TDM PONs के लिए ऑप्टिकल ट्रांसीवर डिजाइन
ऑप्टिकल-टू-इलेक्ट्रिकल रूपांतरण के लिए उपयोग किया जाने वाला ऑप्टिकल ट्रांसीवर (ट्रांसमीटर और रिसीवर) ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में एक प्रमुख घटक है। PON प्रणाली में, ऑप्टिकल लाइन टर्मिनल (OLT) या ऑप्टिकल नेटवर्क इकाइयों (ONUs) में एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर और रिसीवर को आमतौर पर एक द्विदिश ऑप्टिकल सबसैम्प (BOSA) बनाने के लिए एक साथ पैक किया जाता है।
नीचे दिया गया आंकड़ा एक ओएलटी और ओएनयू के लिए ऑप्टिकल ट्रान्सीवर की वास्तुकला को दर्शाता है। ट्रांसमीटर ऑप्टिकल सबसैज (टीओएसए) में एक अर्धचालक लेजर (फैब्री-पेरोट लेजर या डीएफबी लेजर) और एक लेजर चालक होता है। रिसीवर ऑप्टिकल सबसैम्ड (आरओएसए) में एक फोटोडियोड (पिन या एपीडी), एक ट्रांसपीडेंस एम्पलीफायर, एक सीमित एम्पलीफायर और एक घड़ी और डेटा रिकवरी सर्किट शामिल हैं। टीएक्सए और आरओएसए के अलावा, एक अपस्ट्रीम या ट्रिपेक्स (डब्ल्यूडीएम फ़िल्टर) का उपयोग अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम तरंग दैर्ध्य को अलग करने के लिए किया जाता है। डुप्लेक्स या ट्रिपलक्स आमतौर पर एक पतली फिल्म फिल्टर होता है, लेकिन प्लांटर लाइट-वेव सर्किट पर आधारित ऑप्टिकल फिल्टर (जैसे, ब्रैग ग्रेटिंग या एक माच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर) एक पसंदीदा विकल्प बनते हैं, क्योंकि प्लानर लाइट-वेव सर्किट अधिक कॉम्पैक्ट होते हैं, अधिक विश्वसनीय, और टीओएसए और आरओएसए के साथ इकट्ठा करना आसान है। चूंकि TDM PONs को बड़े पैमाने पर तैनात किया जा रहा है, बेहतर प्रदर्शन, कम लागत और बेहतर विश्वसनीयता के साथ ऑप्टिकल ट्रांसीवर को डिजाइन करने में महत्वपूर्ण प्रयास किया गया है। एफटीटीएक्स अनुप्रयोगों के लिए ऑप्टिकल ट्रान्सीवर को विकसित करने में महत्वपूर्ण चुनौतियां उच्च स्तरीय एकीकरण, लागत प्रभावी पैकेजिंग और अपस्ट्रीम लिंक में फट-मोड ऑप्टिकल ट्रांसमिशन तकनीक हैं। एकीकरण और पैकेजिंग के लिए, ऑप्टिकल ट्रांससेवर्स प्लानर प्रकाश-तरंग cirsuits और अखंड फोटोनिक एकीकृत सर्किट की ओर विकसित हो रहे हैं।
बर्स्ट-मोड ऑप्टिकल ट्रांसमिशन
TDM PON सिस्टम में, सभी उपयोगकर्ता OLT से वितरण नोड तक समान फाइबर इन्फ्रास्ट्रक्चर साझा करते हैं। डाउनस्रीम दिशा में, डेटा पैकेट सभी ONUs पर प्रसारित किए जाते हैं। ओएलटी ट्रांसमीटर और ओएनयू रिसीवर एक सतत मोड में काम करते हैं, जहां हर समय सिंक्रनाइज़ेशन बनाए रखा जाता है। भले ही ONUs में भेजने के लिए कोई डेटा नहीं है, OLT ट्रांसमीटर को निष्क्रिय बिट पैटर्न प्रसारित करना पड़ता है ताकि ONUs का रिसीवर डाउनस्ट्रीम सिग्नल से लगातार घड़ी को पुनः प्राप्त कर सके। हालांकि, अपस्ट्रीम दिशा में, सभी उपयोगकर्ताओं को अपस्ट्रीम ट्रांसमिशन से बचना होगा, इसलिए किसी भी समय, केवल एक पैकेट (एक ONU से) को केंद्रीय कार्यालय तक पहुंचने की अनुमति है। OLT अपस्ट्रीम ट्रांसमिशन को समन्वित करता है और प्रत्येक ONU के प्रसारण समय को निर्धारित करता है। जब कोई ONU OLT को डेटा भेजना चाहता है, तो वह OLT द्वारा दिए गए समय में डेटा के फटने को प्रसारित करता है और फिर अन्य ONUs के अपस्ट्रीम ट्रांसमिशन में हस्तक्षेप से बचने के लिए अपने ट्रांसमीटर को पूरी तरह से बंद कर देता है। केंद्रीय कार्यालय में रिसीवर को एक-दूसरे का अनुसरण करने वाले अलग-अलग ONUs के डेटा को एक निश्चित समय गार्ड द्वारा अलग किया जाता है। इस तरह के ट्रांसमिशन को बर्स्ट-मोड ट्रांसमिशन कहा जाता है।
