用于无源光网络(PON)的突发式光模块

WUHANTELECOMMUNICATIONDEVICESCO.2004年3月用于无源光网络（PON）的突发式光模块陈伦裕2006年2月主要内容无源光网络（PON）的概念PON的分类和标准突发式光模块的工作原理、特点突发式发射、突发式接收的技术特性OLT、ONU收发一体光模块调试方法要点无源光网络（PON）通信网络中从共享网络分配到到最终用户端的网络叫做接入网接入有多种方式—点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线（WLAN）、XPON等无源光网络（PON）一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术，它打破了传统的点到点解决方法，在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术PON自出现以来，已经过多年的发展，形成了APON、BPON、GPONEPON等一系列概念、规范及产品序列PON作为一种点到多点的光网络，指的是信号的通道从源头到目的节点间都是通过无源器件完成的，这些无源的器件包括单模光纤光缆、无源光分束器/耦合器、连接器和接头等等PON的发展历程1982年英国电信实验室发明PON（PassiveOpticalNetwork）1987年在英国进行了早期试验1993年在德国电信在东德安装PON1998年日本NTT开始安装PON1998年国际电信联盟（ITU）公布APON标准：ITU-TG.9831999年美国Bellsouth完成400户PON试验设备的安装测试2003年国际电信联盟（ITU）公布GPON标准：ITU-TG.9842000年IEEE成立EFM研究组（EthernetinFirstMileStudyGroup）专门研究EPON标准2004年IEEE公布EPON标准：IEEEStd802.3ah-2004WTD在1998年就已开展PON模块的研发工作术语PON（PassiveOpticalNetwork）无源光网络ATM（AsynchronousTransferMode）异步转移模式APON（ATMPassiveOpticalNetwork）基于ATM的无源光网络BPON（BroadbandPassiveOpticalNetwork）宽带无源光网络GPON（Gigabit-capablepassiveopticalnetworks）千兆无源光网络EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork）基于千兆以太网的无源光网络,在日本、韩国又称GEPONOLT（OpticalLineTermination）光线路终端,有时又叫局端ONU（OpticalNetworkUnit）光网络单元,有时称做远端或用户端术语突发模式信号（BurstModeSignal）初始相位和幅度各不相同的数据包（信元）信号防护时间（GuardTime）为避免信元冲突，在两个连续信元之间提供的时间间隔前置码（Preamble）为方便提取相位以获得比特同步和接收信号幅度恢复，在信元前部加入前置码‘101010……’定界符（Delimiter）一种用于指示信元开始的特殊码型，它可用于执行字节同步连续相同数字（CID－ConsecutiveIdenticalDigit）APON的结构上行光信号PON技术特点PON与光模块有关的技术特点：在OLT到ONU下行方向采用TDM(TimeDivisionMultiplexing)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(TimeDivisionMultipleAccess)技术。OLT的接收部分和ONU的发送部分都是突发模式工作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bits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传统接入技术（点对点）与PON接入技术对比APON/BPONAPON是基于ATM的PON其标准是G.983.1工作速率为155Mbps622Mbps上行光波长为1310nm下行光波长为1550nmG.983.1AMD下行速率可达到1.25GbpsBPON即宽带PON是在APON基础上加上动态带宽分配(DBA)在G.983.3/.4/.5指定了标准；通常下行为622Mbps上行为155Mbps（或622Mbps）；上行光波长为1310nm下行光波长为1490nm1550nm作为传输视频信号用传输码型为扰码的不归零码，CID抗扰度大于72bitBPON622Mbit/s下行方向光接口技术参数ItemsUnitSpecificationsOLT发送NominalbitrateMbit/s622.08Operatingwavelengthnm1480～1500LinecodeScrambledNRZMaskofthetransmittereyediagramSeeFigure6/G.983.1MinimumORLofODNdB＞32ODNClassClassAClassBClassCMeanlaunchedpowerdBm-5.5～-3-0.5～+4-0.5～+4ExtinctionratiodB＞10SLMLaserMaximum-20dBwidthnm1ONU接收Biterrorratio-10E-10MinimumsensitivitydBm-26.5-26.5-31.5MinimumoverloaddBm-6-6-11Consecutiveidenticaldigitimmunitybit＞72JittertoleranceSeeFigure9/G.983.1TolerancetothereflectedopticalpowerdB＜