4 Arten von 50G SFP56-Transceivern Einführung

Das Fronthaul-Netz hat einen wichtigen Einfluss auf die Übertragungsleistung und -qualität von 5G- und sogar 6G-Netzen der nächsten Generation und ist einer der Hot Spots in der Erforschung neuer Netz- und Trägertechnologien für die mobile Kommunikation. Im Rahmen der massiven Einführung des globalen C-RAN-Netzwerkmodus wurden optische 25G-DWDM-Module im aktuellen 5G-Weiterleitungsnetzwerk weit verbreitet. Für zukünftige Massive-MIMO-Basisstationen mit höheren Kanälen, U6G-Band-Basisstationen, Millimeterwellen-Basisstationen und andere Anwendungsszenarien wird der Bandbreitenbedarf des Weiterleitungsnetzwerks weiter steigen. Unter der Prämisse, die vorhandene Anzahl von Ports beizubehalten und Glasfaserressourcen einzusparen, hat FiberMall die Forschung zur 5G-Weiterleitungstechnologie für optische Module der nächsten Generation mit 50 Gb/s und höherer Geschwindigkeit eingeleitet. 50G SFP56

Das optische 50G-SFP56-Transceivermodul umfasst das bidirektionale 50G-SFP56-Doppelfasermodul und das bidirektionale 50G-SFP56-Einzelfasermodul (BiDi).

50G SFP56 Doppelfaser bidirektionale Optische Transceiver

Das Funktionsblockdiagramm und der Implementierungsmodus des bidirektionalen optischen 50G-SFP56-Doppelfasermoduls sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Das Funktionsblockdiagramm und der Implementierungsmodus von 50G SFP56 Dual-Fiber bidirektional optisches Modul

Die Industriekette von 50G SFP56 Bidirektionale optische Doppelfasermodule haben Gestalt angenommen. In Bezug auf optische Chips beträgt die Bandbreitenanforderung des DFB-Laserchips für optische 25-Gb/s-Module mit NRZ-Codetyp etwa 17 GHz. 50 Gb/s optisches Modul mit PAM4-Codetyp, der nichtlineare Effekt des Lasers wird offensichtlich verbessert, und es ist notwendig, die Bandbreite weiter zu erhöhen (etwa 19 GHz) und die Inband-Spektrumwelligkeit zu optimieren, um den nichtlinearen Effekt zu reduzieren.

Es stehen mehrere Chiphersteller für die Massenlieferung zur Verfügung, darunter ausländische Anbieter wie Lumentum, Sumitomo, Macom, Mitsubishi usw. Für elektrische Chips gibt es zwei Arten von Implementierungslösungen: DSP und CDR. Zu den relevanten Anbietern für DSP-Lösungen gehören Marvell, Credo und Sitrus Technology, die alle DSP-Chips für 5G-Fronthaul- und integrierte Treiberanwendungen herausgebracht haben, und zu den relevanten Anbietern für CDR-Lösungen gehören Semtech und Macom. Unter anderem hat Semtech bereits CDR-Chips für 5G-Fronthaul und integrierte Treiber herausgebracht, und die CDR-Produkte von Macom mit integrierten Treibern befinden sich in der Entwicklungsphase.

Bidirektionale optische 50G-SFP56-Dual-Fiber-Module stehen immer noch vor weiteren Problemen und Herausforderungen in Bezug auf Leistung, Stromverbrauch und Kosten. Erstens kann die DSP-Lösung bei der Auswahl der Lösung für den elektrischen Kernchip das nichtlineare Problem bei der optischen Signalübertragung durch einen internen Algorithmus optimieren. Es hat eine stärkere Verarbeitungsleistung, eine bessere BER- und Empfangsempfindlichkeitsleistung, muss aber auf Kosten einer großen Signalübertragungslatenz, eines höheren Stromverbrauchs und der Kosten auch die Auswirkungen des Stromverbrauchs auf die Temperatur des optischen Moduls ausgleichen Die Temperaturstabilität des optischen Moduls ist eine wichtige Voraussetzung, um die Stabilität und Zuverlässigkeit der vorderen Übertragungsstrecke zu gewährleisten.

