7/08/2024，光纖在線訊，DDM（Digital Diagnostic Monitoring）數(shù)字診斷監(jiān)控技術，是光模塊中使用的技術，以便用戶能夠監(jiān)控光模塊的實時參數(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、速率、傳輸距離、廠商名、出廠編號、型號、序列號、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)場問題定位，維護診斷提供方便。

RxDDMI/TxDDMI是ONU的BOB調測的關鍵指標,其實現(xiàn)原理及調測方案，如下圖所示。

      
圖1 RxDDMI實現(xiàn)原理及調測方案

      
圖2 TxDDMI實現(xiàn)原理及調測方案

     如圖1是ONU的BOB的RxDDMI實現(xiàn)電路，當PIN接收光信號后產生光電流，經放大后，輸入到ADC器件進行檢測，這樣就可以通過AD值反應輸入功率的大小。如圖2是BOB的TxDDMI實現(xiàn)電路，激光器LD發(fā)光時，固定比例的光送到背光MD探測器檢測，產生光電流，放大后輸入到ADC器件進行檢測，AD值大小可反應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LD發(fā)送功率的大小。

     要實現(xiàn)RxDDMI/TXDDMI的功能，除硬件電路外，還需要有對應參數(shù)表，用于表征光功率和ADC讀數(shù)之間的對應關系。在ONU產品上，上述功能多由ONU協(xié)議芯片上集成，屬于ONU的一個基本功能。

     ONU的RxDDMI/TXDDMI的調測首先就是要校準并生成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)之間的換算關系。目前ONU的TxDDMI參數(shù)表標定采用兩點（其中一個點可能是原點）擬合直線，RxDDMI參數(shù)表標定多數(shù)采用多個功率點擬合一條直線的方案，我們以RxDDMI為例，分析校準過程中的誤差和校準方案。

      
圖3 RxDDMI參數(shù)表校準方案：多點擬合直線

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

     2、將多個測試點數(shù)據(jù)(PA1,AD1) (PA2,AD2) (PA3,AD3) (PA4,AD4) (PA5,AD5)，擬合功率響應直線，計算斜率Slope及偏移量Offset；

     3、將斜率Slope及偏移量Offset標定到被測光貓；

     4、校準完成并生效后，光貓將檢測RxDDMI的AD值， 根據(jù)標定好的Slope及Offset，計算RxDDMI的上報功率。

     TxDDMI參數(shù)表校準方案與RxDDMI類似，只是擬合的測試點數(shù)量不同。

那么RxDDMI/TxDDMI校準過程中可能存在哪些偏差，又怎么預防或校驗呢？

PD的功率響應的非線性偏差
     如圖3所示，這種偏差無法是無法通過測試流程和系統(tǒng)誤差控制來完全消除的。此時，PD功率響應不適合用直線y=kx+b表征。在不同輸入功率條件下，真實功率和上報功率會存在偏差，不同功率點的偏差值不同，且無規(guī)律。

 ·    預防：InGaAs等PD的功率響應是近似直線的（可能在動態(tài)范圍的邊緣會有一定非線性情況），同時在研發(fā)階段都會對功率響應是否線性進行驗證，從產品設計上保證PD響應的線性，所以這種PD功率響應存在明顯非線性的概率是比較低的。

 ·   校驗：對于此類偏差，可以在PD校準完成后，對擬合直線與真實功率響應的符合度進行校驗。改變輸入功率，在不同輸入功率PAi時查詢被測光貓的RxDDMI的上報功率PBi，(或利用校準時的幾組測試數(shù)據(jù)(PAi,ADi)，將ADi數(shù)據(jù)代入y=Slope*Adi+Offset，計算得到相應RxDDMI的上報功率PBi)，并比較實際功率PAi與上報功率PBi偏差，均小于門限，可說明功率響應是符合線性的。該校驗可以和校準在同一工位，也可在不同工位。

