7/08/2024，光纖在線訊，DDM（Digital Diagnostic Monitoring）數(shù)字診斷監(jiān)控技術(shù)，是光模塊中使用的技術(shù)，以便用戶能夠監(jiān)控光模塊的實(shí)時(shí)參數(shù)。這些參數(shù)包括工作溫度、工作電壓、工作電流、發(fā)射和接收光功率等，還可以顯示模塊的常規(guī)波長(zhǎng)、速率、傳輸距離、廠商名、出廠編號(hào)、型號(hào)、序列號(hào)、出廠日期、告警信息等等。其中RxDDMI/TxDDMI用于指示接收/發(fā)送光功率的大小，為現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題定位，維護(hù)診斷提供方便。

RxDDMI/TxDDMI是ONU的BOB調(diào)測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo),其實(shí)現(xiàn)原理及調(diào)測(cè)方案，如下圖所示。

      
圖1 RxDDMI實(shí)現(xiàn)原理及調(diào)測(cè)方案

      
圖2 TxDDMI實(shí)現(xiàn)原理及調(diào)測(cè)方案

     如圖1是ONU的BOB的RxDDMI實(shí)現(xiàn)電路，當(dāng)PIN接收光信號(hào)后產(chǎn)生光電流，經(jīng)放大后，輸入到ADC器件進(jìn)行檢測(cè)，這樣就可以通過(guò)AD值反應(yīng)輸入功率的大小。如圖2是BOB的TxDDMI實(shí)現(xiàn)電路，激光器LD發(fā)光時(shí)，固定比例的光送到背光MD探測(cè)器檢測(cè)，產(chǎn)生光電流，放大后輸入到ADC器件進(jìn)行檢測(cè)，AD值大小可反應(yīng)MD接收光的大小， 由于MD接收光和LD發(fā)送光功率是固定比例，所以AD值也可反應(yīng)LD發(fā)送功率的大小。

     要實(shí)現(xiàn)RxDDMI/TXDDMI的功能，除硬件電路外，還需要有對(duì)應(yīng)參數(shù)表，用于表征光功率和ADC讀數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在ONU產(chǎn)品上，上述功能多由ONU協(xié)議芯片上集成，屬于ONU的一個(gè)基本功能。

     ONU的RxDDMI/TXDDMI的調(diào)測(cè)首先就是要校準(zhǔn)并生成RxDDMI/TXDDMI的參數(shù)表，也就是要建立接收/發(fā)送功率和ADC讀數(shù)之間的換算關(guān)系。目前ONU的TxDDMI參數(shù)表標(biāo)定采用兩點(diǎn)（其中一個(gè)點(diǎn)可能是原點(diǎn)）擬合直線，RxDDMI參數(shù)表標(biāo)定多數(shù)采用多個(gè)功率點(diǎn)擬合一條直線的方案，我們以RxDDMI為例，分析校準(zhǔn)過(guò)程中的誤差和校準(zhǔn)方案。

      
圖3 RxDDMI參數(shù)表校準(zhǔn)方案：多點(diǎn)擬合直線

具體校準(zhǔn)過(guò)程如下：
     1、通過(guò)改變VOA的衰減，改變到被測(cè)ONU的輸入光功率，測(cè)試多個(gè)不同輸入功率PA1~PA5條件下的RxDDMI的ADC讀數(shù)AD1~AD5；

     2、將多個(gè)測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)(PA1,AD1) (PA2,AD2) (PA3,AD3) (PA4,AD4) (PA5,AD5)，擬合功率響應(yīng)直線，計(jì)算斜率Slope及偏移量Offset；

     3、將斜率Slope及偏移量Offset標(biāo)定到被測(cè)光貓；

     4、校準(zhǔn)完成并生效后，光貓將檢測(cè)RxDDMI的AD值， 根據(jù)標(biāo)定好的Slope及Offset，計(jì)算RxDDMI的上報(bào)功率。

     TxDDMI參數(shù)表校準(zhǔn)方案與RxDDMI類似，只是擬合的測(cè)試點(diǎn)數(shù)量不同。

那么RxDDMI/TxDDMI校準(zhǔn)過(guò)程中可能存在哪些偏差，又怎么預(yù)防或校驗(yàn)?zāi)兀?