SFP56-50G-SR-Modul

Die CDR-Lösung hat die Vorteile einer hohen Bandbreite, einer hervorragenden Übertragungsleistung und einer niedrigen Signalübertragungslatenz. Der Stromverbrauch und die Kosten sind niedriger, aber die Signalverarbeitungsfähigkeit ist schwächer als bei einer DSP-Lösung, und die Reaktion auf die MPI- und Link-Budget-Verbesserung muss noch verifiziert werden. Wenn DSP- und CDR-Lösungen in der Anwendung nebeneinander bestehen, sind Zusammenschaltung und Interoperabilität wichtige technische Probleme, die angegangen werden müssen. Zweitens ist der optische Chip in der Temperaturregelungsfunktion des Einsatzes der Industrie noch geteilt. Die Temperaturregelungsfunktion kann den Laser im gesamten Betriebstemperaturbereich des Moduls in einen idealeren Arbeitszustand versetzen. Es kann die Laserwellenlänge effektiv steuern und die Verschlechterung der Laserbandbreite bei extremen Temperaturen vermeiden, bringt jedoch eine Erhöhung der Kosten und des Stromverbrauchs mit sich. Ohne die Temperaturregelungsfunktion sind die Kosten und der Stromverbrauch des Moduls relativ gering und der Prozess einfacher, aber die Anforderungen an die Hochfrequenzleistung des optischen Chips steigen, und der Anwendungseffekt muss weiter verifiziert werden. Schließlich werden die komplexe Bereitstellungsumgebung des Fronthaul-Netzwerks und die technischen und technischen Unsicherheiten der Fronthaul-Glasfaserverbindung höhere Anforderungen an die optoelektronischen Parameter des optischen 50G-SFP56-Moduls stellen.

SFP56-50G-LRI-Modul

Der internationale Standard des bidirektionalen optischen 50G-SFP56-Doppelfasermoduls für die Vorwärtsübertragung wurde noch nicht veröffentlicht, und die Hersteller optischer Module befinden sich in der Entwicklungs- oder Musterphase. Das Paket besteht hauptsächlich aus SFP56, DDM und der Schnittstellendefinitionsreferenz SFF-8472, SFF-8431-Protokoll; Leistungsreferenz für elektrische Schnittstellen OIF-CEI-4.0-Bestimmungen; optische Schnittstellenleistung in Bezug auf IEEE802.3cd. Auf Basis von 50GBASE-LR müssen der Wellenlängenbereich, die Transceiverleistung, die Empfindlichkeit und andere Indikatoren entsprechend dem Anwendungsszenario angepasst werden. Das International Photonics & Electronics Committee (IPEC) hat das MFH50-Standardprojekt der nächsten Generation für die mobile Weiterleitung eingerichtet, das sich auf Fronthaul-Netzwerkanforderungen und Netzwerklösungen mit 50 Gb/s und höherer Geschwindigkeit, optische Schnittstellen, Verwaltungsschnittstellen, Verpackung und Testmethoden usw. konzentriert. Die technischen Diskussionen über die Spezifikationen für 50 Gb/s Dual-Fiber 10 km Entfernung sind derzeit im Gange.

Tabelle 1. 50G SFP56 Dual-Glasfaser bidirektional Index der Schlüsselparameter des optischen Moduls

Bis Ende 2022 kann FiberMall Muster von bidirektionalen optischen 50G-SFP56-Doppelfasermodulen (CDR- oder DSP-Lösungen) für Fronthaul bereitstellen. Nokia und andere Anbieter von Systemausrüstung haben Tests und Validierungen durchgeführt, und die Testergebnisse bei hohen und niedrigen Temperaturen erfüllen im Wesentlichen die Anforderungen der Entwurfsstandards IEEE 802.3cd und IPEC MFH50 und in der zweiten Hälfte des Jahres 2022 Multi-Vendor, Multi-Solution Verbindungsprüfung und -validierung. Die bidirektionalen optischen 50G-SFP56-Doppelfasermodule von FiberMall für Fronthaul werden voraussichtlich in der ersten Hälfte des Jahres 2023 für die Massenproduktion bereit sein.

