epon用单纤三向模块的设计

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1、EPON用单纤三向模块的设计一引言　　自光纤通信出现起，FTTH便被人认为接入网今后发展的必然方向，是宽带接入的终极解决方案。而在FTTH众多方案中，其中PON（无源光网络）又备受关注，成为了目前主流的光接入方式。我们知道PON技术在几年内经历了APON、BPON到目前的EPON、GPON。且随着以太网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展，人们更多关注1Gbit/s以上的宽带PON技术，即EPON、GPON。GPON是由ITU进行标准化工作，主要目标是实现1Gbit/s以上的接入速率。GPON的帧结构是不基于任何指定类型的格式,而是一

2、种基于各种用户信号原有格式的封装,所以GPON在带宽利用率、业务支持方面有比较大的优势，同时这也增加了系统的复杂性，而且GPON系统对器件的要求比较严格，所以其系统的成本比较高。EPON就是把简单经济的以太技术与PON的传输结构结合起来，它采用单一的以太网帧来传输各种业务，这使得简单经济的EPON技术很受欢迎。并且EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中对于视频广播，是通过扩展第三波长（1550nm）来实现的，称为RFoverlay。为了节省光纤资源，降低ONU（光网络单元）用户端的成本，通常采用单纤三向传输技术来实现这种

3、综合业务的传输，这就是所谓的Triplex。同时用户端可实现模拟接收及数字收发的三向模块也就成为FTTH系统需要的一种关键模块。本文就是介绍这种模块的研制。二RFoverlayEPON介绍　　EPON系统由OLT（OpticalLineTermination）、ONU（OpticalNetworkUnit）和光纤配线单元组成，系统使用以太网协议。光纤配线单元中的无源光分路器件将OLT的光信号分到各个ONU，一个EPON系统可以拥有一个OLT和16～32个ONU。我们称从OLT到ONU的信号为下行信号，ONU到OLT的信号为上行信号，PON上

4、/下行信号一般都采用TDMA/TDM技术，下行信号采用TDM广播工作方式，OLT将时分复用的比特流发送到一根馈线光纤里，经光分路器进行功率分路，广播至所有的ONU，每个ONU只能取出属于本ONU的特定时隙里的信息。而在上行方向为多点到一点，传输过程较为复杂，它采用时分多址接入（TDMA）由无源光分路器将各个ONU的信息耦合到馈线光纤并传输至OLT，这使得其上行接入方式为突发式的。这就带来一系列问题，比如光信号的突发发射、突发接收、突发同步、系统测距、动态带宽分配等问题。　　而所谓RFoverlayEPON，就是关于以太接入网（EAN）的标准

5、IEEE802.3ah采用G.983.3协议对工作波长的规定，其数据通道工作于1490±10nm（下行）和1310±50nm（上行）波长，而CATV通道工作于1555±5nm波长。即在原有的EPON系统中，通过增加一个波长来传输CATV射频信号。PON下行信号广播的工作方式同时也是传输CATV信号的最佳方式，所以在EPON中通过增加一个波长来传输CATV信号也是最经济有效的视频接入技术。但由于CATV模拟接收机对光功率要求比较高（要求范围一般为-8dBm～+2dBm），而EPON系统的链路损耗为26dB，所以需要在局端增加EDFA把CATV

6、光信号放大到17dBm以上，这就使光纤中受激布里渊散射（SBS）、自相位调制（SPM）和受激拉曼散射（SRS）等非线性效应都可能发生[1],从而造成系统性能指标的恶化。但FTTH的光路分析以及系统测试表明，对于三向无源光网络而言，合适的光路设计方案能够以最小开销达到系统性能最优化的，它可以在20KM传输距离且分光比为1:32的BPON、EPON、GPON系统中实现三重播放（TriplePlay）业务[2]。RFoverlayPON系统结构如图1所示，在用户端，一个三向模块即可以实现ONU侧所有的光电转换。　　三RFoverlayEPON对三

7、向模块的性能要求由上述介绍可知，PON的下行方向为连续的，上行接入方式为突发式的，所以EPON系统对三向模块性能要求如下：　　1）PON上行方向为点到多点的TDMA方式，即当其中一个用户工作时，其它用户处于关断状态，但此时仍有一定的光功率输出，这个光功率称为漏光功率。漏光功率的存在将会对局端OLT产生干扰，为了减少这个干扰，首先要求漏光功率尽可能的小，同时也要求上行光发射机的消光比要高。EPON系统对漏光功率的要求要小于-45dBm，消光比大于9dB。　　2）为了提高上行带宽利用率，PON对突发式光发射模块的开启/关闭所需的时间均做了规定。

8、EPON协议规定模块的开启/关闭时间不大于512ns。　　3）对于CATV视频信号，国家广电行业标准规定：有线电视系统的载噪比（C/N）≥43dB、组合二次差拍比（C/CSO）≥