APON中155Mb-s突发式收发模块的设计及测试
突发模式
突发模式收发器芯片组的设计 ( 2009/9/25 13:36 )一、前言由于新型宽带应用和需求的增多，发展迅速，带宽逐渐成为制约DSL用户宽带网性能的关键。
采用PON（无源光网络）可以解决此关键。
它具有高带宽及网络协议透明的特点，是一种点对多点的光纤传输和接入技术。
已成为处理光通信控制中心的（Central Office）连接到最终用户的最后里程（the Last Mile）的首选方案。
从图一，无源光纤网络系统的结构可看出，局端（OLT）与用户端（ONU）之间只有光纤，光分路器（Splitters）等无源器件。
节省了光纤资源，无需有源器件和设备，可有效降低网络成本。
同时，因为结构简单，大大节省运营维护成本。
目前无源光网络（PON）已成为光纤到户FTTH（Fiber to the home）主要的网络结构。
系统从OLT到ONU为下行方向。
下行通信时用TDM模式把所有的数据包汇成一个数据流，通过光纤采用广播方式传送。
在接收端，用户以适当的地址选择获得其所需的数据包。
上行通信（从ONU到OLT）是相当困难的，因为多个用户都用同样的光纤进行传送。
在任何时刻只允许一个用户能传送数据包到OLT。
TDM A协议可用来保证上述的条件。
也就是要求ONU在没有传送信号时处于关断状态，而在传送信号时要很快打开，这就时需要ONU 支持特殊的突发模式发射器与接收器。
因此，上行接入是系统设计的关键，而支持突发模式的收发器也就成为整个系统的重点和难点。
在局端（OLT），激光驱动器LDD为连续工作模式，而跨阻放大器TIA和限幅放大器LA则需支持突发工作模式。
在用户端（ONU），跨阻放大器TIA和限幅放大器LA支持连续工作模式，激光驱动器LDD需支持突发工作模式。
从图一和图二可了解到无源光纤网络的一般配置。
其中有些芯片需采用突发模式的，如BM-TIA，BM-LA和BM-LDD三种芯片。
本文将谈及这三种芯片的原理和特点。
重点是突发模式激光驱动器BM-LDD。
用于无源光网络(PON)的突发模式光模块
16
1
See G.984.2
0.33
Bit error ratio
O L
Minimum sensitivity
T Minimum overload
接 收 Consecutive identical digit immunity
Tolerance to the reflected optical power 2022/9/12
Jitter transfer Jitter generation from 0.5 kHz～1.3 MHz
UIp-p
See G.983.1 0.2
Bit error ratio
O Minimum sensitivity L Minimum overload T 接 Consecutive identical digit immunity 收 Jitter tolerance
• OLT光接收机必须能够适应不同ONU 信号的不同光功率，接收机需 要有一个很大的动态范围，并设定门限，以最快的速度来判决； OLT光接收机必须能够迅速恢复从不同节点传来的每个突发信号的 正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bit内实现快速突发比特同 步
• ONU光发送机必须能够快速开/关；当发送机不发送时只能“泄漏” 极小的光功率—比接收灵敏度低10dB
• 在OLT到ONU 下行方向采用TDM (Time Division Multiplexing ) 方式， 以广播方式送至每一个ONU。OLT的发送部分和ONU的接收部分都 是连续工作方式
• ONU到OLT 的上行信号的传输采用TDMA (Time Division Multiple Access)技术。OLT的接收部分和ONU的发送部分都是突发模式工作
EPON技术与标准
OLT：备用的OLT PON端口处于冷备用状态，由 OLT检测线路状态、OLT PON端口状态，倒换应由 OLT完成。 光分路器：使用2:N光分路器； ONU：无特殊要求。
16
光纤保护倒换：全保护
1:N光分路器 OLT PON 口(主) PON 口(备) PON 口 1:N光分路器 ONU N PON 口 ONU 1
IPTV (5 Gbps), On-Demand (2.5 Gbps), Internet, Gaming, etc. (2.5 Gbps) Massively Multiplayer Gaming, Video Surveillance, Video Telephony (10 Gbps)
PS
ONU
宽带无线接入（WLAM和WiMAX）适合用于个人用户的便 捷接入，是未来发展的重要方向；但受载频宽度、传输 距离等方面的限制，每用户接入带宽有限，难以作为家 庭普遍接入的手段，是有线接入的重要补充
3
第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念
EPON技术标准化 EPON技术 EPON系统多业务承载及QoS 典型EPON系统 下一代EPON技术 GPON技术简介
GPON FSAN提出，ITU-T标准化；
GEM封装；
