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COMAN 1. Statusseminar 12.09.2007, Stuttgart Bidirektionaler Transceiver für OLT Anwendungen Stefan Schelhase MergeOptics GmbH, Berlin.

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1 COMAN 1. Statusseminar , Stuttgart Bidirektionaler Transceiver für OLT Anwendungen Stefan Schelhase MergeOptics GmbH, Berlin

2 Übersicht Ziel des Teilprojekts: Aufbau eines G-PON OLT-Transceiver-Moduls mit zusätzlicher Funktionalität zur Überwachung der optischen Verbindungswege 1. Integration von OTDR-Messsignal in OLT Transmitter-Pfad 2. Auswahl von G-PON fähigen TIA/LA Kombinationen 3. Elektrisches Modulinterface 4. Modulaufbau

3 1. Integration der OTDR-Messung Transmitter-Pfad Standardaufbau: Bias-Strom Regelung (P avg ) mittels Monitordiode: Kompensation des Einflusses von Alterung und Temperatur auf I th Modulationsstrom-Steuerung: Kompensation des Einflusses der Temperatur auf SE

4 1. Integration der OTDR-Messung OLT OTDR-Messung: Messung erfolgt zeitgleich zum Datentransport  Messsignal wird auf den Datenstrom moduliert Messsignal: frequenz-gesweepter Sinus Frequenzbereich des Messsignals: 1kHz … 10MHz Amplitude des Messsignals: 5% … 10% der Amplitude des Datensignals m=5 % … 10%

5 1. Integration der OTDR-Messung Realisierung: Einspeisung des OTDR-Signals in Bias-Pfad Modulation des Bias-Stroms führt zu Modulation von P avg (und damit von I MD ) ~ i OTDR Problem: Frequenz des modulierten Signals liegt (teilweise) innerhalb der Bandbreite der Leistungsregelung  APC versucht Messsignal „auszuregeln“!

6 1. Integration der OTDR-Messung Mögliche Lösungsansätze: I.Begrenzung der Bandbreite der APC (f 3dB APC << f OTDRmin ) und ggf. Auskopplung des niederfrequenten Anteils des Monitordioden- Stroms (falls keine dedizierte MD verwendet wird) II.Verzicht auf Leistungsregelung  Übergang zu Modulations- und Bias-Strom Steuerung mittels „look-up-table“

7 1. Integration der OTDR-Messung I.Begrenzung der Bandbreite der APC / Auskopplung des niederfrequenten Anteils des Monitordioden-Stroms ~ i OTDR a)Begrenzung der APC-Bandbreite durch Anpassung von C APC Bias-Tee (opt.) b)Auskopplung des niederfrequenten Anteils des Monitordioden-Stroms mittel Bias-Tee

8 1. Integration der OTDR-Messung I.Begrenzung der Bandbreite der APC / Auskopplung des niederfrequenten Anteils des Monitordioden-Stroms: Potentielle Problemquellen: Anschaltzeit des Lasers nach Tx_Enable Datenabhängiger Jitter Stabilität der APC-Loop Baugröße der notwendigen Komponenten

9 Anschaltzeit nach Tx-Enable (für MAX3537, lt. Maxim Appl. Note HFDN- 23.0): Soll: f 3dB,APC < 100Hz f 3dB, APC = 80Hz  C APC = 10µF (0805 (2x1.25mm²), 6.3V oder 1206 (3.2x1.6mm²), 16V) (I th =5mA, I mod =30mA, ER=10dB, SE=0.3mW/mA,  mon =0.06mA/mW)  t on > 50ms Spezifikation nach XFP-MSA: t on = 2ms  t on befindet sich bei Begrenzung der APC-Loop Bandbreite auf 80Hz außerhalb der XFP-Spezifikation Abschaltzeit (t off = 10µs) sowie Zeit für Initialisierung nach Power-On (t init = 300ms) nicht beeinflusst 1. Integration der OTDR-Messung

10 I.Begrenzung der Bandbreite der APC / Auskopplung des niederfrequenten Anteils des Monitordioden-Stroms: Potentielle Problemquellen: Anschaltzeit des Lasers nach Tx_Enable Datenabhängiger Jitter Stabilität der APC-Loop Baugröße der notwendigen Komponenten  Problem  kein Problem

11 1. Integration der OTDR-Messung Stabilität der APC-Loop: Stabilität abh. von Abstand der 3dB-Grenzfrequenzen Keine Klärung, ob ggf. durchgeführte Abtrennung des MD DC-Anteils vergleichbar zu Filterwirkung von C MD

12 1. Integration der OTDR-Messung I.Begrenzung der Bandbreite der APC / Auskopplung des nieder- frequenten Anteils des Monitordioden-Stroms: Potentielle Problemquellen: Anschaltzeit des Lasers nach Tx_Enable Datenabhängiger Jitter Stabilität der APC-Loop Baugröße der notwendigen Komponenten  Problem  kein Problem  ungeklärt  evtl. Problem

13 Vcc TxD TX_Dis I²C 1. Integration der OTDR-Messung II. Laseransteuerung mit „look-up-table“: Keine Kompensation der LD-Alterung  Alterungsvorhalt bei I th Temperaturkompensation von SE, I th möglich

