GE-PON简介

发布时间：2011-11-30 21:25:11 来源：文档文库

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GE-PON簡介

1. PON網絡架构:

PON(无源光网络)是指ODN(光配线网)中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。

　　PON的關鍵技術在于信号处理技术。在下行方向上，交换机发出的信号是按广播式发给所有的用户。在上行方向上，各ONU必须采用某种多址接入协议，如TDMA(Time Division Multiple Access)协议，才能完成共享传输通道信息访问。

其网絡架构如下圖:

GE-PON的網絡架構:

圖一.GE-PON的下行廣播式發送

圖二.GE-PON的上行突發式發送

GE-PON采用点到多点结构，无源光纤传输方式, 在下行方向上，OLT通过1：N的无源分路器将Ethernet帧发送给每个ONU。N通常为4～64。这类似于共享媒质网络。EPON的下行方向是广播式的发送以太帧，各个ONU根据各自的MAC地址提取属于自己的数据信息。如上图一.在上行方向上，由于无源光合路器（passive optical combiner）的方向属性，从ONU来的数据帧只能到达OLT，而不能到达其它ONU。从这一点上来说，上行方向的EPON网络就如同一个点－点（point-to-point）网络。

无源光网络从中心交换局到用户驻地网之间不存在任何有源器件，取而代之的是将无源光器件插入到网络中，并在整个路径上通过分离光波长的功率来引导传输的流量。这种替换使得服务提供商不再需要向传输环路中的有源器件供能和保养，大大节约了服务提供商的成本。无源的分光器和耦合器只起到传递和限制光的作用，不需要供电和信息处理，而且具有不受限制的平均故障间隔时间（MTBF），可以全面降低服务供应商的维护成本。无源光网络通常是由位于中心局（CO）的光线路终端（OLT）和一系列位于用户驻地的光网络单元（ONU）构成，在这些器件中间是由光纤、无源分光器或耦合器构成的光配线网络（ODN）。在一个PON网络中，可从服务交换局拉出单根光纤到宽带业务子区或办公园区，然后再用无源分光器或耦合器从主光纤分离出若干支路到各个大楼或业务设备上。该方式可使多个用户共享从交换局到用户驻地这段相对昂贵的光纤链路，因而也极大降低了光纤到楼（FTTB）和光纤到户（FTTH）的使用成本。采用PON技术，从运营商交换机引出的单纤可以为1632幢或更多的大楼提供宽带业务。有源接入网絡和無源接入网絡的比較如下圖:

圖三SONET/SDH有源接入网絡

圖四 PON無源接入网絡

從圖中可以看出PON無源接入网絡可以節省ROUTER,SWITCH,ADM等昂貴的有源設備.

目前我們生產的ＧＥ－ＰＯＮ上行与下行速率均为１Ｇｂｉｔ／秒,其實際的應用架构如下圖:

圖五: UT斯达康GE－PON BBS 1000产品系列网絡結构圖

UT斯达康GE－PON BBS 1000系统主要由OLT（Optical Line Terminal，光纤线路终端）和ONU（Optical Network Unit，光纤网络单元）构成，OLT提供到IP核心网的上行接口，同时提供8个OLT下行端口，每端口在单根光纤上支持32个分路比，因此单台OLT设备即可支持256个最终用户，传输距离可达10km。

2. GE-PON的規格

二.生產過程中的特殊點:

1. 對LD和TOSA的SE(Slope Efficiency)有要求

LD必須先針對SE (Slope Efficiency) 做sorting，量測DC Current 25mA至35mA之間的Slope efficiency， SE需大於或等於0.36mW/mA，才能投入量產。

鐳射后的TOSA 的SE (Slope Efficiency) >=0.05。

2. 接收端對位時必須加衰減器.