技术复杂，成本略高 标准仍在完善； 已开始试商用和小规模部署
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第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念 EPON技术标准化
EPON技术
EPON系统多业务承载及QoS 典型EPON系统 下一代EPON技术 GPON技术简介
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第一部分：EPON技术与标准
光纤接入及FTTX的概念 EPON技术标准化 EPON技术 EPON系统多业务承载及QoS
EPON和GPON技术比较
EPON和GPON技术比较摘要本文重点对两种主流PON技术(EPON和GPON)在可用带宽、技术成熟度、成本、多业务能力和安全性、QoS和OAM等方面进行了综合比较和分析。
从目前已经商用的EPON 和GPON产品来看，二者功能和性能相当，但EPON成本更低，更具竞争优势。
关键词PON EPON GPON1、引言多年来，业界一直认为PON是接入网未来发展的方向，这一方面是由于它提供的带宽可以满足现在和未来各种宽带业务的需要，因此在解决宽带接入问题上被普遍看好;另一方面，无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用也相对较低。
PON的网络结构非常简单，其技术上的复杂性主要在于信号处理技术。
在下行方向，局端设备/OLT发出的信号是广播式发给所有的远端用户/ONU(单点发送，多点接收)，各用户需要从中取出发给自己的数据。
在上行方向，由于各用户/ONU共享一根干路光纤(多点发送，单点接收)，就必须采用某种多址接入协议，如:TDMA(time division multiple access，时分多址访问)协议，来避免发生信号冲突，实现多用户对共享传输通道的访问。
目前，有两个颇为引人注目的PON标准已正式发布，其中一个是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON(GPON)标准，另一个是由IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON(EPON)标准。
在PON技术已被毋庸置疑地认为是未来FTTH时代的终极解决方案之后，EPON和GPON 谁将主导FTTH大潮已成为当前新的争论热点。
单独从某一方面的对比结果来判断哪种技术会得到规模应用是不严谨的，因此，本文将从可用带宽、技术成熟度、成本、多业务能力和安全性、QoS和OAM等方面对二者进行综合的比较。
2、xPON概述1987年英国电信公司的研究人员最早提出了PON的概念。
1995年，FSAN联盟成立，目的是要共同定义一个通用的PON标准。
1998年，ITU-T以155Mbit/s ATM技术为基础，发布了G.983系列APON(ATM PON)标准。
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155Mbs和622Mbs光收发和一模块技术条件
M33ＹＤ／Ｔ ９８６－１９９８ １９９８－１２－０７发布 １９９９－０６－０１实施 中华人民共和国信息产业部 发 布中华人民共和国通信行业标准１５５Ｍｂ／ｓ 和 ６２２Ｍｂ／ｓ光收发合一模块技术条件 155Mb/s and 622Mb/s Technical conditions optical transceiver module（） １５５Ｍｂ／ｓ和６２２Ｍｂ／ｓ光收发合一模块技术条件 155Mb/s and 622Mb/s Technical conditions of optical transceiver module ＹＤ／Ｔ ９８６－１９９８ 目次前言 (II)1 范围 (1)2 引用标准 (1)3 术语和符号 (1)4 光收发合一模块技术要求 (2)5 光收发合一模块的测试方法 (4)6 检验和试验 (7)7 其他 (7)附录A （标准的附录) 光收发合一模块的外形尺寸和管脚排列 (10)ＹＤ／Ｔ ９８６－１９９８ 前言本标准参照国际电信联盟标准ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９５７与同步数字体系有关的设备和系统的光接口１９９４国际电工委员会标准ＩＥＣ－７４７－５分立半导体器件和集成电路－光电子器件 本标准规定了１５５Ｍｂ／ｓ和６２２Ｍｂ／ｓ光收发合一模块的技术条件测试方法本标准由邮电部电信科学研究规划院提出并归口本标准主要起草人中华人民共和国通信行业标准１ 范围 本标准规定了155Mb/s 和622Mb/s 光收发合一模块的技术条件测试方法本标准适用于155Mb/s 和622Mb/s 光收发合一模块的设计检验及使用通过在本标准中引用而构成为本标准的条文所示版本均为有效使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性１９９７同步数字体系光缆线路系统测试方法 YD/T 7011993光接收组件测试方法 ITU-T G.825 基于同步数字体系的数字网络中抖动和漂移的控制 ITU-T G.957 与同步数字体系有关的设备和系统的光接口 ITU-T G.958 基于同步数字体系的光缆数字线路系统 IEC-747-5 分立半导体器件和集成电路-光电子器件 MIL-STD-883 微电子器件试验方法和程序 Bellcore FR-NWT-000796 光纤传输系统可靠性保证的一般要求 Bellcore TA-NWT-000983 环路用光电器件的可靠性保证惯例 Bellcore TR-NWT-000253 SONET 传输系统 ３ 术语和符号 ３．