14 Gegenüberstellung Laseransteuerung mit/ohne APC APC„look-up-table“ Monitordiodenotwendig (ggf. Nutzung einer mon -PD) nicht notwendig, evtl. Einsparung einer Cube- Durchführung (s. Laser Safe.) Tracking Error vorhanden (falls mon -PD nicht MD-Aufgabe erfüllt) nicht vorhanden T-Kompensation (P AVG, ER)ja Alterung (I th )janein (Alterungsvorhalt) Platzbedarfhoch (Auskopplung DC- Signal) keine zus. Komponenten Stabilität der Regelung?-- t on (Einschaltzeit nach TX_Enable) >>2ms (d.h. ausserhalb XFP-Spec.) Abh. von LDD (MAX3536: I bias =2µs, I mod =1µs) Flexibilität (LD-Lieferant)  mon, T-abh. T-Abh., Alterung Laser SafetyMAX3735: Basisfunktionen vorhanden MAX3736: eigene Logik erforderlich (Microcontroller)

15 Übersicht Ziel des Teilprojekts: Aufbau eines G-PON OLT-Transceiver-Moduls mit zusätzlicher Funktionalität zur Überwachung der optischen Verbindungswege 1. Integration von OTDR-Messung in OLT Transmitter-Pfad 2. Auswahl von G-PON fähigen TIA/LA Kombinationen für das OLT 3. Elektrisches Modulinterface 4. Modulaufbau

16 2. G-PON OLT TIA/LA-Chipsatz G-PON (OLT) Receiver-Pfad: „Burst-Mode“ Übertragung Unterschiedliche Signalpegel (Abstand der ONTs)  Anforderungen an G-PON TIA/LA-Paarung: Hohe Empfindlichkeit Weiter Dynamikbereich Kurze „Settling-Time“/ schnelles Finden der Referenzschwelle  Schaltungstechnisch durch „Reset“ von V ref gelöst

17 Reset-Signal für BM-LA muss von MAC erzeugt werden Bei GE-PON aufgrund von großzügigeren Timing- Anforderungen nicht notwendig: G-PON: Guard-Time: 25.6ns Preamble: 35.2ns Delimiter: 16ns GE-PON: AGC settling time: 400ns 2. G-PON OLT TIA/LA-Chipsatz

18 2. G-PON TIA/LA-Chipsatz Vitesse VSC7718/7728: Reset-Signal für V ref des LA von OLT-MAC Reset-Signal für TIA von LA über Signalleitungen

19 TIA/LA Kombination für „Burst-Mode“-Anwendung HerstellerICP/NEinsatzStatusDSSamplesBemerkung VitesseTIAVSC7716GEPONPjaverfügbar VitesseLAVSC7961GEPONPjaverfügbar2.5G SONET VitesseTIAVSC7718GPONPP/Waiv.javerfügbarReset v. LA VitesseLAVSC7728GPONPP/Waiv.javerfügbarReset v. MAC PMC-SierraTIAPAS5351GEPONSampl.pre.verfügbar PMC-SierraLAPAS5361GEPONSampl.pre.verfügbar PMC-SierraTIAPAS7351GPONSampl.pre.verfügbar PMC-SierraLAPAS7361GPONSampl.pre.verfügbar SCOPTIASCOP623GPONDev.pre.nein SCOPLASCOP643GPONDev.pre.nein MindspeedLAM020404GEPONPjaverfügbar HelixTIA&LAHXR1101CGEPON?ja?1-Chip-Lsg. MicrelLASY88903GEPONPjaverfügbar EudynaTIAF BGPONCS  PjaverfügbarGaAs

20 Übersicht Ziel des Teilprojekts: Aufbau eines G-PON OLT-Transceiver-Moduls mit zusätzlicher Funktionalität zur Überwachung der optischen Verbindungswege 1. Integration von OTDR-Messung in OLT Transmitter-Pfad 2. Auswahl von G-PON fähigen TIA/LA Kombinationen 3. Elektrisches Modulinterface 4. Modulaufbau

21 3. Elektrisches Modulinterface PinXFPGPON-OLT 1GND 2-5.2V Supply-5.2V 3Mod_DeSelWP_Enable 4\Interrupt 5TX_DIS 6+5V Supply+5V 7GND 8+3.3V Supply+3.3V 9+3.3V Supply+3.3V 10SCL 11SDA 12Mod_Abs 13Mod_NRTX_Fault 14RX_LOS 15GND PinXFPGPON-OLT 16GND 17RD- 18RD+ 19GND V Supply 21P_Down/RST V Supply 23GND 24RefCLK+Reset+ 25RefCLK-Reset- 26GND 27GND 28TD- 29TD+ 30GND

22 Übersicht Ziel des Teilprojekts: Aufbau eines G-PON OLT-Transceiver-Moduls mit zusätzlicher Funktionalität zur Überwachung der optischen Verbindungswege 1. Integration von OTDR-Messung in OLT Transmitter-Pfad 2. Auswahl von G-PON fähigen TIA/LA Kombinationen 3. Elektrisches Modulinterface 4. Modulaufbau

23 4. Integration im Modul Aufbauprozess: 1.LP1 und LP2 mittels Flex1 verbinden (LP bestückt) 2.Cube-Modul und LP1 mittels Flex2 verbinden HF-Leitungen Steuerleitungen Cube Flex2 Flex1LP1 LP2

24 Zusammenfassung 1.OTDR-Messsignal in Transmitter-Pfad: Begrenzung der APC-Bandbreite führt zu verlängerter Laser- Einschaltzeit Stabilität der APC-Loop ungeklärt (bei Auskopplung des niederfrequenten MD-Strom Anteils)  Testboard zur Evaluierung beider Lösungen (APC/“look-up-table“) 2.Auswahl der „Burst-Mode“ TIA/LA-Paarung: Derzeit nur zwei Anbieter mit verfügbarer Lösung (Vitesse, PMC-Sierra) Ggf. Ausweichen auf GE-PON Chipsatz


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