50G SFP56 BiDi Optische Transceiver

Das Funktionsblockdiagramm und die Implementierung des optischen 50G-SFP56-BiDi-Moduls sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Funktionsblockdiagramm und Implementierungsmethode des optischen 50G-SFP56-BiDi-Moduls

Das optische 50G-SFP56-BiDi-Modul übernimmt weiterhin das 1270nm/1330nm-WDM-Schema des optischen 25Gb/s-BiDi-Moduls, das die Vorteile der Einsparung von Faserressourcen und einer guten Verzögerungssymmetrie im Vergleich zum bidirektionalen optischen Doppelfasermodul hat und das 50G-SFP56 gemeinsam nutzen kann Branchenkette für bidirektionale optische Dual-Fiber-Module.

Gegenwärtig basieren die Hersteller optischer Module der Branche auf der Produktentwicklung von 50G SFP56 BiDi-Optikmodulen auf 50Gb / s Dual-Fiber-Optikmodullösung, der Entwicklungsfortschritt ist etwas später als beim 50G SFP56 Dual-Fiber-Optikmodul, dem aktuellen Gesamtwert in der Vorstufe -Forschungs- oder Entwicklungsphase. Die nationalen und internationalen Standards für optische 50G-SFP56-BiDi-Module für Fronthaul wurden noch nicht veröffentlicht, und der Stand der Forschung zu Schlüsselparametern beim Design einiger Module ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2. Forschungsstand der wichtigsten Parameter des optischen 50G-SFP56-BiDi-Transceiver-Moduls

Tabelle 3. Selbstabstimmende BiDi-Modul-Chip-Geräteindustriekette mit 50 Gb/s Wellenlänge

Das optische 50G-SFP56-BiDi-Modul für 5G-Fronthaul kann das optische 25Gb/s-BiDi-Modul BOSA-Schema und die Industriekette für bidirektionale optische 50Gb/s-Doppelfasermodule multiplexen, und FiberMall wird voraussichtlich in der ersten Hälfte des Jahres 2023 über die Massenproduktionsfähigkeit verfügen.

50G SFP56 CWDM Optische Transceiver

Basierend auf der Erforschung des optischen 25G-CWDM-SFP28-Moduls begann FiberMall mit der Erforschung der technischen Lösungen des xWDM-Moduls mit höherer Geschwindigkeit, darunter die Erforschung des optischen 50-Gb/s-6-Wellenlängen-CWDM-Moduls, das schneller voranschreitet.

50G CWDM SFP56 hat 6 Wellenlängen: 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm, 1351 nm und 1371 nm, was mit dem optischen Modul mit 6 Wellenlängen von 25G CWDM SFP28 übereinstimmt. In Bezug auf den optischen Chip kann das optische 50-G-SFP56-CWDM-Modul mit einer 25-GBaud-CWDM-Laserkette gemultiplext werden, aber angesichts der Einführung des PAM4-Modulationscodetyps sind zur weiteren Optimierung des Lasers die Nachfrage nach Verbindungsbudgets und höheren Anforderungen an die Laserausgangsleistung erforderlich Lichtausbeute und Ertrag.

In Bezug auf die elektrischen Chips ähneln die optischen 50G-CWDM-SFP56-Module den optischen 50G-SFP56-Doppelfasermodulen, und es gibt zwei Implementierungslösungen, CDR und DSP. Optische CWDM-Module haben eine große Wellenlängenspanne und unterschiedliche Dispersionskosten für verschiedene Wellenlängen, und die Industrie untersucht die Möglichkeit, dass zwei Lösungen nebeneinander bestehen, um die beste Kostenleistung zu erzielen. Beispielsweise wird die CDR-Lösung für die Wellenlänge von 1311 nm mit geringeren Dispersionskosten übernommen, und die DSP-Lösung wird für die Wellenlänge von 1371 nm mit höheren Dispersionskosten übernommen. In der Industriekette kann die Verwendung eines CDR- oder DSP-Einzelkanalansatzes mit integriertem Treiber das Hardwaredesign vereinfachen und den Stromverbrauch reduzieren. Der elektrische Chiphersteller Semtech verfügt über integrierte CDR-Treiber in Massenproduktion sowie über die Chiplösungen von TIA.

Tisch 4. Schematische Entwicklung des optoelektronischen Chips des optischen xWDM-Moduls

Derzeit müssen bei optischen 50G-CWDM-SFP56-Modulen noch Dispersionseinbußen, MPI, Stromverbrauch und Wärmeableitung, CDR- und DSP-Interoperabilität und andere technische Probleme gelöst werden.

