Imec與諾基亞合作推出首個上行100Gbit/s PAM-4線性突發(fā)模式TIA芯片

訊石光通訊網(wǎng) 2022/10/17 11:59:14

  ICC訊 近日,在2022年歐洲光通訊會議(ECOC 2022)上,IDLab(一家根特大學(xué)和安特衛(wèi)普大學(xué)的imec研究小組)研究人員和諾基亞貝爾實驗室展示了首個兼容50 Gbit/s NRZ和100 Gbit/s PAM4調(diào)制的上行線性突發(fā)跨阻放大器(TIA)芯片。該芯片使光線路終端(OLT)可以應(yīng)對上行數(shù)據(jù)包的信號強度變化和質(zhì)量下降,這種影響在下一代無源光網(wǎng)絡(luò)運營將更加嚴(yán)重。研究人員認(rèn)為,這款新型TIA芯片對于實現(xiàn)下一代靈活PON部署(尤其是100G PON)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性至關(guān)重要。


突發(fā)模式TIA芯片與一顆光電探測器引線鍵合在PCB


  無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)為住宅和商業(yè)用戶帶來了高速寬帶,并支持5G移前傳/回傳服務(wù)。

  PON網(wǎng)絡(luò)是一種樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,使用一根通用光纖連接一個光線路終端(OLT)至運營商中心機房(CO)以服務(wù)多個用戶。從而產(chǎn)生了一個具有成本效應(yīng)的部署場景,但它也會影響數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式,即下行流量是網(wǎng)絡(luò)連續(xù)發(fā)送,但上行流量是突然傳輸?shù)?在分配的時間段內(nèi),防止沖突)。

  隨著10G PON訂閱量如火箭般攀升以及首個商用25G PON解決方案的面世,PON技術(shù)演進(jìn)正在加速。不過,在下一代(50G和100G)PON商用之前,還有一些挑戰(zhàn)需要解決,尤其是在上游方向。

  快速動態(tài)優(yōu)化上行數(shù)據(jù)包的信號強度

  上行數(shù)據(jù)包進(jìn)入OLT接收機會呈現(xiàn)一個大規(guī)模動態(tài)的光功率范圍,這是由于光學(xué)分布式網(wǎng)絡(luò)不同鏈路的損耗和光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)發(fā)射器發(fā)射功率的不同所導(dǎo)致,而OLT與其連接的ONT之間的距離同樣是一個決定因素。

  根特大學(xué)和安特衛(wèi)普大學(xué)imec研究小組IDLab模擬/混合信號IC設(shè)計高級研究員Gertjan Coudyzer表示:“下一代PON高速傳輸加劇了這些影響,確保所有接收的OLT數(shù)據(jù)包具有大致相同的信號強度將是至關(guān)重要,而這必須以最小的開銷完成,即不超過幾十納秒。我們的新型芯片正是做到了這一點,它使我們最大限度地利用每個數(shù)據(jù)包和整個網(wǎng)絡(luò),最大限度地提高其速度、覆蓋范圍和吞吐量?!?

  展示世界首個上行線性突發(fā)模式TIA芯片,兼容 50 Gbit/s NRZ和100 Gbit/s PAM-4調(diào)制

  Gertjan Coudyzer表示:“我們驗證了芯片的線性突發(fā)模式運作,線性不僅影響信號均衡,還為未來的PON PAM-4調(diào)制格式鋪平了道路,它相比于NRZ可將比特率擴(kuò)大一倍。這是推動未來全球大規(guī)模100G PON部署的第一個突破?!?

  IDLab高速收發(fā)器項目經(jīng)理Peter Ossieur表示:“鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)是一項巨大的投資。一旦投入使用,運營商希望至少在幾十年內(nèi)保持其網(wǎng)絡(luò)不受影響。這款芯片也使運營商網(wǎng)絡(luò)可為未來的升級做好準(zhǔn)備,在需要的情況下支持更高的帶寬。展望未來,我們期待ITU-T接手這項發(fā)展成果,將其納入標(biāo)準(zhǔn)化制定工作?!?

突發(fā)模式TIA芯片

  諾基亞貝爾實驗室光學(xué)系統(tǒng)和器件實驗室主管Tod Sizer表示:“新型突發(fā)模式跨阻放大器芯片的出現(xiàn)得益于與imec長期卓有成效的合作,也再次確認(rèn)了諾基亞在高速無源光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。這款新型芯片的出現(xiàn)是及時的,因為國際電聯(lián)G.9804正在定義50G上行PON目標(biāo)。由于其線性,TIA芯片還支持100G flexrate PON使用更高階調(diào)制方式?!?

  據(jù)了解,該款TIA芯片采用0.13 μm鍺硅(SiGe)工藝制備,具有2.5V電流下功耗為275mW(平均)??傮w趨穩(wěn)時間遠(yuǎn)低于150 ns,滿足典型的PON目標(biāo)前置時間。

  終端用戶和中心機房不斷擴(kuò)大的距離

  Peter Ossieur表示:“未來的挑戰(zhàn)將與終端用戶和中心機房之間日益增長的距離密切相關(guān)——因為電信運營商試圖將客戶基礎(chǔ)擴(kuò)大到更多的農(nóng)村地區(qū)。因此,從相同的OLT靈活地為不同的客戶提供不同的PON口味的策略將繼續(xù)獲得動力,這需要新的數(shù)字信號處理方法,光接收器的更新,以及日益線性的電路的發(fā)展。這些正是我們研究議程上排名靠前的主題;我們繼續(xù)歡迎合作伙伴對這些問題的投入和參與”

  這項開發(fā)工作由VLAIO project SPIC (HBC.2020.2197)支持

新聞來源:訊石光通訊網(wǎng)

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