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Veröffentlicht von:Anne-marie Boelke Geändert vor über 9 Jahren
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Komponenten für die Überwachung optischer Kenngrößen in Zugangsnetzen – (COMAN) Projekttreffen 11.07.2007, Stuttgart Jörg Hehmann Juli, 2007)
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Zielsetzung: Erforschung von Hard- und Softwarekomponenten zur Ü berwachung von optischen Zugangsnetzen OLTONTDemarcation Point OTDR DP -mon Data OTDR -mon Data Central Office Outside Plant Inhouse Network Partners: Alcatel-Lucent Cube Optics MergeOptics Univ. Karlsruhe FhG-HHI Diamond IMST blue boxes : new functions COMAN
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Agenda 10.30 Uhr Anreise/Begrüßung 11.00 Uhr Stand der Arbeiten 12.30 Uhr Mittagessen 13.30 Uhr Organisatorisches 14.00 Uhr Stand der Arbeiten 16.00 Uhr Abschlussdiskussion 16.30 Uhr Ende
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 1 Stand der Arbeiten ASIC Spezifikation
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Collaboration with IMST Target specification 12 bit ADC / DAC 40 MHz clock rate 3 x 3 mm 2 chip size 300mW power consumption Monitoring application Sine wave OTDR (OLT) Pulse OTDR (ONT) -monitoring (OLT/ONT) Demarcation point rec. (OLT) Time line Design and simulation July 2007 Multi project wafer process September 2007 Packaging, test & characterization October 2007 Redesign November 2007 Second MPW run December 2007 Packaging, test & characterization February 2008 Embedded monitoring mixed signal ASIC DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Signal generator 1Hz – 10MHz Modulation depth adjustable Signal detection AGC routine 12bit ADC Flat frequency response Signal processing Network analyzer averaging 2* 8k * 24bit (I and Q components) Embedded monitoring mixed signal ASIC – sine wave OTDR (OLT) DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Signal generator 1MHz 5% modulation depth Signal detection AGC routine 12bit ADC Signal processing Network analyzer averaging 2* 2 * 24bit (I and Q components) Embedded monitoring mixed signal ASIC – -monitor (OLT) DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Signal generator 1MHz 5% modulation depth Preamble, 8bit address, 8bit message Bitrate 100kHz Signal detection AGC routine 12bit ADC Signal processing 16k * 12bit data volume Sample integration Embedded monitoring mixed signal ASIC – demarcation point monitor (OLT) DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Signal generator 1MHz 5% modulation depth on top of pulse Signal detection AGC routine 12bit ADC Signal processing Network analyzer averaging 2* 2 * 24bit (I and Q components) Embedded monitoring mixed signal ASIC – -monitor (ONT) DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Signal generator Variable pulse length Data feed through Tx enable Signal detection Cross talk suppression AGC routine 12bit ADC Signal processing averaging 8192 samples Embedded monitoring mixed signal ASIC – pulse OTDR (ONT) DDS RAM MUX I 2 C Logic block LP2 TIA1 analogue digital ADC DAC VGA2 LP1 Pulse LD driver GC2 OTDR RX VGA1 GC1 TIA2 TIA4 TIA3 Input/ control unit LD MD -mon RX SERDES I 2 C master Host board transceiver
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten ASIC Spezifikation Kritische Parameter Leistungsverbrauch Chip - Fläche DC off-set Korrektur (hohe Dynamikanforderung >60dB) Rauschbeiträge im unteren Frequenzbereich <100kHz Anschlussbelegung durch Gehäusevorgabe QFN48 Externe Kapazitäten (untere Grenzfrequenz, Schwingungsunterdrückung) Maskierung des Übersprechpulses im OTDR Pulses Betrieb
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten ASIC Spezifikation Kenndaten zum Digitalteil 3 RAM Blöcke jeweils 24 bit * 8k 32 Byte Register zur Steuerung der Messfunktion 32 Byte Register zum Abgleich von ADC und DAC I 2 C Schnittstelle einstellbare Device Adresse (4 bit von 7 bit einstellbar) Low und high speed mode möglich (100 kHz oder 400 kHz) DDS (direct digital synthesizer) 1 kHz bis 10 MHz Frequenzbereich 1 Hz Frequenzauflösung
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten ASIC Spezifikation Spezifikation für den ASIC erstellt Wöchentliche Abstimmungsgespräche durchgeführt Design Review am 18./19. Juni in Kamp-Lintfort Definition der Messabläufe im Digitalteil Digital code (VHDL) erstellt und an IMST übermittelt Zusammenstellung der Punkte für das Redesign