由於在PD接收到的光將強度較大時,PD內部的TIA(前置放大器)會處于飽和工作狀態,這時輕微的位置偏移不會使輸出圖形的高度發生明顯的變化.針對這一問題,在接收端對位時加上衰減棒,將PD接收到的光強度衰減到-25dBm左右(此時TIA處于線性工作區),這時對位時輕微的位置偏移在示波器上圖形的高度(Pk-Pk)就會發生明顯的變化.故加衰減器對位能夠真實的反應PD的材料特性並且能夠使作業員對位時將PD耦合到最佳位置.同時GE-PON接收端對位需要使用10MHz的晶振作為方波發生器的驅動.

3. 發射端要測試Burst Mode

由于PON的网絡架构中要求上行是突發式的傳輸模式,因此TX端要測試Burst Mode.在Burst Mode的工作模式下LD的工作時序如下圖所示.

目前采用的測試架构如下圖:

LD可以工作在Burst Mode下的在于其所使用的LD driver Max3656有一個BEN-控制极,當該控制极接收到的訊號為全零時,整個模塊處于Optical ON的工作狀態,當BEN-控制极接收到的訊號為全一時.整個模塊會處于Optical OFF的工作狀態

在示波器上觀察到的結果:

4.TOSA的三件式架构:

目前GE-PON的TOSA為三件式的結构,即LD的壓合深度固定為700um,鐳射對位時會調節Z軸來找值.

固定壓合深度:

三件式的优勢在于LD的壓合深度是固定的,在LD壓合時不需要找深度,從而避免了LD壓合時存在的LD壓合深度不夠或者是LD壓過的可能,缺點是在鐳射對位因為要調節Z軸所以找值比較慢.

三件式詳解:

三件式分解示意圖:

三件式焊接技術示意圖:

對焊接中存在的問題--焊後位移進行補償的方法:laser hammer

就雷射焊接的本質來說,它只是一個把金屬融化,然後重新焊接的過程,在金屬由液態變化為固態的過程中,存在著收縮力,這一收縮力容易使光的耦合效率降低,這也是所謂的焊後位移。通常引起焊後位移的力都是平衡力,因此就抵銷了在各個方向上可能的不平衡性,然而,在某些情況下,特別是在焊接精度不是很大的條件下,在某一方向上會存在著位移的可能性。

為了使焊接位置回到理想狀態,可以採用點焊的方式,通過改變焊接點的位置以及焊接點多少,從而糾正光纖的位置。這種方式為laser hammer,的方式,理論上來說,採用laser hammer 的方式能夠把光纖移到理想的位置。Laser hammer 也是一種高重複性的製程,通過對輸出光功率的檢測,我們可以很容易把光纖纖芯打回到我們希望的狀態,當然採用的精度必須達到亞微米極別。

下圖為採用一點焊接的圖。

焊接完後成品圖:

目前在強POWER的機種上如(8713-371X,GE-PON)上均使用三件式和laser hammer的方式逕行生產.

5.接收端使用外插法測試Sensitivity的基本思路:

外插法測試Sensitivity的關鍵在于以下數學關系:將誤碼率(BER)值取10*log(log(1/BER))後,會與Input Power成線性關係.依次數學關系設D=10*log(log(1/BER)), Pr=Input Power則有D=a×Pr＋b;測出三種Pr下的BER代入上式即可以解出a和b,然後就可以計算出BER=或BER=時的Pr即S值.

舉實例如下:某材料在Pr=-28.84時BER=1.12E-07, Pr=-29.84時BER=9.86E-06, Pr=-30.84時BER=2.23E-04,根據這三組值即可以解出a= 1.3977,b= 48.721,以此推出BER=時Sensitivity為-27.70dBm,BER=時Sensitivity為-27.14dBm,在實際上的電腦測試程式中電腦還會在讀取BER時取平均值,測試的結果會更加準確.外插法測試Sensitivity的優勢在於測試的速度較快,且可以避免步進法測試時誤差受限於衰減器的步進刻度和等待時間上可能存在的誤差.