PD功率響應的Slope偏差
     造成這種響應偏差的主要是測試系統(tǒng)的功率計的線性度和標準功率計出現(xiàn)明顯偏差。如圖4所示，當出現(xiàn)明顯Slope偏差時，就會表現(xiàn)出不同輸入功率情況下，真實功率和上報功率之間的偏差值會出現(xiàn)明顯的差異，且偏差值會遞增或遞減。實際上，功率計一般都會定期計量，功率計線性度偏差的概率也應該是較小的。

      
圖4 RxDDMI參數(shù)表Slope偏差

 ·   預防：可在測試系統(tǒng)光路校準時，利用商業(yè)功率計對測試系統(tǒng)功率計線性進行校驗。如圖5，在輸入光功率動態(tài)范圍內，挑選幾個功率點，比較對應的測試系統(tǒng)功率讀數(shù)和校準功率計讀數(shù)偏差，判斷測試系統(tǒng)功率計線性是否正確。

      
圖5 利用商用功率計校驗測試系統(tǒng)功率計線性

     如果能確保測試系統(tǒng)功率計線性滿足要求，理論上應可保證光貓RxDDMI校準的線性Slope的結果是正確的，無需在后續(xù)測試環(huán)節(jié)進行此參數(shù)校驗。

 ·   校驗：可以在校準工位校驗，也可在獨立的校驗環(huán)節(jié)進行校驗，校驗必須覆蓋兩個功率點，功率點的功率差異盡可能大。

PD功率響應的Offset偏差
     這種情況主要是校準或測試環(huán)節(jié)因為光纖臟污或操作原因引起。校準和測試環(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.  光路校準時，光纖臟污或光路操作問題，如光纖未插拔到位，光纖彎折等，會導致Rx/Tx方向光路插損不準（通常會偏大），從而導致Rx/Tx方向光路補償值偏大，從而導致測試時的Tx/Rx功率偏大。因為在后續(xù)測試過程中，都需要使用Tx/Rx補償值計算Tx/Rx光功率，所以校準環(huán)節(jié)的誤差就是系統(tǒng)誤差，影響后續(xù)每一次測試結果。在光路校準時，一般Tx/Rx光路校準是分開進行的，光纖插拔也是分開的，每次操作引入的誤差也是不同的，所以Tx/Rx光路校準的誤差一般也是獨立的，不存在必然的關聯(lián)性。

B.  光路測試時，光纖臟污或光路操作問題，如光纖未插拔到位，光纖彎折等，會導致導致Rx/Tx方向光路插損偏大，從而導致測試時的Tx/Rx功率偏小。測試時，每次光纖臟污和操作問題僅僅影響當前DUT的測試結果，下個DUT測試時，光纖清潔或插拔到位后，測試結果可能就恢復正常。ONU光貓是單纖雙向的工作模式，Tx/Rx測試一般就是一次光纖連接，所以臟污或操作引起的誤差會同時影響Tx/Rx的測試結果。

    上述原因都會導致Rx/TxDDMI校準的的Offset出現(xiàn)明顯偏差，且是導致校準問題的主要因素。如圖6所示，當出現(xiàn)此類誤差時，不同輸入/輸出功率情況下，真實功率和上報功率會有明顯偏差，但是不同輸入功率點的偏差值基本一致。

      
圖6 RxDDMI參數(shù)表Offset偏差

 ·   預防：光路校準前和正常測試環(huán)節(jié)中保證測試環(huán)境光纖清潔，通過校準參數(shù)波動監(jiān)測預警，可減少該類故障發(fā)生，無法完全消除。

 ·   校驗：對于光纖臟污及操作原因如插拔不到位，光纖彎折等原因導致的校準系統(tǒng)誤差或測試誤差，因為都和操作人員強相關，無法徹底預防，所以必須通過獨立的校驗環(huán)節(jié)進行校驗。由于校準環(huán)節(jié)引入的校準誤差，Tx/Rx方向是獨立的，校驗也必須覆蓋Tx/Rx兩個方向。但是對于上述原因引起的Offset偏差，因為他對不同功率點的測試結果相同，所以只需要在校驗環(huán)節(jié)校驗一個功率點即可。

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