PD的功率響應(yīng)的非線性偏差
     如圖3所示，這種偏差無(wú)法是無(wú)法通過(guò)測(cè)試流程和系統(tǒng)誤差控制來(lái)完全消除的。此時(shí)，PD功率響應(yīng)不適合用直線y=kx+b表征。在不同輸入功率條件下，真實(shí)功率和上報(bào)功率會(huì)存在偏差，不同功率點(diǎn)的偏差值不同，且無(wú)規(guī)律。

 ·    預(yù)防：InGaAs等PD的功率響應(yīng)是近似直線的（可能在動(dòng)態(tài)范圍的邊緣會(huì)有一定非線性情況），同時(shí)在研發(fā)階段都會(huì)對(duì)功率響應(yīng)是否線性進(jìn)行驗(yàn)證，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上保證PD響應(yīng)的線性，所以這種PD功率響應(yīng)存在明顯非線性的概率是比較低的。

 ·   校驗(yàn)：對(duì)于此類偏差，可以在PD校準(zhǔn)完成后，對(duì)擬合直線與真實(shí)功率響應(yīng)的符合度進(jìn)行校驗(yàn)。改變輸入功率，在不同輸入功率PAi時(shí)查詢被測(cè)光貓的RxDDMI的上報(bào)功率PBi，(或利用校準(zhǔn)時(shí)的幾組測(cè)試數(shù)據(jù)(PAi,ADi)，將ADi數(shù)據(jù)代入y=Slope*Adi+Offset，計(jì)算得到相應(yīng)RxDDMI的上報(bào)功率PBi)，并比較實(shí)際功率PAi與上報(bào)功率PBi偏差，均小于門限，可說(shuō)明功率響應(yīng)是符合線性的。該校驗(yàn)可以和校準(zhǔn)在同一工位，也可在不同工位。

PD功率響應(yīng)的Slope偏差
     造成這種響應(yīng)偏差的主要是測(cè)試系統(tǒng)的功率計(jì)的線性度和標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)出現(xiàn)明顯偏差。如圖4所示，當(dāng)出現(xiàn)明顯Slope偏差時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出不同輸入功率情況下，真實(shí)功率和上報(bào)功率之間的偏差值會(huì)出現(xiàn)明顯的差異，且偏差值會(huì)遞增或遞減。實(shí)際上，功率計(jì)一般都會(huì)定期計(jì)量，功率計(jì)線性度偏差的概率也應(yīng)該是較小的。

      
圖4 RxDDMI參數(shù)表Slope偏差

 ·   預(yù)防：可在測(cè)試系統(tǒng)光路校準(zhǔn)時(shí)，利用商業(yè)功率計(jì)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)功率計(jì)線性進(jìn)行校驗(yàn)。如圖5，在輸入光功率動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，挑選幾個(gè)功率點(diǎn)，比較對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)功率讀數(shù)和校準(zhǔn)功率計(jì)讀數(shù)偏差，判斷測(cè)試系統(tǒng)功率計(jì)線性是否正確。

      
圖5 利用商用功率計(jì)校驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)功率計(jì)線性

     如果能確保測(cè)試系統(tǒng)功率計(jì)線性滿足要求，理論上應(yīng)可保證光貓RxDDMI校準(zhǔn)的線性Slope的結(jié)果是正確的，無(wú)需在后續(xù)測(cè)試環(huán)節(jié)進(jìn)行此參數(shù)校驗(yàn)。

 ·   校驗(yàn)：可以在校準(zhǔn)工位校驗(yàn)，也可在獨(dú)立的校驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)必須覆蓋兩個(gè)功率點(diǎn)，功率點(diǎn)的功率差異盡可能大。