１ 术语３．１．１ 工作波长根据光纤通信系统设计考虑的模式噪声即为特定应用场合和传输速率下的系统工作波长范围工作波长指要求光发送部分光源的发射光波长及其范围工作波长指光探测器件的响应波长范围对于光发送部分是可接收输入电调制信号的码速率３．１．３ 平均发送功率光发送部分在所规定比特率的电调制信号调制下正常工作时的平均发送光功率1３．１．５ 眼图模板光发送部分脉冲形状特性包括上升时间上过冲这些都必须用一个S点的发送眼图模板来进行规范为了评价这些发送信号而且还要考虑上过冲和下过冲限制３．１．６ 预偏置电流光发送部分中采用激光器作光源时给激光器预先提供一个阈值电流附近的直流电流比特差错率达到1¹â½ÓÊÕ²¿·ÖËùÄܽÓÊÕµÄ×îСƽ¾ùÊäÈë¹â¹¦Âʱí5³ö³§Ö¸±êÓ¦ÓÅÓÚ±íÖÐÖ¸±ê3dB±ÈÌزî´íÂÊ´ïµ½1¹â½ÓÊÕ²¿·Ö¿ÉÒÔ½ÓÊÕµÄ×î´óƽ¾ùÊäÈë¹â¹¦Âʹâ½ÓÊÕ²¿·ÖÓ¦¾ßÓÐÎÞ¹â¸æ¾¯ÐźÅÊä³ö¶Ë¹â½ÓÊÕ²¿·Ö·¢³öÎÞ¹â¸æ¾¯Ê±Ëù¶ÔÓ¦µÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊΪÎÞ¹â¸æ¾¯¹â¹¦Âʵ±¹â½ÓÊÕ²¿·ÖµÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊϽµÖÁÎÞ¹â¸æ¾¯ÐźÅÊä³ö¶ËÓÉÂß¼-电平转换成逻辑电平时已经处于无光告警下的光接收部分10Ëù¶ÔÓ¦µÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊΪÎÞ¹â¸æ¾¯ÉÏÏ޹⹦ÂÊ３．２ 符号 表 1 参数名称及符号参数名称符号单位工作波长µ÷ÖÆËÙÂÊM Mbit/s消光比EX dB预偏置电流I B mA上升时间t r ps下降时间t f ps平均发送功率P0dBm光谱宽度 nm光接收部分灵敏度S dBm光接收部分最小过载点P max dBm 无光告警上限P r dBm 光功率下限P f dBm抖动容限J TOL UI４ 光收发合一模块技术要求 ４．１ 光收发合一模块的分类 ４．１．１ 按距离分类如下： 表 2 光收发合一模块按距离分类类型局内短距离中距离长距离距离(km) 15 60 ４．１．２ 按管脚输出功能分类如下一路无光告警输出表3类型发射部分功能接收部分功能2R 差分数据输入激光器功率监控一路无光告警输出3R 差分数据输入激光器功率监控差分时钟输出４．２ 光收发合一模块的技术要求 ４．２．１ 基本要求+5V或-5.2V+5V和-5.2Vb) 信号输入输出为PECL0V或-0.8Vc) 光接口为标准FC型d) 推荐外形尺寸符合标准的附录A图A2要求１３６０ １２６１１３３５ １４８０RMS40 7.7 4 -20dB谱宽nm 1158 558.2 10080应用距离局内短距离中距离长距离工作波长范围nm 12611580 12961580 光源类型MLM LED MLM SLM MLM SLM MLM SLM 输出谱宽 ｎｍ ３５ ２．０ -20dB 1 1 输出平均光功率dBm 158 +2 +2 消光比dB 8.2 10 输出光眼图符合G.957和TR-NWT-000253灵敏度1)dBm 23 28 28 28 最小过载点dBm 8 8 8 8 抖动容限符合G.825注意参考接入网标准确定以下各项的技术要求出厂指标应优于表中指标3dBabc±êÇ©dÔËÊäe５ 光收发合一模块的测试方法 ５．１ 测试条件 abcd５．２ 光发送部分 由光源器件和采用集成工艺制作的相关电路构成激光器特性的工作波长-20dB谱宽对单纵模激光器而言其测试方法见YD/T 701ÆäÖбíÕ÷¹âµç¶þ¼«¹ÜÌØÐÔµÄÏìÓ¦²¨³¤½áµçÈÝϽµÊ±¼äÆäPIN光电器件的测试方法见YD/T 702５．４．２ 测试步骤 按照图1所示测试配置连接好测试系统b155.520Mbit/s或622.080Mbit/sÊý×ÖÐźÅÉ趨ÔÚPECL电平采用223-1的伪随机序列cÄ£¿é¹âÊä³öβÏËÓë·ûºÏG.957的光参考接收机连接d²¢°´²»Í¬±ÈÌØÂʵÄÑÛͼģ°åÀ´ÅжÏÆäÊÇ·ñ·ûºÏÒªÇó±»²âÄ£¿é５．５ 平均发送光功率测试 ５．５．１ 测试配置如图１所示按图1准备好测试系统在适配器后S点用光功率计测量光发送部分的出纤光功率５．６．２ 测试步骤 按图1准备好测试系统bµ÷Õûʾ²¨Æ÷»ùÏßÒÔ±ãÒ×ÓÚÅжÏ将示波器上输入通道设置为示波器显示出眼图信号 分别读取眼图上线和眼图下线的电压值V AeEX=10log(V A/V B)注能够直接测试消光比的示波器按图1准备好测试系统从示波器上直接读出消光比５．