Hiện nay, thiết kế các bộ thu phát tín hiệu quang vẫn là lĩnh vực được quan tâm bởi nhiều nhóm nghiên cứu do nhu cầu rất lớn của thị trường. Do đặc điểm của mạng FTTH là mạng điểm-đa điểm nên các bộ thu phát quang chế độ burst mode trong mạng PON phải có những đặc điểm riêng biệt để phù hợp với yêu cầu mong muốn. Mặc dù được sử dụng rất rộng rãi nhưng hiện này vẫn chưa có một văn bản liên quan tới thiết bị này xác định rõ những ứng dụng của chúng. Thông thường, các nhà cung cấp module quang liên kết với các hãng cung cấp hệ thống PON để xác định yêu cầu thiết kế cơ bản trong từng trường hợp cụ thể.
Nhằm mục đích tương thích với các mạng EPON và GPON cùng với khả năng sử dụng lại, các module thu-phát được chia thành các khối : khối xử lý tín hiệu 2 chiều BOSA, khối xử lý tín hiệu điện ESA (Electrical Sub-Assembly) và khối điều khiển nhiệt độ. Trong đó, khối BOSA bảo đảm công suất phát tín hiệu và độ nhạy thu; khối ESA chịu trách nhiệm về hiệu suất của PMD dưới chế độ burst-mode, bảo đảm việc điều khiển tín hiệu và dải động của công suất thu chấp nhận được, độ nhạy thu cao. Hiệu ứng nhiễu xuyên kênh giữa bộ thu và phát cần được bảo đảm chặt chẽ. Hình 2.17 dưới đây là một ví dụ cơ bản gồm sơ đồ khối và hình ảnh của module thu-phát dạng diplexer được sử dụng trong mạng PON thiết kế cho ONU. Module này được cắm trên một đầu nối dạng 2x5 hoặc 2x7 chân nhằm mục đích kết nối với mạch chủ và được cấp nguồn 3.3 V± 5%. Module bao gồm một đầu nối dạng LC hoặc SC (tùy từng trường hợp), mạch in , OSA và mạch điều khiển. OSA là một thiết bị quang được tổ hợp gồm một bộ lọc quang thông dải, đầu thu quang PD, IC khuếch đại biến đổi trở kháng TIA ở phía thu hoặc một laser F-P cùng một đầu thu PD điều khiển công suất ở phía phát. Bộ ghép WDM sẽ ghép tín hiệu quang đầu thu và phát lên trên cùng một sợi quang. Ngoài ra, OSA có thể sử dụng IC gồm bộ tiến khuếch đại biến đổi trở kháng và bộ khuếch đại giới hạn để giảm giá thành sản phẩm và công suất tiêu thụ khoảng 0,8W.
Hình 2.18 là hình ảnh và sơ đồ khối của một module thu-phát dạng triplexer dùng cho ONU. Tùy theo yêu cầu lắp đặt mà kích thước của module này được hạn chế trong kích thước từ 8,5mm hoặc thấp hơn. Đầu nối LC hoặc SC được sử dụng phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Hình 2.18–Module thu phát 2 chiều dạng triplexer
2.2.4. Bộ thu-phát chế độ burst-mode
Hệ thống PON yêu cầu sử dụng chế độ truyền nhận đặc biệt là chế độ burst-mode như là một cải tiến lớn về mặt kỹ thuật cho việc truyền dữ liệu tuyến lên (từ phía người sử dụng tới trung tâm). Điều đó là rất cần thiết cho mạng PON bởi trong mạng PON có rất nhiều người sử dụng chia sẻ một đường truyền cáp quang thông qua kỹ thuật đa truy nhập TDMA nên tín hiệu nhận được của các gói dữ liệu trong các khe thời gian từ nhiều người dùng khác nhau có sự biến thiên rất mạnh về biên độ và pha. Nguyên nhân chủ yếu là khoảng cách từ mỗi ONU tới OLT là khác nhau nên tín hiệu thu được tại OLT của các ONU khác nhau có thể có sự chênh lệch tới 20 dB về biên độ( cần phải chú ý rằng, điều này không xảy ra với tín hiệu phát từ
OLT tới ONU bởi tuyến truyền dẫn này là đường truyền điểm-điểm). Bởi vậy, nếu sử dụng đầu thu và phát tín hiệu quang thông thường sẽ không thể thu được một cách chính xác dữ liệu trong các gói được truyền đi do sự khác biệt về biên độ tín hiệu này. Để khắc phục vấn đề này, mạng PON sử dụng bộ thu-phát chạy chế độ burst-mode với đầu thu burst-mode ở phía OLT (có khả năng thay đổi ngưỡng xác định mức logic theo tín hiệu đầu vào cùng việc tự động xác định pha dựa vào những bit đầu tiên của gói tín hiệu burst nhận được) và đầu phát burst-mode ở phía ONU. Các bộ thu-phát chế độ burst-mode này được tích hợp trên một IC sử dụng công nghệ CMOS có giá thành và công suất tiêu thụ thấp.