• Dispersionsstrafe: Die Dispersionsquelle in der 5G-Fronthaul-Verbindung ist hauptsächlich Materialdispersion und Wellenleiterdispersion und wird von Materialdispersion dominiert. Der Null-Dispersionspunkt der G.652-Faser liegt nahe der Wellenlänge von 1310 nm, und die Menge der Dispersion im typischen Anwendungsszenario (10 km) von Fronthaul ist in Tabelle 5 dargestellt. Das Dispersionsrisiko der CWDM6-Wellenlängen ist die größte Wellenlänge von 1371 nm und die Dispersion Länge von 10 km beträgt 36~66.2 ps/nm.

Tisch 5. Streuung von typischem 5G Vorholer Szenarien (10km)

Die branchenüblichen Dispersionsstraflösungen sind in Tabelle 6 aufgeführt. Darunter erfordert das Dispersionsfaser-/Gitterschema eine Dispersionsmessung der vorderen Übertragungsstrecke im Voraus, und die Länge und andere Parameter der Dispersionsfaser/des Dispersionsgitters werden entsprechend angepasst der Standort und extern im optischen Modul platziert, was schwieriger zu implementieren ist; das DSP-Kompensationsschema kann Streuung im elektrischen Bereich kompensieren, aber die Kompensationsfähigkeit jedes Herstellers ist uneinheitlich, und die spezifische Kompensationsfähigkeit muss durch tatsächliche Messung erhalten werden; das optische 50-Gbit/s-CWDM-Modul verwendet im Allgemeinen DML. Wenn ein externes Modulationsschema (EML/MZM) verwendet wird, kann der Laser-Chirp-Effekt reduziert werden, wodurch die Dispersionskosten reduziert werden. Das Micro-Loop-Dispersionskompensationsschema kann bis zu 720 ps/nm kompensieren und befindet sich derzeit in der Forschungsphase.

Tisch 6. Die Mainstream-Dispersion Strafe sLösungen

Durch tatsächliche Tests betragen die Hochtemperatur-Dispersionskosten des optischen 50-G-CWDM-SFP56-Moduls bei einer Wellenlänge von 1371 nm etwa 3 dB, was durch die Budgetbeschränkungen des optischen 50-G-CWDM-SFP56-Moduls eingeschränkt wird. Die Marge reicht nicht aus. Das DSP-Kompensationsschema kann vorteilhafter sein.

MPI-Herausforderung: In Glasfaserverbindungen werden reflektierte Interferenzsignale, die nichts mit dem ursprünglichen Signal zu tun haben, aufgrund kleiner Brechungsindexänderungen des Glasfasersystems, diskreter Reflexion durch verschmutzten oder schlechten Kontakt der Endfläche des Steckers und Rayleigh-Rückstreuung erzeugt . Das Mischen der Störsignale mit dem Originalsignal erzeugt Rauschen, was zu einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses und einer Verringerung der Übertragungsleistung des Systems führt. Das Verhältnis der Summe aller reflektierten Signalleistungen zur ursprünglichen Signalleistung wurde als Mehrweginterferenz (MPI) definiert. Die Intensität von MPI hing hauptsächlich vom Reflexionsgrad des Steckers und der Anzahl der reflektierten Punkte ab. Je größer der Reflexionsgrad, desto mehr reflektierte Punkte und desto schlechter der MPI. Gemäß dem Ethernet-Standard IEEE802.3 wird empfohlen, die MPI-Kosten basierend auf der Simulation des universellen Verbindungsmodells in Verbindungsverlust umzuwandeln und die Toleranz durch FEC zu verbessern.

In einer 5G-Fronthaul Netzwerk, am Beispiel eines typischen C-RAN-Szenarios, gibt es in der Regel 6 Anschlüsse (ODF-Regal auf beiden Seiten und Co-Teiler auf beiden Seiten). Wenn wir uns auf den Ethernet-Standard beziehen, müssen wir die Rückflussdämpfung jedes Anschlusses auf <-35 dB beschränken, aber einige der Fronthaul-Verbindungen haben eine verschlechterte Anschluss-Rückflussdämpfung von etwa -26 dB, und es besteht ein gewisses MPI-Risiko in den Fronthaul-Verbindungen . Der Systemausrüster HW und die Shanghai Jiaotong University konstruierten gemeinsam ein Fronthaul-Simulationsmodell, und die Ergebnisse der MPI-Kostensimulation sind in Tabelle 7 dargestellt entsprechend der Recherche typischer Szenarien im Bestandsnetz nachträglich weiter korrigiert.