PD功率響應(yīng)的Offset偏差
     這種情況主要是校準(zhǔn)或測(cè)試環(huán)節(jié)因?yàn)楣饫w臟污或操作原因引起。校準(zhǔn)和測(cè)試環(huán)節(jié)的誤差形成及影響也是存在差異的，下面我們分別描述：

 A.  光路校準(zhǔn)時(shí)，光纖臟污或光路操作問(wèn)題，如光纖未插拔到位，光纖彎折等，會(huì)導(dǎo)致Rx/Tx方向光路插損不準(zhǔn)（通常會(huì)偏大），從而導(dǎo)致Rx/Tx方向光路補(bǔ)償值偏大，從而導(dǎo)致測(cè)試時(shí)的Tx/Rx功率偏大。因?yàn)樵诤罄m(xù)測(cè)試過(guò)程中，都需要使用Tx/Rx補(bǔ)償值計(jì)算Tx/Rx光功率，所以校準(zhǔn)環(huán)節(jié)的誤差就是系統(tǒng)誤差，影響后續(xù)每一次測(cè)試結(jié)果。在光路校準(zhǔn)時(shí)，一般Tx/Rx光路校準(zhǔn)是分開(kāi)進(jìn)行的，光纖插拔也是分開(kāi)的，每次操作引入的誤差也是不同的，所以Tx/Rx光路校準(zhǔn)的誤差一般也是獨(dú)立的，不存在必然的關(guān)聯(lián)性。

B.  光路測(cè)試時(shí)，光纖臟污或光路操作問(wèn)題，如光纖未插拔到位，光纖彎折等，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致Rx/Tx方向光路插損偏大，從而導(dǎo)致測(cè)試時(shí)的Tx/Rx功率偏小。測(cè)試時(shí)，每次光纖臟污和操作問(wèn)題僅僅影響當(dāng)前DUT的測(cè)試結(jié)果，下個(gè)DUT測(cè)試時(shí)，光纖清潔或插拔到位后，測(cè)試結(jié)果可能就恢復(fù)正常。ONU光貓是單纖雙向的工作模式，Tx/Rx測(cè)試一般就是一次光纖連接，所以臟污或操作引起的誤差會(huì)同時(shí)影響Tx/Rx的測(cè)試結(jié)果。

    上述原因都會(huì)導(dǎo)致Rx/TxDDMI校準(zhǔn)的的Offset出現(xiàn)明顯偏差，且是導(dǎo)致校準(zhǔn)問(wèn)題的主要因素。如圖6所示，當(dāng)出現(xiàn)此類誤差時(shí)，不同輸入/輸出功率情況下，真實(shí)功率和上報(bào)功率會(huì)有明顯偏差，但是不同輸入功率點(diǎn)的偏差值基本一致。

      
圖6 RxDDMI參數(shù)表Offset偏差

 ·   預(yù)防：光路校準(zhǔn)前和正常測(cè)試環(huán)節(jié)中保證測(cè)試環(huán)境光纖清潔，通過(guò)校準(zhǔn)參數(shù)波動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警，可減少該類故障發(fā)生，無(wú)法完全消除。

 ·   校驗(yàn)：對(duì)于光纖臟污及操作原因如插拔不到位，光纖彎折等原因?qū)е碌男��?zhǔn)系統(tǒng)誤差或測(cè)試誤差，因?yàn)槎己筒僮魅藛T強(qiáng)相關(guān)，無(wú)法徹底預(yù)防，所以必須通過(guò)獨(dú)立的校驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)。由于校準(zhǔn)環(huán)節(jié)引入的校準(zhǔn)誤差，Tx/Rx方向是獨(dú)立的，校驗(yàn)也必須覆蓋Tx/Rx兩個(gè)方向。但是對(duì)于上述原因引起的Offset偏差，因?yàn)樗麑?duì)不同功率點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果相同，所以只需要在校驗(yàn)環(huán)節(jié)校驗(yàn)一個(gè)功率點(diǎn)即可。

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