EPON系统OLT光接收模块设计及关键技术.pdf

第27卷第3期武汉理工大学学报·信息与管理工程版Vo1．27No．3
2005年6月JOURNALOFWUT(INFORMATION＆MANAGEMENTENGINEERINGJun．20o5

文章编号：1007—144X(2005)03—0001—04

EPON系统OLT光接收模块设计及关键技术
陈伟，杨申，黄秋元
(武汉理工大学信息学院，湖北武汉430070)

摘要：论述了EPON(以太无源光网络)系统帧结构的特点，并分析了突发式交流耦合光接收模块的原理。
详细分析了抖动、码型及保护时间对光突发接收性能的影响。针对交流耦合OLT(光线路终端)光突发接收
模块设计过程中所涉及到的关键技术提出了相应的解决方案，在此基础上设计了交流耦合突发式接收模块。
结果表明，所设计的光接收模块具有很高的灵敏度和较宽的动态范围，能够满足EPON系统的要求。交流耦
合方法避开了直流耦合突发式光接收模块设计过程中的技术难题。在EPON系统突发应用中，该交流耦合模
块可以作为一种有效而廉价的替代方案。
关键词：光线路终端；以太无源光网络；突发式；光接收模块
中图法分类号：TN915．63文献标识码：A

个ONU和从各个ONU到OLT有本质的不同，因
1前言
此需采用不同的技术完成上下行数据的传输。
EPON与目前的以太网具有良好的兼容性，根据802．3协议，下行数据采用广播的方式，
它是解决最后一英里(FTITH)问题的理想技术。将最大长度为1518字节的数据从OLT发送到各
EPON是点到多点的拓扑结构。下行数据采用广个ONU，每个包通过惟一的包头来识别。ONU检
播方式，下行帧被分成许多固定时隙，每一个时隙测发送过来的包，接收发到本ONU的数据包，抛
对应一个特定ONU；上行传输采用时分复用弃发送到其他ONU的数据包。EPON下行帧结
(TDM)的方式，每一个ONU的信息在固定的时构如图1。下行传输分成多个固定间隔的帧，每
隙传送到光纤上，组成一帧。在EPON系统的实帧包含多个变长的数据包。帧头中包含同步时钟
现中，突发接收模块是关键技术之一。标志，同步标志是一字节代码，每2ms传输一次
传统突发接收机多采用直流耦合方式，认为来同步各个ONU和OLT。这些帧以1Gbps的速
直流耦合能够较快地响应突发包信息。但是，直率发射。从图1中可以看出每个包中包含包头、
流电路一方面由于ATC(自动门限控制)电路中变长的数据域和错误检测域。
的电压偏移导致脉宽失真，另外为探测下一个信
号包，需要另外的自动复位信号，增加了电路设计
的复杂性。交流耦合接收机由于耦合电容常数影
响接收机对不同光功率下的信息包的响应，因而
影响接收机的动态范围。采用较小的电容能够提图1EPON下行帧结构
高响应速度，但由于截止频率的增加导致信号失
真，同时降低接收到的功率。下面将详细分析在上行数据采用TDM方式，每2ms一帧，每帧
EPON帧结构及数据编码特点的基础上选择合适分成若干个时隙。每一个ONU分配一个固定的
的耦合电容实现交流耦合光突发接收，在文献时隙，所有的时隙都是同步的，以免耦合到公共光
[1，2]中有相关方面的研究。纤上时发生冲突。图2是EPON上行帧结构。每
个ONU的TDM控制器结合来自OLT的定时信
2EPON系统帧结构的特点
息来控制上行数据包的传输。据802．3协议的说
在一个EPON系统中，传输数据从OLT到各明，2个突发包之间的电平恢复时间间隔最大是

收稿日期：2005—03—07．
作者简介：陈伟(1963一)，男，湖北武汉人，武汉理工大学信息工程学院教授．
基金项目：湖北省科技攻关重大资助项目(2002AA101A04)；湖北省自然科学基金资助项目(2004ABA045)

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武汉理工大学学报·信息与管理工程版2005年6月

400ns，即使在极限情况下，最大包后面跟着一个不会影响后面小包的信号。
最小包，这时大包的放电最长允许400ns，因而

图2EPON的行帧结构

一归一化得到信号电压为±0～Vp一。，假定初始
3突发模块接收原理分析
充电电压是Vo+=±0．5Vp一。，电压的最后结果为
图3是交流耦合式光突发接收模块的原理V=0，得到：
图。该模型由PIN—TIA、交流耦合电容和限幅放

△V=±0．5一
。(1一e-；)(2)
大器构成。PIN探测器接收来自光纤的光信号，△是在时间t到时间段内的电压下降。电压
将其转化为微弱的电流信号。该电流信号经过前下降和长‘0’长‘1’的长度t以及耦合电路的常
放放大后，转化为差分信号，在主放和前放之间采数有关。对于EPON系统的8B10B编码，t⋯
用交流耦合。根据EPON协议标准802．3ah的要
=5，Td是每一位的周期。而=RC，显然从减
求，EPON采用