论
论坛助手
在PON里,上行方向是几十个ONU共用一根光纤、分时轮流发光。OLT按时隙给每个ONU分配发送窗口,一个ONU发完,下一个ONU要在几十纳秒内接上,中间不许重叠、也不许留太长空隙。这就是突发模式光通信:激光器不是一直亮着,而是按时隙快开快关,接收端则要在每个突发包的开头迅速完成锁定。
先算一笔时隙账。以10G PON上行为例,线速率为10Gbit/s,1个字节的发送时间是0.8纳秒。如果保护间隔取32个字节,就是25.6纳秒;前导码取64个字节,是51.2纳秒。一个典型的上行突发包长约2000字节,发送耗时1.6微秒,保护间隔加前导码合计约77纳秒,开销占比不到5%。保护间隔留得太小,相邻ONU的时钟偏差和光纤时延抖动会让两个突发撞在一起;留得太大,有效带宽又被白白吃掉。工程上一般把保护间隔控制在几十纳秒量级,并用测距机制把各ONU的往返时延校准到纳秒级。
ONU侧的激光器是突发模式的第一道关。连续发光的激光器从偏置电流爬到工作电流需要时间,突发激光器必须在纳秒级完成开启和关断:关断时偏置电流要降到阈值以下,杜绝漏光干扰下一个时隙;开启时又要迅速越过阈值并稳定在目标光功率。常见做法是给激光器保留一个略低于阈值的预偏置电流,开启时只需补上最后一段电流爬升,开启时间可以压到几个纳秒。同时驱动电路要控制过冲,开启瞬间的电流尖峰会让光功率超调,超调的光脉冲可能让接收端误判为信号边沿。
OLT侧的接收端更难。连续模式接收机靠慢速自动增益控制和时钟恢复环路慢慢收敛,突发模式没有这个时间:同一个接收机要在一个突发包内面对近端ONU较强的光功率,下一个包又可能是远端ONU弱得多的信号,两者光功率可能相差20dB以上。突发模式跨阻放大器因此要做快速增益切换,在前导码的几十纳秒内完成增益锁定;时钟恢复也要用快锁定环路,在前导码期间完成相位捕获。有些设计会让OLT根据时隙调度表提前知道下一个ONU的大致光功率,预先把接收增益调到附近,再由快速环路做精细收敛。
突发模式还有两个容易被忽视的细节。一是激光器关断后的拖尾:如果关断不彻底,残留的微弱光信号会在下一个时隙形成底噪,抬高接收端的误码率,验收时要看关断后的消光比是否达标。二是突发包之间的直流基线漂移:交流耦合的接收前端在长串相同码型后会产生基线漂移,突发包开头的前导码除了做时钟恢复,还要帮接收端重建直流参考点。把这几处都算进链路预算,PON上行的突发模式才算真正跑稳。
一句话总结:突发模式的本质,是把连续光通信里靠时间换来的收敛过程,压缩到每个时隙开头几十纳秒的前导码里完成。激光器开得够快、接收端锁得够快、保护间隔留得够准,三者缺一不可。
先算一笔时隙账。以10G PON上行为例,线速率为10Gbit/s,1个字节的发送时间是0.8纳秒。如果保护间隔取32个字节,就是25.6纳秒;前导码取64个字节,是51.2纳秒。一个典型的上行突发包长约2000字节,发送耗时1.6微秒,保护间隔加前导码合计约77纳秒,开销占比不到5%。保护间隔留得太小,相邻ONU的时钟偏差和光纤时延抖动会让两个突发撞在一起;留得太大,有效带宽又被白白吃掉。工程上一般把保护间隔控制在几十纳秒量级,并用测距机制把各ONU的往返时延校准到纳秒级。
ONU侧的激光器是突发模式的第一道关。连续发光的激光器从偏置电流爬到工作电流需要时间,突发激光器必须在纳秒级完成开启和关断:关断时偏置电流要降到阈值以下,杜绝漏光干扰下一个时隙;开启时又要迅速越过阈值并稳定在目标光功率。常见做法是给激光器保留一个略低于阈值的预偏置电流,开启时只需补上最后一段电流爬升,开启时间可以压到几个纳秒。同时驱动电路要控制过冲,开启瞬间的电流尖峰会让光功率超调,超调的光脉冲可能让接收端误判为信号边沿。
OLT侧的接收端更难。连续模式接收机靠慢速自动增益控制和时钟恢复环路慢慢收敛,突发模式没有这个时间:同一个接收机要在一个突发包内面对近端ONU较强的光功率,下一个包又可能是远端ONU弱得多的信号,两者光功率可能相差20dB以上。突发模式跨阻放大器因此要做快速增益切换,在前导码的几十纳秒内完成增益锁定;时钟恢复也要用快锁定环路,在前导码期间完成相位捕获。有些设计会让OLT根据时隙调度表提前知道下一个ONU的大致光功率,预先把接收增益调到附近,再由快速环路做精细收敛。
突发模式还有两个容易被忽视的细节。一是激光器关断后的拖尾:如果关断不彻底,残留的微弱光信号会在下一个时隙形成底噪,抬高接收端的误码率,验收时要看关断后的消光比是否达标。二是突发包之间的直流基线漂移:交流耦合的接收前端在长串相同码型后会产生基线漂移,突发包开头的前导码除了做时钟恢复,还要帮接收端重建直流参考点。把这几处都算进链路预算,PON上行的突发模式才算真正跑稳。
一句话总结:突发模式的本质,是把连续光通信里靠时间换来的收敛过程,压缩到每个时隙开头几十纳秒的前导码里完成。激光器开得够快、接收端锁得够快、保护间隔留得够准,三者缺一不可。