７．１ 光发送部分的预偏置电流需给出被测模块光发送部分的电流电压转换系数５．７．３ 测试步骤 按图1准备好测试系统bÈ»ºó¸ù¾Ý±»²âÄ£¿é¹â·¢ËͲ¿·Ö¸ø³öµÄµçÁ÷µçѹת»»ÏµÊý５．８ 功率监测 本条款测试内容适用于具有功率监测功能的光收发合一模块该电压量在一个给定的范围内变化超过此范围时 ５．８．２ 测试配置如图１所示aʹ²âÊÔϵͳ½øÈëÕý³£¹¤×÷״̬用直流电压表测量光发送部分的功率监控电压检测端的直流电压值以判断光发送部分工作是否正常５．９．１ 测试配置如图１所示 按图1准备好测试系统b¹Û²ìʾ²¨Æ÷±ä³ÉÒ»Ìõ»ùÏßc±íÃ÷Ä£¿é¹â·¢ËͲ¿·Ö¹Ø¶Ï¹¦ÄÜÕý³£５．１０．２ 测试步骤 按照图2所示测试配置连接好测试系统622.080Mb/s将传输分析仪发送部分的时b155.520Mb/s或钟频率设定在相应值或ECL NRZ码型输出输入阻抗均为50c¹â¿É±äË¥¼õÆ÷µ÷ÕûÔÚÊʵ±Î»ÖÃ将被测光收发合一模块插入测试盒使测试系统处于正常工作状态 调节传输分析仪接收部分的相位及阈值f¼õС±»²âÄ£¿éµÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊ10-10５．１１ 过载光功率测试 ５．１１．１ 测试配置如图２所示aʹ²âÊÔϵͳ½øÈëÕý³£¹¤×÷״̬缓慢调节光可变衰减器直至误码率达到1cËù²âµÃÖµ¼´Îª±»²âÄ£¿é¹â½ÓÊÕ²¿·ÖµÄ¹ýÔع⹦ÂÊ误码测试５．１２ 无光告警测试 ５．１２．１ 测试配置如图２所示a ʹ²âÊÔϵͳ½øÈëÕý³£¹¤×÷״̬将直流电压表接入被测模块光接收部分的正向无光告警信号输出端0 c ʹµÃ¹â½ÓÊÕ²¿·ÖµÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊϽµ01²â³ö´ËʱµÄÊäÈë¹â¹¦ÂÊd µ÷½Ú¹â¿É±äË¥¼õÆ÷µ±µçѹ±íָʾֵÓÉÂß¼-电平转向逻辑电平时即为无光告警上限光功率按照GB/T 16814标准第5章测试方法进行测试首先确定被检样品数６．１．２ 光收发合一模块的检验方法可按照本标准中第５章所规定的测试方法进行表6 光收发合一模块试验的基本要求标题 试验项目 引用标准 试验方法变频振动MIL-STD-883-2007.11500G 0.5ms 6方向机 械 完 整 性碰撞冲击 MIL-STD-883-200220G2000Hz 3方向5000h耐 久 性 低温存储-402000h特 殊 试 验 抗静电阈值BellcoreTA-NWT-000983按人体模型 光收发合一模块光发送部分输出平均光功率变化超过为不合格 １５５Ｍｂ／ｓ光收发合一模块接收部分灵敏度劣化超过1dB 622Mb/s 光收发合一模块接收部分灵敏度劣化超过2dB７ 其他 ７．１ 使用说明书 使用说明书是正确使用光收发合一模块的指南a ÐͺÅ反映光收发合一模块性能的主要技术指标 基本的原理框图de¹Ü½Å¹¦ÄÜ使用注意事项７．２ 标志运输及贮存 ７．２．１ 标志 光收发合一模块外表面应有标志但其内容应满足如下要求 标明光收发合一模块的制造厂家 光收发合一模块的型号cÆäÐòºÅ¿É×·ËݲúÆ·µÄÉú²úÈÕÆڵȲÉÓõ¥¼þ°ü×°»ò¶à¼þ°ü×°µ«°ü×°Ó¦Âú×ãÈçÏ»ù±¾ÒªÇó±êÃ÷ÓвúÆ·ÌØÕ÷µÄ±êʶÐͺŵØÖ·²úÆ·³ö³§ÈÕÆÚ·Àѹ´ëÊ©７．２．３ 运输 可由生产厂以产品运输安全为目的制订可操作的规范或要求贮存温度范围应满足-25+70附录Ａ （标准的附录） 光收发合一模块的外形尺寸和管脚排列 A1 光收发合一模块的管脚排列如图A1所示1-RXV ee2-RO4-SD6-TXVcc8-TDＮＣ－１８ 1-RXV eeＮＣ－１８ 1-RXV ee图A 光收发合一模块三种管脚排列图A1中符号的意义如下表A1所示+表A1TXVcc 发射部分正电源CLK 接收部分正向时钟输出TD 发射部分正向数据输入CLKN 接收部分反向时钟输出TDN 发射部分反向数据输入NC 空脚A2 光收发合一模块外形尺寸如图A2所示图A2 光收发合一模块两种外形尺寸图。
EPON 与GPON的区别
由河姆渡智能设计提供E PON和GPON具有各自的技术定位，不存在严格的优劣之分；EPON和GPON是两个主要的PON标准，其中一个是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON(GPON)(千兆bitPON)标准，另一个是由IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON(EPON)标准。
GPON是原来ITU-T 以155Mbit/s ATM技术为基础的APON(ATM PON)标准()APON后来更名为BPON(宽带PON)发展来的(G984.1,G984.2,G984.3)..千兆EPON又叫GEPON。
EPON和GPON是两种标准，而不是EPON可以升级为GPON。
