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Tecnologías de transceptor óptico basadas en PAM50 de 4G

Con la tecnología de codificación PAM4, la cantidad de información transmitida en los transceptores ópticos basados ​​en PAM50 de 4G se duplica dentro de cada ciclo de muestreo. Se puede utilizar un componente óptico 25G para lograr una velocidad de transmisión 50Gbps, reduciendo los costos de los transceptores ópticos.

50G PAM4 se aplica a múltiples escenarios, como un solo carril Transceptores ópticos 50GE PAM4, 4-lane transceptores ópticos 200GE y 8-lane transceptores ópticos 400GE.

Funciones

Esta sección presenta las funciones de un transceptor óptico 50GE PAM4 de un solo carril.

Principio de funcionamiento de un transceptor óptico 50GE PAM4
Principio de funcionamiento de un transceptor óptico 50GE PAM4

El principio de funcionamiento de un transceptor óptico 50GE PAM4 se describe a continuación:

  • En la dirección de transmisión, el chip de codificación PAM4 agrega dos señales NRZ 25Gbit / s en una señal PAM25 4GBaud. El chip de unidad láser amplifica la señal PAM4 y el láser 25Gbps convierte la señal eléctrica en una señal óptica de longitud de onda única 25GBaud (50Gbps).
  • En la dirección de recepción, el detector convierte la señal óptica de longitud de onda única 25GBaud en una señal eléctrica. La señal eléctrica se moldea y amplifica, y luego se envía al chip de decodificación PAM4. El chip de decodificación PAM4 convierte la señal en dos señales NRZ 25Gbps.

El transceptor óptico 50GE PAM4 utiliza el modo de encapsulación QSFP28, las interfaces ópticas LC y las fibras ópticas monomodo. La distancia de transmisión es 10km o 40km, y el consumo máximo de energía es 4.5W.

Especificaciones

El rendimiento de los transmisores y receptores en las interfaces ópticas de los transceptores ópticos PAM50 de 4GE debe cumplir con los estándares IEEE 802.3bs e IEEE 802.3cd.

Un transceptor óptico proporciona interfaces eléctricas N 25Gbps. Para un transceptor óptico 50GE, los dos carriles eléctricos transmiten las señales TX1 / RX1 y TX2 / RX2 especificadas en los estándares SFF-8436_MSA. El rendimiento de las interfaces eléctricas debe cumplir con el estándar CEI-28G-VSR LAUI-2.

El transceptor óptico con una velocidad de transmisión de 50Gbps en una sola longitud de onda es compatible con las interfaces 50GE, 200GE y 400GE. La siguiente tabla enumera los parámetros para las soluciones técnicas 50GE, 200GE y 400GE.

Los parámetros para las soluciones técnicas 50GE, 200GE y 400GE.

Soluciones tecnicas

Componente óptico y chip de accionamiento

Los transceptores ópticos 50G PAM4 utilizan chips optoelectrónicos 25Gbps maduros para ofrecer soluciones rentables. En los escenarios 50GBASE-LR 10 km, se utilizan sub-conjuntos ópticos (TOSAs) de transmisor de láser modulado directo (DML) sin enfriamiento con envoltorio TO. Dicha solución presenta tecnologías maduras, bajos costos, bajo consumo de energía y fácil producción en masa. El chip controlador DML lineal puede convertir las señales eléctricas de voltaje PAM4 de entrada en señales de corriente que pueden conducir directamente los láseres. Dichos chips ofrecen un gran ancho de banda y generan una gran corriente de disco. Su tasa de trabajo máxima puede alcanzar 28GBaud. En el extremo de recepción, se utilizan los sub-conjuntos ópticos del receptor (ROSA) con el empaquetado TO. Los pines 25Gbps y los chips lineales de amplificador de impedancia trans (TIA) están integrados a los ROSA.

Componentes ópticos en escenarios 50GBASE-LR
Componentes ópticos en escenarios 50GBASE-LR

En los escenarios 50GBASE-ER 40 km, se utilizan TOSA de láser modulado por electro-absorción (EML) 25Gbps con el paquete BOX. Los láseres, aisladores, diodos de monitoreo, termistores y componentes de EML modulados con cavidad de distribución (DFB) externos están integrados a los TOSA y son controlados por señales de voltaje. Dicha solución presenta dominios lineales amplios, ER alto, potencia óptica de salida alta y TDECQ bajo. Los chips de accionamiento de EML lineales pueden amplificar las señales de entrada PAM4 y enviarlas a las siguientes EML. Estos chips proporcionan un alto ancho de banda, un pequeño jitter, una ganancia de salida ajustable y una tasa de trabajo de hasta 28GBaud. En el extremo de recepción, se utilizan APA ROSAs con embalaje TO. Los APD de 25Gbps y los chips TIA lineales están integrados en los ROSA. Tales ROSA presentan una alta sensibilidad y se aplican a la transmisión de larga distancia 40km.

Componentes ópticos en escenarios 50GBASE-ER
Componentes ópticos en escenarios 50GBASE-ER

Chip PAM4

Los chips de códec PAM4 realizan la conversión entre señales NRZ y señales PAM4 dentro de los transceptores. En la dirección de transmisión, los chips PAM4 dan forma, amplifican y convierten dos señales NRZ de 25Gbps emitidas por las tarjetas en una señal PAM25 de 4GBaud. En la dirección de recepción, los chips PAM4 utilizan la tecnología de Conversión analógica a digital (ADC) y Procesamiento de señal digital (DSP) para decodificar la única señal de 25GBaud a dos señales 25Gbps NRZ.

Diferencias entre las soluciones de los transceptores NRZ y PAM4

Los componentes ópticos y los chips de los transceptores PAM4 son muy diferentes de los de los transceptores NRZ. La siguiente tabla enumera las diferencias entre 50G QSFP28 LR y 25G SFP28 LR.

Las diferencias entre 50G QSFP28 LR y 25G SFP28 LR

La principal diferencia radica en los chips de unidad láser, los chips TIA y los chips de procesamiento de datos.

  • Dado que el código PAM4 tiene cuatro tipos de lógica de nivel, los chips de unidad láser y los chips TIA son capaces de salidas lineales. Los transceptores NRZ emiten señales en modo de limitación de amplitud.
  • Los transceptores PAM4 usan DSP para implementar la conversión entre una señal 50G PAM4 y dos señales 25Gbps NRZ. Los transceptores NRZ transmiten datos usando solo chips Clock & Data Recovery (CDR).

Este es un artículo original escrito por Gigalight. Si se reproduce, indique la fuente: https://www.gigalight.com/community/50g-pam4-based-optical-transceiver-technologies/

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