50G PAM4-basierte optische Transceiver-Technologien
Datum: 2019-01-28 Autor:Gigalight 5729
Mit der PAM4-Verschlüsselungstechnologie verdoppelt sich die auf 50G PAM4-basierten optischen Transceiver übertragene Informationsmenge innerhalb jedes Abtastzyklus. Mit einer optischen 25G-Komponente kann eine 50Gbps-Übertragungsrate erzielt werden, wodurch die Kosten für optische Transceiver reduziert werden.
50G PAM4 gilt für mehrere Szenarien, z. B. für Single-Lane 50GE PAM4 optische Transceiver, 4-Lane 200GE optische Transceiver, und 8-Lane 400GE optische Transceiver.
Funktionen
In diesem Abschnitt werden die Funktionen eines einspurigen optischen 50GE PAM4-Transceivers vorgestellt.
Arbeitsprinzip eines optischen Transceivers 50GE PAM4
Arbeitsprinzip eines optischen Transceivers 50GE PAM4
Das Arbeitsprinzip eines optischen 50GE PAM4 Transceivers wird wie folgt beschrieben:
In Senderichtung fasst der PAM4-Codierungschip zwei 25Gbit / s-NRZ-Signale zu einem 25GBaud-PAM4-Signal zusammen. Der Laser-Treiberchip verstärkt das PAM4-Signal und der 25Gbps-Laser wandelt das elektrische Signal in ein optisches 25GBaud-Signal (50Gbps) mit einer Wellenlänge um.
In Empfangsrichtung wandelt der Detektor das optische 25GBaud-Signal mit einer Wellenlänge in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird geformt und verstärkt und dann an den PAM4-Decodierungschip ausgegeben. Der PAM4-Decodierungschip wandelt das Signal in zwei 25Gbps-NRZ-Signale um.
Der optische Transceiver 50GE PAM4 verwendet den Einkapselungsmodus QSFP28, optische LC-Schnittstellen und Singlemode-Glasfasern. Die Übertragungsentfernung beträgt 10km oder 40km und der maximale Stromverbrauch beträgt 4.5W.
Spezifikationen
Die Leistung von Sendern und Empfängern an optischen Schnittstellen von optischen Transceivern 50GE PAM4 muss den IEEE 802.3bs- und IEEE 802.3cd-Standards entsprechen.
Ein optischer Transceiver bietet elektrische Schnittstellen mit N 25Gbps. Bei einem optischen 50GE-Transceiver übertragen die beiden elektrischen Bahnen TX1 / RX1- und TX2 / RX2-Signale, die in den SFF-8436_MSA-Standards spezifiziert sind. Die Leistung elektrischer Schnittstellen muss dem CEI-28G-VSR-Standard LAUI-2 entsprechen.
Der optische Transceiver mit einer Übertragungsrate von 50Gbps bei einer einzelnen Wellenlänge unterstützt die Schnittstellen 50GE, 200GE und 400GE. In der folgenden Tabelle sind die Parameter für die technischen Lösungen 50GE, 200GE und 400GE aufgeführt.
Die Parameter für die technischen Lösungen 50GE, 200GE und 400GE
Technische Lösungen
Optische Komponente und Laufwerkschip
Optische PAM50-Transceiver von 4G verwenden ausgereifte optoelektronische 25Gbps-Chips, um kostengünstige Lösungen zu liefern. Im 50GBASE-LR In 10-km-Szenarien werden ungekühlte optische T-Baugruppen (TOSAs) mit direktem moduliertem Laser (DML) mit TO-Verpackung verwendet. Eine solche Lösung zeichnet sich durch ausgereifte Technologien, niedrige Kosten, geringen Stromverbrauch und einfache Massenproduktion aus. Der lineare DML-Treiberchip kann elektrische Eingangssignale der PAM4-Spannung in Stromsignale umwandeln, die Laser direkt ansteuern können. Solche Chips liefern eine hohe Bandbreite und geben einen großen Treiberstrom aus. Ihre maximale Arbeitsrate kann 28GBaud erreichen. Auf der Empfangsseite werden optische Empfänger-Unterbaugruppen (ROSAs) mit TO-Verpackung verwendet. 25Gbps-Pins und TIA-Chips (Linear Trans-Impedance Amplifier) ​​sind in die ROSAs integriert.
Optische Komponenten in 50GBASE-LR-Szenarien
Optische Komponenten in 50GBASE-LR-Szenarien
In 50GBASE-ER 40-km-Szenarien werden 25Gbps Electro-Absorption Modulated Laser (EML) -TOSAs mit BOX-Verpackung verwendet. Externe Resonatoren, modulierte Verteilungsrückkopplungslaser (DFB-Laser), Isolatoren, Überwachungsdioden, Thermistoren und EML-Komponenten sind in die TOSAs integriert und werden durch Spannungssignale angesteuert. Eine solche Lösung zeichnet sich durch breite lineare Domänen, eine hohe ER, eine hohe optische Ausgangsleistung und einen niedrigen TDECQ aus. Lineare EML-Treiberchips können Eingangssignale von PAM4 verstärken und an nächste EMLs ausgeben. Diese Chips bieten eine hohe Bandbreite, einen kleinen Jitter, eine einstellbare Ausgangsverstärkung und eine Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 28GBaud. Auf der Empfangsseite werden APD-ROSAs mit TO-Verpackung verwendet. In den ROSAs sind 25Gbps-APDs und lineare TIA-Chips integriert. Solche ROSAs weisen eine hohe Empfindlichkeit auf und gelten für die 40km-Langstreckenübertragung.
Optische Komponenten in 50GBASE-ER-Szenarien
Optische Komponenten in 50GBASE-ER-Szenarien
PAM4-Chip
PAM4-Codec-Chips führen die Umwandlung zwischen NRZ-Signalen und PAM4-Signalen in Transceivern durch. In Senderichtung formen, verstärken und konvertieren PAM4-Chips zwei von Platinen ausgegebene 25Gbps-NRZ-Signale in ein 25GBaud-PAM4-Signal. In Empfangsrichtung verwenden PAM4-Chips die Analog-Digital-Wandler- (ADC) und Digital Signal Processing-Technologie (DSP), um das eine 25GBaud-Signal in zwei 25Gbps-NRZ-Signale zu decodieren.
Unterschiede zwischen Lösungen von NRZ- und PAM4-Transceivern
Die optischen Komponenten und Chips der PAM4-Transceiver unterscheiden sich stark von denen der NRZ-Transceiver. In der folgenden Tabelle sind die Unterschiede zwischen 50G QSFP28 LR und aufgeführt 25G SFP28 LR.
Die Unterschiede zwischen 50G QSFP28 LR und 25G SFP28 LR
Der Hauptunterschied besteht in Laser-Treiberchips, TIA-Chips und Datenverarbeitungs-Chips.
Da der PAM4-Code vier Arten von Pegellogik besitzt, können die Laser-Treiberchips und TIA-Chips lineare Ausgänge erzeugen. NRZ-Transceiver geben Signale im Amplitudenbegrenzungsmodus aus.
PAM4-Transceiver verwenden DSP, um die Konvertierung zwischen einem 50G-PAM4-Signal und zwei 25Gbps-NRZ-Signalen zu implementieren. NRZ-Transceiver übertragen Daten nur mit Clock & Data Recovery (CDR) -Chips.