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 2 Stand der Arbeiten Numerische Simulationen
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Crosstalk in OTDR testhead I2C bus data out data in Laser Diode Driver Post Amplifier LD PD + TIA (data) OTDR test signal OTDR signal OTDR Rx 1 2 1 1,2 OTDR signal processing and control optical transceiver module electrical crosstalk - radiative coupling - ground loops - … optical crosstalk : - discrete reflections - stray light (multipath) - … fiber Crosstalk originating from - OTDR test signalsis correlated, deterministic can be reduced via subtraction / blanking (pulse method) - data signalsis uncorrelated, noise-likemust be reduced via averaging
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Trace correction: numerical cancellation of crosstalk raw measurement after full crosstalk correction (optical + electrical) after partial crosstalk correction (only electrical)
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Electrical noise power vs. Rayleigh-induced photocurrent With single reflection electrical bandwidth2.5 MHz receiver noise0.6 pA/Hz^0.5 shot noise2q*i optical linewidth1 GHz reflection: photo current1 µA laser RIN-140 dB/Hz
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Electrical noise power vs. laser linewidth Parameters electrical bandwidth2.5 MHz Rayleigh signal 1 nA unmodulated DFB laser Gbps modulated DFB laser FP laser
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Numerical simulation of ASIC response : OTDR trace for 20 km fiber (after FFT) zoom
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 ct‘d: previous ASIC design zoom
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 3 Stand der Arbeiten Integration Transceiver Modul
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten Transmitter power control – look up table Open control loop Simple set-up Wide temperature range Aging effects are not included
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten Transmitter power control – use of monitor diode Closed control loop AC blocker at < 100 Hz Aging effects are included Tracking error at MD
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten Transmitter power control – use of -mon photo diode Closed control loop Control loops not separated Bias-T (< 100 Hz) Aging effects included
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 4 Stand der Arbeiten Demarkationspunkt - Spezifikation und Systemintegration
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten Demarkationspunktüberwachung DP Monitor Überwachung der Faserverfügbarkeit Netzausbaus Netzbetriebs Unabhängig vom ONT Trennung Heimnetz und Betreibernetz
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 OLT ONT - 20 dB Tx OTDR Rx 1:10 tap coupler 1: 64 splitter 5 km attenuation: - 0.5 dB 99% reflector DPM2 4.3 km 340 m 180 m 310 m Fiber length OTDR response 5 km 9.3 km 9.3 km + 180m 310 + 340 m DPM1 DPM3 reflex from splitter Stand der Arbeiten Demarkationspunktüberwachung – Passive Lösung Reflektor Faserabschluss 10% Tap coupler Einfach und kostengünstig Keine Informationsübertragung Erkennung mit OTDR <30 m Auflösung 78 dB Empfindlichkeit - 73dBm an OTDR RX
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Automatically acting DPM Photo generator solution Status Transmit unit (periodic) Level detect PG Akku TX 10% Stand der Arbeiten Demarkationspunktüberwachung – Aktive Lösung I Statisch operierender DP Photogenerator Batteriebetrieben Kurze Nachricht (Adresse und Status) Geringe Kollisionswahrscheinlichkeit <0,01% bei 10 min Widerholzeit und 64 DPs Geringer Stromverbrauch Extra Monitorpfad am OLT OLT ONT 15.2 km Tx OTDR Rx VCSEL 3 dB coupler VCSEL ( λ = 1550 nm): Ppeak= - 8 dBm Pmean = -13.2 dBm 4 dBm Ppeak= - 47.3 dBm attenuator time Response @ bandwidth: 1.2 MHz Control/ data signal 23 sec
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Stand der Arbeiten Demarkationspunktüberwachung – Aktive Lösung II Dynamisch operierender DP Nachricht an DP Adressierung und Nachricht DP Antwort nur nach Aufforderung Eigene Adresse und Statusinformation Sehr flexible einsetzbar Stand-by Betrieb Kompatible mit OTDR
