50G PAM4 기반 광트랜시버(광모듈) 기술

PAM4 인코딩 기술을 사용하면 각 샘플링주기 내에서 50G PAM4 기반 광 송수신기에서 전송되는 정보의 양이 두배가됩니다. 25G 광 컴포넌트는 50Gbps 전송 속도를 달성하는 데 사용될 수 있으며 광트랜시버의 비용을 줄입니다.

50G PAM4는 단일 레인 50GE PAM4 광 송수신기, 4 레인 200GE 광 송수신기 및 8 레인 400GE 광 송수신기와 같은 여러 시나리오에 적용됩니다.

기능

이 섹션에서는 단일 레인 50GE PAM4 광 트랜시버의 기능을 소개합니다.

50GE PAM4 광 트랜시버의 작동 원리는 다음과 같습니다.

전송 방향에서 PAM4 인코딩 칩은 2 개의 25Gbit / s NRZ 신호를 하나의 25GBaud PAM4 신호로 집계합니다. 레이저 드라이브 칩은 PAM4 신호를 증폭시키고 25Gbps 레이저는 전기 신호를 25GBaud (50Gbps) 단일 파장 광 신호로 변환합니다.

수신 방향에서 검출기는 25GBaud 단일 파장 광 신호를 전기 신호로 변환합니다. 전기 신호는 형상화 및 증폭 된 후 PAM4 디코딩 칩으로 출력된다. PAM4 디코딩 칩은 신호를 2 개의 25Gbps NRZ 신호로 변환합니다.

50GE PAM4 광 트랜시버는 QSFP28 캡슐화 모드, LC 광 인터페이스 및 싱글모드 광섬유를 사용합니다. 전송 거리는 10km 또는 40km이며 최대 전력 소비량은 4.5W입니다.

상세스펙

50GE PAM4 광 트랜시버의 광 인터페이스에서 전송기 및 수신기의 성능은 IEEE 802.3bs 및 IEEE 802.3cd 표준을 준수해야합니다.

광 트랜시버는 N 25Gbps 전기 인터페이스를 제공합니다. 50GE 광 트랜시버의 경우 두 개의 전기 레인은 SFF-8436_MSA 표준에 지정된 TX1 / RX1 및 TX2 / RX2 신호를 전송합니다. 전기 인터페이스의 성능은 CEI-28G-VSR LAUI-2 표준을 준수해야합니다.

단일 파장에서 전송 속도가 50Gbps 인 광 트랜시버는 50GE, 200GE 및 400GE 인터페이스를 지원합니다. 다음 표는 50GE, 200GE 및 400GE 기술 솔루션에 대한 매개 변수를 나열합니다.

기술 솔루션

광학 부품 및 드라이브 칩

50G PAM4 광 송수신기는 mature 25Gbps 광전자 칩을 사용하여 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 50GBASE-LR 10km 시나리오에서는 TO 패키징 기능이있는 비냉각식 DML (Direct Modulated Laser) 송신기 TOSA (Optical Sub-Assemblies)가 사용됩니다. 이러한 솔루션은 성숙한 기술, 저렴한 비용, 낮은 전력 소비 및 손쉬운 대량 생산을 특징으로 합니다. 선형 DML 드라이버 칩은 입력 PAM4 전압 전기 신호를 레이저를 직접 구동 할 수있는 전류 신호로 변환 할 수 있습니다. 이러한 칩은 높은 대역폭을 제공하고 큰 구동 전류를 출력합니다. 최대 작업 속도는 28GBaud에 도달 할 수 있습니다. 수신 측에는 TO 패키징이 포함 된 ROSA (Receiver Optical Sub-Assemblies)가 사용됩니다. 25Gbps 핀 및 선형 트랜스 임피던스 증폭기 (TIA) 칩이 ROSA에 통합되어 있습니다.

50GBASE-ER 40km 시나리오에서는 BOX 패키징이 포함 된 25Gbps 전기 흡수 변조 레이저 (EML) TOSA가 사용됩니다. 외부 공동 변조 DFB (Distributed Feed-Back) 레이저, 아이솔레이터, 모니터링 다이오드, 서미스터 및 EML 구성 요소가 TOSA에 통합되어 전압 신호에 의해 구동됩니다. 이러한 솔루션은 넓은 선형 도메인, 높은 ER, 높은 출력 광 출력 및 낮은 TDECQ를 특징으로합니다. Linear EML 드라이브 칩은 입력 PAM4 신호를 증폭하여 다음 EML로 출력 할 수 있습니다. 이 칩은 높은 대역폭, 작은 지터, 조정 가능한 출력 이득 및 최대 28GBaud의 작동 속도를 제공합니다. 수신 엔드에는 TO 패키징이 포함 된 APD ROSA가 사용됩니다. 25Gbps APD 및 선형 TIA 칩이 ROSA에 통합되어 있습니다. 이러한 ROSA는 감도가 높고 40km의 장거리 전송에 적용됩니다.

PAM4 칩

PAM4 코덱 칩은 송수신기 내부에서 NRZ 신호와 PAM4 신호 간의 변환을 수행합니다. 전송 방향에서 PAM4 칩은 보드에서 출력되는 2 개의 25Gbps NRZ 신호를 하나의 25GBaud PAM4 신호로 형성, 증폭 및 변환합니다. 수신 방향에서 PAM4 칩은 ADC (Analog to Digital Converter) 및 DSP (Digital Signal Processing) 기술을 사용하여 하나의 25GBaud 신호를 두 개의 25Gbps NRZ 신호로 디코딩합니다.

NRZ와 PAM4 트랜시버 솔루션의 차이점

PAM4 송수신기의 광학 부품과 칩은 NRZ 송수신기와 매우 다릅니다. 다음 표는 50G QSFP28 LR과 25G SFP28 LR의 차이점을 보여줍니다.

주요 차이점은 레이저 드라이브 칩, TIA 칩 및 데이터 처리 칩에 있습니다.

PAM4 코드에는 4 가지 유형의 레벨 로직이 있으므로 레이저 드라이브 칩과 TIA 칩은 선형 출력(Linear TIA)이 가능합니다. NRZ 송수신기는 진폭 제한 모드(Limiting TIA)에서 신호를 출력합니다.

PAM4 송수신기는 DSP를 사용하여 50G PAM4 신호와 2 개의 25Gbps NRZ 신호 간의 변환을 구현합니다.

NRZ 송수신기는 CDR (Clock & Data Recovery) 칩만 사용하여 데이터를 전송합니다.

*기술문의 엑사통신 02-716-3799