一.整体上比较：1.商用化但目前看来EPON的技术成熟度和商用化程度已经远远超过GPON。
的确，从FTTx 在我国以及整个亚太地区的发展情况来看，EPON已成为实现FTTx的主流选择。
EPON发展态势喜人在我国，EPON在商用化和实际性能方面均已有着不凡的表现。
在商用化方面，EPON正在向全国范围扩展。
据记者了解，在结束了北京、上海、湖北、广东四地两万户的采用EPON的FTTH试点工程之后，中国电信认为EPON技术商用化趋于成熟，并于2006年底开放新的EPON试点方案，允许各个省市在总部备案后进行试点工程。
2.EPON厂商同时，EPON设备厂商也在迅速跟进中国市场EPON商用化的进程。
PMC-Sierra公司在不久前香港举行的第十届ITU世界电信展上，推出了据称是第一款的端到端EPON芯片方案，并且率先针对中国电信集团新的数据加密与解密算法、服务程序质量以及分类协议标准进行的设计，非常适合于在中国市场的大规模部署。
而在实际性能方面，EPON通过附加一些增强特性，已经能越来越好地满足更多技术需求。
记者在与北邮光通信中心和光网络研究室了解到，传统认为EPON弱在支持TDM业务，但目前EPON设备商采用各种TDMoverEthernet的专利技术和在普通以太网上使用各种PWE3设备，一般都能满足不同环境下的TDM业务传输需求；通过在设备方面附加增强特性，EPON在QoS和OAM方面已经能很好与GPON标准中定义的大部分功能相媲美。
最新-APON中20195Mb／s突发式收发模块的设计及测试 精品
APON中155Mb／s突发式收发模块的设计及测试摘要主要研究中155突发式光收发模块及其测试。
对突发式发射模块中的自动功率控制电路提出了采用峰值控制的方法；对突发式接收模块采用了注入锁相环法的快速同步技术和直流耦合的动态阈值判决方案；设计了信号模拟产生器测试系统检测所研制的收发模块的性能。
关键词突发模式峰值自动功率控制时钟恢复动态阈值近年来，突发模式的数据传输方式正越来越多地应用于数字通信系统中。
这些系统通过光纤、无线和同轴电缆等媒质实现点到多点的连接，其中以为基础的无源光网络成为快速发展的宽带技术之一。
由于系统结合了多业务、多比特率的支持能力和的透明宽带传输能力，将成为未来实现宽带接入乃至最终实现的重要方式。
系统的核心是在上采用方式传输信元，物理层上下行方向一般采用／技术。
系统在下行方向以的连续方式工作，容易实现；上行信号为方式，信号工作在突发模式下，是幅度不等、长度不同、时间间隔也不相同的脉冲串，由于上行信号的这一特点，突发式收发模块设计与传统收发模块的没计有很大不同，因而所采用的测试方法也不同。
同时，由于以往所开发的突发式光收发模块多在00／以下的速率，国外虽对155／收发模块有一些研究并开发出相应的产品，但由于其价格居高不下，因此有必要研究国内自主开发的155／光收发模块。
范文先生网收集整理1突发式光发射模块系统中，光网络单元的发射机以突发模式工作，即只在分配给它的时隙内才有功率输出，在其他时间处于关断状态，因此光发射电路要求能够快速地开启和关断，需要采用响应速度快的光源并采取一些者施以减少和补偿突发时延。
光发射模块由光源、驱动电路和控制电路三部分组成，具有发射关断和监视输出的功能，如图1所示。
图1中的数据和信号由测试系统产生并提供。
由于突发式光发射电路是多路轮流发射，突发式发射电路的工作空度比很大，所以自动功率控制电路不能采用平均功率控制方法，而必须采用峰值功率控制方法来稳定发射光功率。
155Mbps光纤收发模块用于低速异步串行通信的设计
155Mbps光纤收发模块用于低速异步串行通信的设计作者：孙靖舒来源：《科技传播》2017年第23期摘要 155Mbps的光纤收发模块一般用于100Mbps光纤以太网通信，接口电平通常为PECL的差分信号，由于光功率过饱和的原因，通常要求发送信号调制后发送，正常情况下不能直接用于中低速异步串行通信。
支持中低速通信的光纤模块一般价格为150元，而155Mbps 的光纤模块价格一般不到70元。
若将少于10元成本的单片机用于155Mbps光纤模块上，并能解决中低速数据的光纤通信问题，有一定的应用价值。
关键词光纤收发模块；单片机；中低速数据通信中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）200-0173-021 总体设计思路1）设计合理的编码方式对高速数据进行调制与解调。
2）收发过程通过两片单片机来模拟，从而判断设计方案的可行性，同时记录出现的问题。
3）通过软件模拟所得到的结果来选择适当的芯片进行实际电路的搭建。
2 低速光纤收发模块电路设计与实现2.1 调制解调原理实验是通过改变占空比从而改变传输速率[ 1 ]。
具体实现方式如下：设定通信速率最低为9600bps，最高为115200bps，速率必须为常用标准速率。
列表如下：9600，19200，38400，57600，115200单片机设定频率为11.0592×3MHz。
调制时按115200速率的位进行，0变为1：3的占空比，1变为3：1占比。
输入接INT1，INT1工作在上下沿中断方式当中断发生时，调整定时器T1工作在230400bps×4自动重载定时方式INT1中断或T1中断3次时，输出低电平；T1中断1次时INT为0，则输出高电平，重复上过程即可。
