TIA IC поддерживает модуляцию NRZ 50 Гбит/с и модуляцию PAM-4 100 Гбит/с.

Чип позволяет оптическим линейным терминалам (OLT) справляться с различной силой сигнала восходящих пакетов и ухудшением качества; эффекты, которые усугубляются очень высокими скоростями, на которых работают пассивные оптические сети (PON) следующего поколения.

Этот новый чип TIA будет иметь решающее значение для обеспечения технической и экономической жизнеспособности гибких развертываний PON следующего поколения (и, в частности, сетей 100G PON).

Технология пассивной оптической сети (PON) обеспечивает высокоскоростную широкополосную связь для частных и бизнес-абонентов, поддерживая при этом такие услуги, как (5G) мобильная передняя/обратная связь.

Сети PON характеризуются древовидной топологией сети, которая позволяет обслуживать нескольких клиентов с помощью общей нити оптоволокна, подключенной к одному терминалу оптической линии (OLT) в центральном офисе оператора.

Это обеспечивает экономичный сценарий развертывания, но также влияет на то, как пакеты перемещаются по сети: нисходящий трафик отправляется по сети непрерывно, а восходящий трафик передается пакетами (в пределах выделенных временных интервалов, предотвращая коллизии).

Стремительный рост продаж 10G PON и коммерческий запуск первых 25G PON-решений привели к быстрому развитию технологии PON. Тем не менее, особенно в восходящем направлении, предстоит решить несколько проблем, прежде чем можно будет развернуть сети PON следующего поколения (50G и 100G).

Пакеты восходящего потока, поступающие на приемник OLT, могут иметь широкий динамический диапазон оптических мощностей. Это происходит из-за дифференциальных потерь на пути оптической распределительной сети, а также из-за различий в мощности запуска передатчиков терминала оптической сети (ONT). Во-вторых, расстояние между OLT и его ONT также является определяющим фактором (от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров).

«Поскольку эти эффекты еще больше усугубляются высокими скоростями, на которых работают PON следующего поколения, будет крайне важно убедиться, что все пакеты, поступающие в OLT, в конечном итоге имеют примерно одинаковую мощность сигнала. Причем сделать это нужно с минимальными накладными расходами — то есть не более чем за несколько десятков наносекунд», — говорится в сообщении. Гертьян Коудизер, старший научный сотрудник по проектированию интегральных схем аналоговых/смешанных сигналов в IDLab, исследовательской группе imec в Университете Гента и Университете Антверпена (Бельгия). «Наш новый чип делает именно это, позволяя нам использовать каждый пакет — и сеть в целом — в полной мере, максимально увеличивая ее скорость, охват и пропускную способность».

Представляем первый в мире чип TIA с линейной пакетной передачей в восходящем направлении, поддерживающий модуляцию NRZ 50 Гбит/с и модуляцию PAM-4 100 Гбит/с.

Гертьян Кудизер: «Во время наших экспериментов мы смогли проверить линейную работу чипа в пакетном режиме; линейность не только обеспечивает выравнивание сигнала, но и прокладывает путь для PAM-4 в качестве будущего формата модуляции PON, удваивая битрейт по сравнению с использованием NRZ. Это первый в мире прорыв, облегчающий развертывание крупномасштабных сетей 100G PON в будущем».

«Развертывание оптоволоконной сети — это огромные инвестиции. После его развертывания операторы хотят оставить свою сеть нетронутой как минимум на пару десятилетий. Сегодняшнее объявление подтверждает, что сети операторов готовы к будущему и способны поддерживать более высокую пропускную способность, если в этом возникнет необходимость», — добавляет Питер Оссье, руководитель программы высокоскоростных трансиверов в IDLab. «В будущем мы рассчитываем на то, что ITU-T подхватит наши разработки и включит их в свои усилия по стандартизации».

«Демонстрация нашего чипа импульсного трансимпедансного усилителя, ставшего результатом плодотворного и продолжительного сотрудничества с imec, еще раз подтверждает техническое лидерство Nokia в области высокоскоростных пассивных оптических сетей», — говорится в заявлении. Тод Сайзер, руководитель лаборатории оптических систем и устройств Nokia Bell Labs. «Результаты своевременны, так как цели для 50G восходящего PON определяются в ITU G.9804. Благодаря своей линейности чип TIA также поддерживает гибкую скорость PON 100G с использованием модуляции более высокого порядка».

Чип TIA изготавливается по технологии SiGe размером 0,13 мкм. Он имеет потребляемую мощность 275 мВт (в среднем) при напряжении питания 2,5 В. Его общее время установления составляет менее 150 нс, что соответствует типичному целевому времени преамбулы PON.

«Будущие проблемы будут по-прежнему тесно связаны с (растущим) расстоянием между конечными пользователями и центральным офисом, поскольку операторы связи пытаются расширить свою клиентскую базу за счет большего количества сельских районов. Следовательно, стратегии гибкого предоставления разным клиентам различных вариантов PON от одного и того же OLT будут продолжать набирать обороты, что требует новых подходов к цифровой обработке сигналов, обновлений оптических приемников и разработки все более линейных схем. Это именно те темы, которые занимают важное место в нашей исследовательской программе; темы, по которым мы по-прежнему приветствуем вклад и участие партнеров», — заключает Питер Оссье.

Эта работа поддерживается проектом VLAIO SPIC (HBC.2020.2197).