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Demarkationspunktadressierung Aufwachsequenz 8 bit Präambel 8 bit Adresse 8 bit Nachricht Information vom Demarkationspunkt 8 bit Präambel 8 bit Adresse 16 bit Statusinformation Stand der Arbeiten Demarkationspunktüberwachung 2.5 Gbit/s data stream 5% modulation of 1MHz sine wave 10µs long bit information (modulation on /off)
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 5 Stand der Arbeiten GPON Systemintegration
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Evaluation and control functions are spread over GPON transmission system and the related management system Result OSS Request XML Evaluation / Database SNMP GUI Result Request HTTP(S) GPON (OMCI, OAM) (DP protocol) OLT ONT’s Element management system User information system Geographic information system OTDR function DP monitor -monitor OTDR function -monitor DP OTDR register OTDR analysis Alarming Reference trace OTDR diagnostic Event history DP analysis Configuration Maintenance Embedded monitoring Integration of control and evaluation functions
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Cold start-up or reset TIA selection, Filter calibration, ADC calibration, Calibration of modulation depth OTDR OLT VGA setting start, step and stop settling time No of averages modulation depth shift register usage of CF start OTDR trace read out -monitor VGA setting sine frequency modulation depth No of averages settling time MUX input (optional) PSI (ONT only) start monitor read out memory DP Monitor (OLT) VGA setting sine frequency modulation depth DP addressing DP message bit length start DP recognition read out memory monthly system calibration (TBD) AGC routine, CF measurement Test routines Memory test sine wave frequency test OTDR ONT VGA setting pulse length pulse enable No of averages int / ext pulse pulse mask width record delay /time start OTDR trace read out Embedded monitoring flow chart for mixed signal ASIC
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Embedded monitoring Changes to OLT/ONT SoC Optical transceivers will be upgraded with new physical layer supervision capabilities (OTDR Asic and SFP-MSA-Interface). Readout and control via I²C bus (“2-wire-serial-interface”). OLT/ONT Processor needs an I²C bus master (Transceiver is slave). New transceiver SoC GPON MAC Processor TX/RX dataI ² C bus 1 Transceiver/SoC Architecture New transceiver SoC TX/RX data I ² C bus 4 Transceivers/SoC Architecture GPON MAC New transceiver New transceiver New transceiver GPON MAC Processor MUX 2-wire select
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 6 Organisatorisches
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Organisatorisches COMAN – Projektlaufzeit vom 1.2.2007 bis 31.1.2009 Kooperationsvereinbarung bis 31.7.2007 Schriftliche Mitteilung an Projektträger (Koordinator)bis 31.7.2007 Empfangsbestätigung (Verzicht auf Rechtsbehelf) Verwendungsnachweis (Sachbericht und zahlenmäßigen Nachweis) Statusseminare zur Beurteilung der Projektergebnissen. Abstimmung (Verbundpartner sind zur Mitarbeit verpflichtet) Zwischenberichte (zweifacher Ausfertigung)jeweils 15.2 u. 15.8 Zusätzl. zusammenfassender Statusberichtjeweils 1.3 u. 1.9 Zusammenfassenden Abschlussbericht (zweif. Ausfertigung)1.9.2009 (Verbundpartner sind zur Mitarbeit verpflichtet) Reisebericht zu außereuropäischen Reisen und europäischen1 Monat danach Konferenzen (3-4 Seiten) Vorgänge zur Durchführung u. Abwicklung des Vorhabens an Projektträger melden
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Organisatorisches COMAN Zwischenberichte Jeder Partner erstellt seinen eigenen Zwischenbericht 15.8.2007 Nach Vorlage aus den Nebenbestimmungen Anlage 1 Alle Punkte sollten behandelt werden Ca. 3-4 Seiten plus Anhang mit Detailbeschreibung (optional) Gesamtbericht von Alcatel-Lucent 1.9.2007 Statusseminar Terminvorschlag: 12. oder 13. September 2007 Projektträger möchte alle Partner kennen lernen Jeder sollte einen Beitrag leisten Zusammenarbeiter der Partner sollte deutlich werden Ort ?
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All Rights Reserved © Alcatel-Lucent 2007 COMAN Projekttreffen | Juli 2007 Abschlussdiskussion Vielen Dank! und eine gute Heimreise
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