2.2 调制电路的设计实验使用两个单片机来模拟预想程序的设计。
如图1所示，单片机U2是发送端，单片机U2的接口分别向单片机U1持续发送高电平和低电平，此时U1做的工作是对发送过来的数据进行调制。
GPON+OLT光收发一体模块的设计与实现
（Ｇｉｇａｂｉｔ－ｃａｐａｂｌｅ Ｐａｓｓｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，千兆比特无源光网络）三种解决方案。
ｍｕｃｈ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｍｏｄｕｌｅ ｈａｖｅ ｐａｓｓｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎ
ｃｕｓｔｏｍｅｒ’ｓ ＧＰＯＮ ｔｕａｌ ＧＰＯＮ ｎｅｔｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＯＮ；ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｍｏｄｕｌｅ；ｂｕｒｓｔ－ｍｏｄｅ ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ＤＣ－ｅｏｕｐｌｉｎｇ；
武汉理工大学硕士学位论文摘要随着现代通信网的快速发展人们对接入网带宽提出了更高的要求利用光纤丰富带宽资源的gpon千兆比特无源光网络凭借其高速率高效率灵活性强等关键优势成为解决最后一公里带宽瓶颈的最佳方案
武汉理工大学 硕士学位论文 GPON OLT光收发一体模块的设计与实现 姓名：吴旭 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：陈伟
虽然ＡＰＯＮ和ＥＰＯＮ已经可以满足当前网络的需求，但基于ｍ协议的互动电 视和高清晰度电视以及中国电信向综合信息服务转型后对网络带宽提出了更高 要求，ＧＰＯＮ由于能够提供更高的速率、较高的接入性能和网络效率、较强的灵 活性和可伸缩性３个关键优势更能满足需要。具体如下：
（１）速率高：ＧＰＯＮ提供比其他无源光网络技术更宽的数据速率范围，可 支持对称和不对称的多种线路速率，最大支持速率可达２．４８８Ｇｂｐｓ（下行数据流） 和１．２４４Ｇｂｐｓ（上行数据流），能够满足现有及未来可能出现的各种业务对带 宽的需要。
宽带接入
4、APON(ATM无源光网络接入技术)主传输介质PON采用无源双星拓扑。分路比为1:32。双向传输方式有两种，其一单向双纤的空分复用方式，即使用两根光纤，一根传上行，一根传下行。工作波长为1310nm，其二单纤粗波分复用方式，即采用单根光纤异波分双工，上下行波长分别工作在1310nm区和1550nm区，可采用对称帧（上下行分别是155.20Mbit\s）或不对称帧结构（下行622.080Mbit\s上行155.20Mbit\s）
15.FSO（自由空间光通信）：位于300GHZ以上的红外光波段，这一广阔更适用于宽带高速数据传输而且无需频道占用费其使用的主要限制只是辐射功率不能超过国际电信委员会颁布的标准限度。
组成：光网络单元ONU；光分配网ODN；光线路终端OLT。
功能：ONU提供用户到接入网的接口（光电转换、物理接口），提供用户业务适配功能（速率适配、信令转换）；ODN为OLT和ONU之间提供光传输技术，完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能；OLT提供与中心局设备的接口（光电转换、物理接口），提供与ODN的光接口，分离不同的业务。
（3）用户端POTS分离器：ADSL在用户端需要POTS分离器，其安装复杂，一般由运营商安装。而ADSL.Lite无需安装。
7、光接入网由哪几个部分组成？试简述每个部分的功能？
答：光纤接入网（OAN）是以光纤为传输介质，并利用光波作为光载波传送信号的接入网，泛指本地交换机或远端交换模块与用户之间采用光纤通信的系统。
10G-EPON突发模式光收发模块的设计
10G-EPON突发模式光收发模块的设计沈雨剪;李毅;李榴;郑秋心;黄毅泽【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2012(034)002【摘要】为了满足人们对于高带宽业务的需求,针对10G-EPON网络技术进行了分析,并提出了突发模式光收发模块的设计方案.首先对10G-EPON的网络拓扑结构、波段的分配及其对突发模式光收发模块的要求作了介绍,然后提出了1G/10G 双速率10G-EPON系统模型,设计了ONU端和OLT端的系统框图.通过对比分析,提出针对双速率信号进行电域分离的方法,解决了设计难点.最终的设计结果对于下一阶段的制备和测试以及10G-EPON的推进有着一定的指导意义.【总页数】5页(P50-54)【作者】沈雨剪;李毅;李榴;郑秋心;黄毅泽【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TN911;TN929.1【相关文献】1.APON系统中突发式光收发模块的测试系统设计 [J], 黄秋元;刘炜霞;陈伟;周鹏2.光突发交换网络中突发模式发射机设计 [J], 龙祖利3.从国际标准看GE-/G-PON用突发式光收发模块 [J], 丁国庆;胡长飞4.一种可用于军用设备的10G光收发模块的设计与实现 [J], 葛逾;刘鑫5.一种基于LTCC基板的数字光收发模块设计 [J], 曾永福;葛逾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
