10Gbit/s EPON对称OLT光模块设计。

  文/李畅、高繁荣、陈寅、吴君毅(光纤通信技术和网络国家重点实验室、武汉电信器件有限公司) 光通信研究 2013.02

  引言

  目前,高速率的光纤传输技术已广泛应用于各个主干网络中。EPON (以太网无源光网络)由于其成本低和技术成熟可靠已经成为相关运营商的首选方案。而10Gbit/s(以下简称10G)EPON系统是1G EPON系统的平滑升级,即兼顾1G和10G业务,同时10G EPON对称OLT(光线路终端)光模块也是10G EPON非对称OLT光模块的升级,它直接将上行速率提升到10.3125 Gbit/s,极大地满足了用户对上行带宽的需求,因此备受运营商的青睐。

  在EPON系统中,OLT与多个ONU(光网络单元)通过POS(无源光分路器)连接。作为EPON的核心,OLT光模块将直接影响整个10G EPON系统的运行。本文重点介绍一种10G EPON对称OLT光模块的设计方案和关键技术,并通过实验验证方案的可行性。

  1、10G EPON对称OLT光模块简介

  10G EPON对称OLT光模块采用的是上行突发接收和下行连续发射模式,主要用于10G EPON系统中光/电转换。接收部分由TIA(跨阻放大器) 1270/1310nm的APD(雪崩光电二极管),以及两个速率分别为1.25和10.3125 Gbit/s的LA(限幅放大器)组成。发射端由一个10G的EML(电吸收调制激光器)和一个1.25 Gbit/s的DFB(分布反馈激光器)组成,其发射波长分别为1577和1490nm。驱动电路包括数字APC(自动光功率控制)电路和用于保持10G激光器发射波长稳定的TEC(温度补偿)电路。发射和接收参数监控是根据SFF-8077iv4.5协议由单片机实现的。

  由于OLT光模块接收端采用的是突发接收,所以接收建立时间就显得尤为重要。若接收建立时间较长,将对灵敏度产生很大影响,甚至可能导致突发接收无法正常工作。根据IEEE Std802.3av协议的要求,1.25 Gbit/s突发接收的建立时间必须<400 ns,且突发接收灵敏度在误码率为10-12的条件下必须<-29.78 dBm;而10.3125 Gbit/s突发接收的建立时间必须<800 ns,且突发接收灵敏度在误码率为10-3的条件下必须<-28.0 dBm。

  2、10G EPON对称OLT光模块设计

  2.1 设计方案

  10G EPON对称OLT光模块由Triplexer(单纤三向组件)、发射、接收和监控4部分组成,其中Triplexer部分包括两个激光器和一个探测器。发射的光和接收的光通过WDM(波分复用器)集成到光器件中,实现单纤双向传输,其结构如图1所示。

 

  发射部分由两个激光器组成,主要功能是分别将1G和10G电信号转化为光信号,并通过数字APC电路,在闭环状态下保持光功率的稳定。与此同时,单片机控制调制电流的大小,进而得到系统所需要的消光比。在10G发射电路中增加了TEC电路,极大地稳定了10G激光器输出波长。接收部分采用APD将探测的突发光信号转换成电信号,放大整形后输出。为了保证灵敏度能够达到理想变化范围,需在不同温度下对APD提供稳定高压。单片机通过控制APD高压电路来实现这一目标。

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