10BPON622Mbit/s上行方向光接口技术参数ItemsUnitSpecificationsONU发送NominalbitrateMbit/s155.52Operatingwavelengthnm1260～1360LinecodeScrambledNRZMaskofthetransmittereyediagramSeeFigure7/G.983.1MinimumORLofODNdB＞32ODNClassClassAClassBClassCMeanlaunchedpowerdBm-7.5～-3-2.5～+2-0.5～+4LaunchedopticalpowerwithoutinputtothetransmitterdBmlessthanMinsensitivity-10ExtinctionratiodB＞10MLMLaser–MaximumRMSwidthnm5.8JittertransferSeeFigure8/G.983.1Jittergenerationfrom0.5kHz～1.3MHzUIp-p0.2OLT接收Biterrorratio-10E-10MinimumsensitivitydBm-28.5-28.5-31.5MinimumoverloaddBm-8-8-11ConsecutiveidenticaldigitimmunityBit＞72JittertoleranceSeeFigure9/G.983.1TolerancetothereflectedopticalpowerdB＜10GPONGPON（Gigabit-capablepassiveopticalnetworks）千兆无源光网络支持全方位服务－包括话音（TDM、PDH和SONET/SDH）、Ethernet（10/100BaseT）、ATM、专线等等。因此，运营商对GPON非常感兴趣物理覆盖至少20公里，逻辑支持范围60公里支持同一种协议下的多种速率模式，包括对称622Mb/s，对称1.25Gb/s，以及非对称的下行2.5Gb/s，上行1.25Gb/s及更多（将来可达到同步2.5G）上行光波长为1310nm下行光波长为1490nm1550nm作为传输视频信号用传输码型为扰码的不归零码，CID抗扰度大于72bitITU已经公布GPON标准G.984.1G.984.21.25Gbit/sGPON下行方向光接口技术参数ItemsUnitSinglefibreOLT发送OLTTransmitterNominalbitrateMbit/s1244.16Operatingwavelengthnm1480～1500Linecode–ScrambledNRZMaskofthetransmittereyediagram–Figure2Maximumreflectanceofequipment,measuredattransmitterwavelengthdBNAODNClassABCMeanlaunchedpowerMINdBm-4+1+5MeanlaunchedpowerMAXdBm+1+6+9ExtinctionratiodB＞10SLMLaser–Maximum-20dBwidthnm1SLMLaser–MinimumsidemodesuppressionratiodB30ONU接收Biterrorratio＜10E-10ODNClassABCMinimumsensitivitydBm-25-25-26MinimumoverloaddBm-4-4-4Consecutiveidenticaldigitimmunitybit＞72Jittertolerance–Figure5TolerancetothereflectedopticalpowerdB＜101.25Gbit/sGPON上行方向光接口技术参数ONU发送NominalbitrateMbit/s1244.16Operatingwavelengthnm1260～1360LinecodeScrambledNRZMaskofthetransmittereyediagramFigure3MinimumORLofODNdB＞32ODNClassABCMeanlaunchedpowerMINdBm-3-2+2MeanlaunchedpowerMAXdBm+2+3+7LaunchedopticalpowerwithoutinputtothetransmitterdBmLessthanMinsensitivity-10MaximumTxEnableBit16MaximumTxDisableBit16SLMLaserMaximum-20dBwidthnm1Jittertransfer–Figure4Jittergenerationfrom4.0kHzto10.0MHzUIp-p0.33OLT接收Biterrorratio＜10E-10MinimumsensitivitydBm-24-28-29MinimumoverloaddBm-3-7-8ConsecutiveidenticaldigitimmunityBit＞72TolerancetothereflectedopticalpowerdB＜10EPON(GEPON)无源光以太网（EthernetPON--EPON），就是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。传输码型是8B/10B码；它的上、下行速率都是1.25Gbps；上行光波长是1310nm；下行光波长是1490nm；1550nm波长作为传输视频信号用。在2000年12月，成立第一英里以太网(EFM)研究组，包括3Com、Alloptic、AuraNetworksCDT/Mohawk、Cisco、DomiNetSystems、Intel、WorldCom和WorldWidePackets等69家公司加入了这个研究组(IEEE802.3ahEFMStudyGroup)EP0N的标准：I