xPonONU光模块简介剖析
数据不发生冲突
GPON 和EPON 简介
EPON和GPON是两个主要的PON标准，其中一 个是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON(GPON)(千 兆bit PON)标准，另一个是由IEEE 802.3ah工作 组制定的Ethernet PON(EPON)标准。 GPON是原来ITU-T以155Mbit/s ATM技术为基础 的APON(ATM PON)标准APON后来更名为 BPON(宽带PON)发展来的 (G984.1,G984.2,G984.3,G984.4,G984.5).. 千兆EPON就是GEPON。
ONU光模块是用在ONU设备上的。一般由以下 几个部分构成：突发模式激光器驱动、收端限幅 放大器、BOSA、MCU、APD升压电路等构成。 其基本框图如下：
2011-9-30
ONU光模块介绍
发端采用突发模式的驱动器来驱动激光器。发
端时序：对于EPON ,要求Ton/Toff<30ns,对于GPON, 要求Ton/Toff<12.8ns。
2012-4-16
什么是PON？
2012-4-16
PON下行信号
ONU
OLT Splitter
ONT
ONU
下行信号：从OLT到ONU，OLT连续广播发送，ONU选择性接收（根据LLID）
PON上行信号
ONU
OLT Splitter
ONT
ONU 上行信号： 从ONU到OLT，TDMA突发发送，采用测距技术保证上行
Case operating temperature（℃） Average output power （dBm） Receiver optical sensitivity（dBm） Tcase -20 +70
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155Mb/s突发式收发模块由于其工作速率比较高,因此其设计与传统的突发式收发模块有很大不同,因而其测试系统的设计也与以往不同。本文给出了收发模块具体的设计思想和设计路线并通过测试进行了验证。测试结果表明所研制的光收发模块相应的技术指标均达到预定要求,能够很好地满足155Mb/s的APON系统的性能要求。
2 突发式光接收模块 155Mb/s突发式接收模块的基本框图。接收电路采用155Mb/s专用芯片LUBORP前置放大器对信号进行放大并产生差分信号,并将光信号转换为系统可用的差分信号;LUBORA155主放大器对信号功率逐级放大。同时,由时钟和数据恢复电路提取出的时钟和复位信号对接收到的突发式信号动态建立判决阈值以使数据恢复输出。另外由于系统输入电压为3.3V,而前置放大器和主放大器工作电压为5V,所以还需要一个由MAX1674组成的升压电路,将+3.3V升压到+5V。
APON中155Mb/s突发式收发模块的设计及测试
摘 要: 主要研究APON中155Mb/s突发式光收发模块光收发模块及其测试。对突发式光发射模块发射模块中的自动功率控制功率控制电路提出了采用峰值功率控制的方法;对突发式接收模块接收模块采用了注入锁相环法的快速同步技术和直流耦合的动态阈值判决方案;设计了信号模拟产生器测试系统检测所研制的收发模块的性能。 关键词: 突发模式 峰值自动功率控制 时钟恢复 动态阈值
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155Mb/s突发式接收模块的另一个关键技术问题是上行突发光接收。由于到达OLT的突发信号其幅度、相位都不同,所以要求接收模块对每个上行突发块能够在极短的时间内建立新的判决阈值。以往接收模块的判决方法多采用交流耦合的判决方式,由于增益是差分输入、差分输出,且通过电容耦合,对于100Mb/s以下的速率是可取的,但对于155Mb/s时不能满足要求。因此,笔者提出了直流耦合的动态阈值判决方式。 信号经过前置放大器直流耦合到主放大器,LUBORA155主放大器动态地建立阈值以接收两个连续的强度不同的信息包。另外,为了保证可用带宽,还必须进行带宽补偿和自动阈值控制以确保系统的工作速率为155Mb/s。带宽补偿功能由正负带宽补偿引脚完成,通过在它们之间所跨接的5pF电容将输出反馈到输入端,限制了系统的工作带宽,同时限制电路工作速率为155Mb/s并减少了高频噪声,很好地提高了接收模块的灵敏度和动态范围。LUBORA 155具有自动阈值控制电压的功能,能够接收不同的输入信号电平,从而建立不同的阈值进行动态判决。 经过主放大器后的信号到达时钟与数据恢复电路,其功能由LUBCDR155芯片完成。其原理图。其工作原理是:通过主放大器处理后的数据信号分为两路,以LV-PECL的正负极性数据输入到两个振荡器中。同时,从系统时钟来的时钟信号通过锁相环回路产生振荡器的偏置电压,并输入到两个振荡器中。然后,两个振荡器经过一个或门产生恢复的时钟信号,其原理是从输入的数据信号的瞬时相位中恢复时钟;恢复的时钟与输入的数据信号一起再驱动触发器产生恢复的数据信号。由于此时恢复的时钟和数据信号有一定的抖动,所以要经过FIFO与系统时钟以及RESET信号一起消除抖动,其原理是由恢复的时钟与输入信号中的基准时钟相同步以消除失步。另外,LUBCDR155的工作特性可实现首比特同步,并能消除经过主放大器后波形中的毛刺现象。
