lähetyksessä, joten milloin tahansa vain yksi paketti (yhdestä ONU: sta) saa päästä keskustoimistoon. OLT koordinoi ylävirran siirtoa ja ajoittaa lähetysajan jokaiselle ONU: lle. Kun ONU haluaa lähettää tietoja OLT: lle, se lähettää purskeen dataa OLT: n määräämässä ajassa ja sammuttaa sitten lähettimen kokonaan estääkseen häiritsemästä muiden ONU: ien ylävirran lähetystä. Eri ONU-yksiköistä peräkkäiset tiedot, jotka seuraavat toisiaan keskustoimiston vastaanottimelle, erotetaan tietyllä suoja-ajalla. Tämän tyyppistä siirtoa kutsutaan purskemuotoiseksi lähetykseksi.
Tässä on kuva, joka vertaa jatkuvan ja purskeisen tilan tiedonsiirtomuotoja. Burst-mode-lähetin jokaisessa ONU: ssa ja purske-mode-vastaanotin keskustoimistossa ovat välttämättömiä. Keskustoimiston pursketilan vastaanottimella on oltava erilaisia kohtuuhintaisia syöttöalueita ja nopea kellon lukitusaika. Toisaalta käyttäjän puolella sijaitsevan purskemuodolähettimen on osoitettava nopea kytkentäaika sekä hyvä virranvaimennus joutotilassa. Nopean burst-moodin optisen lähetin-vastaanottimen suunnittelu on välttämätöntä ja haastavaa, kun otetaan käyttöön passiivisia optisia verkkoja.
Burst-Mode -laser-ohjaimet
Pursketilan lähettimen on osoitettava nopea käynnistysaika sekä hyvä virranvaimennus. Pursketilan laser- / modulaattoriohjaimien suunnittelun haasteet ovat nousu- ja laskuajat sekä automaattinen tehonsäätö. Perinteiset ohjainpiirit on suunniteltu ylläpitämään vakiopoikkeamavirta ja -jännite. Hyvä optisen tehon vaimennus joutokäynnissä edellyttää kuitenkin, että esijännite kytketään pois päältä nopeasti. Kuljettajan piirit on suunniteltava siten, että niiden suorituskyky on lyhyt. Automaattiseen tehonsäätöön tavanomaiset piirit käyttävät usein hitaita näytön fotodiodi- ja / tai analogisuodattimia signaalin keskiarvoistamiseen ja analogisen ohjaussilmukan analogisiin ohjauspiireihin. On tarpeen seurata optista lähtöä, josta on otettu näytteet sopivissa kohdissa purskeaaltomuodossa.
Burst-Mode -vastaanottimet
Tavanomaisia optisia vastaanottimia ei voida käyttää pursketilan havaitsemiseen, koska ne eivät pysty hetkessä käsittelemään erilaisia paketteja, jotka saapuvat suuret erot optisessa tehossa ja vaiheiden kohdistamisessa. Siksi on välttämätöntä suunnitella vastaanottimet, jotka voivat mukautua optisen tehon vaihteluun ja vaiheiden kohdistamiseen paketti kerrallaan. Burst-mode-vastaanottimien suunnittelun haasteet ovat dynaaminen herkkyyden palautus, tason palautus ja nopea kellon palautus.
Kun heikko purske seuraa voimakasta pursketta, heikkoa signaalia on vaikea havaita. Dynaaminen herkkyyden palautus on välttämätöntä heikon signaalin havaitsemiseksi. Heikon purskeen palautumista rajoittavat fotodiodin kantoaallon kuljetusvaikutukset, vahvistimen kääntö- ja latausnopeudet sekä tahattomat automaattiset vahvistuksenhallintavaikutukset.
Tason palautusta varten pursketilan vastaanotin voidaan suunnitella palaute- tai eteenpäin suuntautuvalla rakenteella. Takaisinkytkentäsuunnittelua varten differentiaalinen tulo- / lähtö-transimpedanssivahvistin ja huipunilmaisupiiri muodostavat takaisinkytkentäsilmukan, kun taas eteenpäin suuntautuvassa suunnittelussa esivahvistimen signaali syötetään eteenpäin huipunilmaisupiiriin. Molemmat mallit on toteutettu käytännössä. Takaisinkytkentärakenne mahdollistaa vastaanottimen toiminnan luotettavammin, mutta tarvitaan erilainen tulo- / lähtöesitysvahvistin. Eteenpäin suuntautuvalla vastaanottimella on nopeampi vasteaika ja voidaan käyttää tavanomaista kytkettyä esivahvistinta, mutta piirit on suunniteltava huolellisesti heijastimen estämiseksi heijastimessa. Tason palautuspiirit, joissa on yksinkertainen ja vankka suunnittelu ja hyvä suorituskyky, ovat edelleen avoin kysymys, joka vaatii lisätutkimuksia.
FOCC on kuitu-lähetin-vastaanotinmoduulien valmistaja. Tarjoamme optista lähetin-vastaanotinta paitsi TDM PON -sovelluksille, tarjoamme myös täydellisiä lähetin-vastaanottomoduuleja maailmanlaajuisesti. Tervetuloa vierailemaan verkkosivustollamme, josta löydät haluamasi moduulit. Optiset moduulimme voivat olla yhteensopivia kaikkien merkkien kanssa, kuten SFP-moduulien kanssa: GLC-LH-SM Cisco , HP J4858A , JX-SFP-1FE-FX (Juniper compatiable) jne.