यहां एक आंकड़ा है जो निरंतर और फट-मोड ट्रांसमिशन के डेटा प्रारूपों की तुलना करता है। प्रत्येक ONU में बर्स्ट-मोड ट्रांसमीटर और केंद्रीय कार्यालय में एक फट-मोड रिसीवर अपरिहार्य है। आरई केंद्रीय कार्यालय में एक फट-मोड रिसीवर के लिए विभिन्न सस्ती इनपुट रेंज और फास्ट क्लॉक लॉकिंग समय की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, एक फट-मोड ट्रांसमीटर, जो उपयोगकर्ता की तरफ स्थित होता है, को एक निष्क्रिय अवस्था के दौरान तेजी से चालू होने के साथ-साथ अच्छी शक्ति दमन दिखाना पड़ता है। निष्क्रिय ऑप्टिकल नेटवर्क को तैनात करते समय हाई-स्पीड बर्स्ट-मोड ऑप्टिकल ट्रांसीवर डिजाइन करना आवश्यक और चुनौतीपूर्ण है।
बर्स्ट-मोड लेजर ड्राइवर्स
एक फट-मोड ट्रांसमीटर को तेजी से टर्न-ऑन समय और साथ ही अच्छी शक्ति दमन दिखाना पड़ता है। बर्स्ट-मोड लेजर / मॉड्यूलेटर ड्राइवरों के लिए डिजाइन चुनौतियां बढ़ती और गिरते समय और स्वचालित बिजली नियंत्रण हैं। पारंपरिक ड्राइवर सर्किट को एक निरंतर पूर्वाग्रह वर्तमान और वोल्टेज बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि, निष्क्रिय स्थिति में अच्छे ऑप्टिकल पावर दमन की आवश्यकता है कि पूर्वाग्रह को जल्दी से बंद कर दिया जाए। ड्राइवर सर्किट को शॉर्ट टर्न-ऑन / ऑफ परफॉर्मेंस के लिए डिज़ाइन किया जाना है। स्वचालित बिजली नियंत्रण के लिए, पारंपरिक सर्किट अक्सर धीमी औसतन फोटोडायोड और / या एनालॉग फिल्टर का उपयोग सिग्नल औसत करने के लिए और एनालॉग कंट्रोल लूप से एनालॉग कंट्रोल लूप्स के लिए करते हैं। फट तरंग में उपयुक्त बिंदुओं पर नमूनाित ऑप्टिकल आउटपुट की निगरानी करना आवश्यक है।
बर्स्ट-मोड रिसीवर
पारंपरिक ऑप्टिकल रिसीवर का उपयोग बर्स्ट-मोड डिटेक्शन के लिए नहीं किया जा सकता है क्योंकि वे ऑप्टिकल पावर और चरण संरेखण में बड़े अंतर के साथ आने वाले विभिन्न पैकेटों को संभालने के लिए तुरंत सक्षम नहीं हैं। इसलिए रिसीवरों को डिजाइन करना आवश्यक है जो पैकेट-दर-पैकेट आधार पर ऑप्टिकल पावर और चरण संरेखण में भिन्नता के अनुकूल हो सकते हैं। बर्स्ट-मोड रिसीवर्स के लिए डिज़ाइन की चुनौतियाँ डायनामिक सेंसिटिविटी रिकवरी, लेवल रिकवरी और फास्ट क्लॉक रिकवरी हैं।
जब एक कमजोर फट एक मजबूत फट का अनुसरण करता है, तो कमजोर सिग्नल का पता लगाना मुश्किल होता है। कमजोर संकेत का पता लगाने के लिए गतिशील संवेदनशीलता वसूली आवश्यक है। कमजोर फट की वसूली फोटोडायोड वाहक परिवहन प्रभाव, एम्पलीफायर स्लीव और चार्जिंग दरों और अनजाने में स्वत: लाभ नियंत्रण प्रभाव द्वारा सीमित है।
स्तर की वसूली के लिए, एक फट-मोड रिसीवर को एक फीडबैक या फीडफोवर्ड संरचना के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। फीडबैक डिज़ाइन के लिए, एक विभेदक इनपुट / आउटपुट ट्रांसिम्पेडेंस एम्पलीफायर और पीक डिटेक्शन सर्किट एक फीडबैक लूप बनाते हैं, जबकि फीडफ़ॉवर्ड डिज़ाइन में, preamplifier से सिग्नल पीक डिटेक्शन सर्किट्री में फीडफ़वर्ड होता है। दोनों डिजाइनों को व्यवहार में लागू किया गया है। एक प्रतिक्रिया संरचना रिसीवर को अधिक मज़बूती से काम करने में सक्षम बनाती है, लेकिन एक अलग इनपुट / आउटपुट प्रेस्लीपर की आवश्यकता होती है। एक फीडफ़वर्ड रिसीवर के पास तेजी से प्रतिक्रिया का समय होता है और एक पारंपरिक ड्यूकपॉल्ड प्रेप्लिफ़ायर का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन रीवेवर में दोलन को रोकने के लिए सर्किटरी को सावधानीपूर्वक डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है। सरल और मजबूत डिजाइन और अच्छे प्रदर्शन के साथ स्तर वसूली सर्किट अभी भी एक खुला मुद्दा है जिसे आगे की जांच की आवश्यकता है।
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