从信号源取出155Mb/s数据和时钟信号,数据信号经过缓冲器Buffer1变换为两路ECL电平的电平信号,分别送到数据包产生器和多路分离复用的电子开关(MUX);时钟信号经过缓冲器Buffer2变换为ECL时钟信号,与数据信号一起作用于包产生器,生成两个不同时隙的数据包,经过MUX分成两路数据包。 (2)测试结果 通过测试,采用峰值功率控制方法设计的发射模块消光比可达25dB,关断光功率小于-43dB;突发信号在经过接收模块中的前放和主放大器后到达时钟和数据恢复电路,能很好地还原信号,信号波形见图7和图8。突发式接收模块的灵敏度不小于-33dBm,动态范围不小于15dB,饱和光功率为-8dBm,响应速度≤8bit。
要实现突发式上行信号正确、快速接收,155Mb/s突发式接收模块需要解决快速比特同步问题。以往接收机的快速同步技术多采用相关法和多相位时钟采样法。相关法适合100Mb/s以下的PON系统,而多相位时钟采样法需要硬件和软件的支持,实现起来较为复杂。所以本设计采用了注入锁相环法的同步技术。。光电探测器首先将接收到的光信号转换为电信号,由于信号在传输过程中存在延时,其幅度、相位都发生了不同程度的改变,因而此时接收到的是突发式电信号。首先对其进行频谱变换,保留频带范围在155MHz左右。外接参考振荡器产生某一个频率和相位的信号作为注入信号,与所接收到的突发信号进行比较产生一个新的参考信号,与压控振荡器所产生的某一个基准频率通过锁相环技术进行相位和频率的比较,通过误差电压值不断调整压控振荡器所产生的基准频率,最终将锁定状态频率的信号送入判决电路。通过判决电路,建立合适的判决阈值,最后恢复输出。
近年来,突发模式的数据传输方式正越来越多地应用于数字通信系统中。这些系统通过光纤、无线和同轴电缆等媒质实现点到多点的连接,其中以ATM为基础的无源光网络(APON)成为快速发展的宽带技术之一。由于APON系统结合了ATM多业务、多比特率的支持能力和PON的透明宽带传输能力,将成为未来实现宽带接入乃至最终实现FTTH的重要方式。 APON系统的核心是在PON上采用TDMA方式传输ATM信元。物理层上下行方向一般采用TDM/TDMA技术。APON系统在下行方向以TDM的连续方式工作,容易实现;上行信号为TDMA方式,信号工作在突发模式下,是幅度不等、长度不同、时间间隔也不相同的脉冲串。由于上行信号的这一特点,突发式收发模块设计与传统收发模块的设计有很大不同,因而所采用的测试方法也不同。同时,由于以往所开发的突发式光收发模块多在100Mb/s以下的速率,国外虽对155Mb/s收发模块有一些研究并开发出相应的产品,但由于其价格居高不下,因此有必要研究国内自主开发的155Mb/s光收发模块。1 突发式光发射模块 APON系统中,光网络单元(ONU)的发射机以突发模式工作,即只在分配给它的时隙内才有功率输出,在其他时间处于关断状态。因此光发射电路要求能够快速地开启和关断,需要采用响应速度快的光源并采取一些措施以减少和补偿突发时延。光发射模块由光源、驱动电路和控制电路三部分组成,具有发射关断和监视输出的功能,。图1中的数据和信号由测试系统产生并提供。由于突发式光发射电路是多路轮流发射,突发式发射电路的工作空度比很大,所以自动功率控制(APC)电路不能采用平均功率控制方法,而必须采用峰值功率控制方法来稳定发射光功率光功率。为减少多路背景噪声的叠加,采用了信号到来前4bit的预偏方式,并采用峰值功率控制稳定发射光功率。发射的驱动电路采用突发式发射专用芯片LUBLD155。其控制信号中的framing由系统提供,而overhead信号则由模块自行产生。LUBLD155具有自动功率控制功能,在温度和寿命的范围内,数字自动控制反馈回路使激光器在突发模式下保持恒定的光功率。自动功率控制电路。在第一个突发数据信号到来时,光二极管的电容Cpd被预充电到一个已知的电压Vpc。这样在随后的突发数据信号到来时,电容由来自光二极管的电流充电,同时由数据开关产生的电流脉冲和参考电流源Iref进行放电。当第二个突发信号结束时,电容的电压Vx(标有X的节点无限地、并在每两个突发信号之间进行更新以避免发射数据的干扰。与预充的电压Vpc用同步比较器进行比较,由比较结果决定计数器是提供还是降低激光器的输出功率。由于所选择的功率标准是由数字的加/减计数器所存储的,其保持时间是无限的,并在每两个突发信号之间进行更新以避免发射数据的干扰。
3 突发式光收发模块的测试系统 (1)测试系统设计 突发式发射和接收模块因其工作于一个特定的环境中,所以不能象一般收发模块那样进行测试。系统模拟器的核心是产生发射模块的控制信号,所有的控制都与这个控制信号有关;同时还必须为接收模块产生相应的重置信号以恢复时钟和数据,而重置信号在时间上必须比数据信号早2个比特以上,一般是3个比特。突发式光信号模拟产生系统方框图。