论文总字数：25089字

摘 要

随着互联网的高速发展，无源光网络（PON）已经成为构建接入网的主要技术手段。二维光编解码光链路监测系统可集中实时监测PON光链路，准确识别光链路故障状态，用户容量大，工程实现方便，受到很大的关注。本文主要开展二维光编解码光链路监测系统光接收模块的性能分析、改进和系统测试等工作。

论文首先详细分析了课题组提出的PON光链路二维编解码监测系统的原理和基本框架，阐述了各子模块结构和功能，分析了接收信号特点以及对接收电路的要求。接着，设计了低功耗光接收模块，讨论了前置放大器与主放大器间的相位自激起因与抑制措施。反复分析和验证，找到了原光接收模块发热过度的主要原因，分析了直流偏置引起模块较大直流功耗的原因。最后，在原有电路结构的基础上优化了电路参数，研制了低功耗光接收模块，实验测试比较了改进前后光接收模块的发热状况和信号质量。实验结果表明，优化后的模块有效降低了电路功耗与电路噪声，提高了光接收模块的性能。

关键词：光链路监测，二维光编解码，光接收模块，低功耗

low power consumption OPTICAL

RECEIVER IN 2D optical coding MONITORING SYSTEM for pon

Abstract

With the rapid development of the Internet, passive optical network (PON) has become the main technical means to build the access networks. Two dimensional (2D) optical coding link monitoring system can actualize real-time monitoring for optical link in PON, accurately identify the link fault state with the advantages of large user capacity and easy realization. This paper mainly focuses on the performance analysis, improvement and testing of the optical receiver module in the 2D optical coding link monitoring system for PON.

At first, the thesis analyses the principle and basic framework of 2D coding link monitoring system for PON proposed by the research group in Southeast University, describes in details each module structure and function, and analyzes the received signal characteristics and requirements for the receiver circuit. Secondly, the low power consumption optical receiver module is designed, and the reason and suppression method for the phase exciting caused in the circuit between the preamplifier and main amplifier are discussed. Through analyzing and verifying again and again, we find the main reason for the excessive heat of the original optical receiver, and analyzed the impact of DC bias on DC power consumption. Finally, based on the original structure of the circuit, the circuit parameters are optimized and the low power consumption optical receiver module is developed. The test results are compared with the heating condition and the signal quality of the receiver module before and after the improvement. The experimental results show that the optimized module can effectively reduce the power consumption and circuit noise, and improve the performance of the optical receiver module.

KEY WORDS: optical link monitoring, 2D optical coding, optical receiver, low power consumption

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 光链路监控研究现状 1

1.2.1 基于OTDR的光链路监测方案 2

1.2.2 基于周期码的光链路监测方案 3

1.2.3基于二维跳频周期码的PON链路监测方案 4

1.3 本文的研究目的和主要研究内容 5

第二章 二维光编解码光链路监测系统 7

2.1监测原理 7

2.2系统组成 8

2.3系统接收信号分析 10

2.4 本章小结 11

第三章 低功耗光接收模块的设计 12

3.1 光接收模块基本结构 12

3.2 光电转换和放大电路设计 13

3.3光接收模块发热过大分析和优化 16

3.4 其余相关电路设计 19

3.4.1 模拟多路复用器 19

3.4.2 电源模块 21

3.4.3 滤波电路 22

3.5 本章小结 22

第四章 光接收模块测试与验证 24

4.1 系统搭建 24

4.1.1脉冲光源 24

4.1.2光编码器 25

4.1.3采集卡 26

4.2 系统验证与分析 27

4.3 光接收模块测试与分析 29

4.4 本章小结 31

第五章 总结与展望 32

5.1总结 32

5.2展望 32

致谢 34

参考文献 35

第一章 绪 论

1.1 引言

随着现今社会网络信息化的飞速发展，宽带网络对社会、经济、国防等多个领域都产生着重要的影响。国家“十二五”规划纲要就提出着力打造“天地一体化”的高速宽带服务网络，提供无缝隙的宽带网络服务。除此之外，各大运营商都在改造固有的技术瓶颈，加快宽带发展，努力推动技术换代和网络改造。在政府的引导与运营商的推动下，光纤到户和“三网融合”（电信网、广播电视网和互联网）等逐步得到发展和实施。

光纤到户（Fiber To The Home，FTTH），是指在光纤通信网络中把光纤直接接到用户处，将ONU（光网络单元）设置在居民用户或企业用户所在处，光纤到户是光纤接入方案中，除了光纤到桌面（FTTD）外，距离用户最近的光接入类型^[1]。相对于传统的接入网络，光纤到户网络具有带宽大、接入用户数量大、承载业务类型多样等优势。与此同时，一旦网络发生故障，用户和业务受到的影响和产生的损失也更加巨大，因而对抢修时间的容忍限度也在下降。随着电信运营商之间的竞争日益激烈，竞争的焦点除了产品价格之外，如何能够提供高效、高质量的服务，及时发现、定位和处理网络故障，提升网络维护效率，降低运营成本也是一个重要的课题。

1.2 光链路监控研究现状

随着光纤到户、光进铜退的大规模实施，PON（无源光网络）取代了铜缆网络成为接入网的主要形态。而传统铜缆网络的基于电域的网络性能管理和监测手段已经不能适用于光纤接入网络。其主要原因在于PON的光纤配线网络（ODN）为点到多点（PTMP）的树形光网络结构，与传统网络的点到点网络结构有着显著的区别和更大的维护难度^[2]。

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