Tabelle 7. MPI-Simulationsergebnisse

Stromverbrauch: 5G-Fronthaul-Szenarien müssen die Anwendungsanforderungen für industrielle Temperatur (-40 °C ~ +85 °C) oder erweiterte kommerzielle Temperatur (-20 °C ~ +85 °C) berücksichtigen. Unter der Umgebungstemperaturbeschränkung wird erwartet, dass der Stromverbrauch des optischen 50G-SFP56-Moduls und des 50G-SFP56-CWDM-Moduls nicht mehr als 2 W beträgt. Die Industrie hat die Leistungsaufnahme eines optischen Graumoduls mit 50 Gbit/s basierend auf einer CDR- und DSP-Lösung und eines optischen Farbmoduls mit 50 Gbit/s CWDM basierend auf einer DSP-Lösung getestet. Der Stromverbrauch des optischen 1371-nm-Moduls beträgt mehr als 2 W, und der DSP-Chip muss weiter optimiert werden, um den Stromverbrauch zu senken.

Tabelle 8. Stromverbrauch des optischen 50G-Moduls

Zusammenfassend müssen 50G-CWDM-SFP56-Transceiver für die Zuweisung des Leistungsbudgets in Anwendungsszenarien mit Übertragungsentfernungen von 10 km und mehr vollständig berücksichtigt werden. 50-Gbit/s-PAM4-Signale erfordern im Vergleich zu 25-Gbit/s-NRZ-Signalen eine erhöhte Empfangsempfindlichkeit, was eine Abwägung zwischen optischer Sendeleistung, Empfangsempfindlichkeit und Dispersionsnachteil erfordert.

Abbildung 2. Verbindungsbudget für 50G-CWDM-SFP56-Optikmodule

Bis Ende 2022 hat FiberMall Muster von optischen 50G-CWDM-Modulen in mehreren Szenarien bereitgestellt. Auf dieser Grundlage hat der Systemausrüster Tests zu Grundfunktionen, Transceiverleistung und Dispersionskosten im gesamten Temperaturbereich sowie Verbindungstests mit mehreren Anbietern und mehreren Programmen mit relativ guten Verifizierungsergebnissen durchgeführt.

Für die optimierten Produkte sind 2023 weitere Tests geplant, und die Testergebnisse werden als Referenz für die Entwicklung des IPEC MFH-Standards verwendet. Das optische 50G-CWDM-SFP56-Modul wird voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 ausgereift sein.

Forschung zur Verwaltungsschnittstelle von 50G SFP56 Transceiver

Mit der Einführung neuer Tarife muss die Auswahl und Definition von Verwaltungsschnittstellen für optische 5G-Fronthaul-Module der nächsten Generation auf den potenziellen neuen Problemen und neuen Anforderungen basieren, die von optischen Modulen unterstützt werden müssen, wobei optische 50G-SFP56-Module als Beispiel genommen werden. Die folgenden Themen und Anforderungen werden in der Branche diskutiert.

Unterstützung für die Berichtsfunktion für Ratensätze

Das vordere optische Modul muss unterschiedliche Raten unterstützen. Zum Beispiel, 25G SFP28 optische Module müssen 25.7 Gb/s und 10.3 Gb/s für das eCPRI-Protokoll und 24.3 Gb/s, 10.1 Gb/s und 9.8 Gb/s für das CPRI-Protokoll unterstützen, sodass das Master-Gerät optische Module benötigt, um die Funktion der Berichtsrate zu haben so eingestellt werden, dass die optischen Module entsprechend der gemeldeten eingestellten Rate vernünftig konfiguriert werden können.

Der SFF-8472-Protokollstapel bietet eine Anwendungsauswahltabellenfunktion, bei der jeder Anwendung ein eindeutiger „Anwendungscode“ zugewiesen werden kann, der Informationen wie Protokollname, Betriebsrate, Modulationscodetyp (NRZ oder PAM4) usw. enthält. Das optische 50G SFP56 Das 50G-SFP56-Modul kann diese Anwendungsauswahltabellenfunktion integrieren und seinen unterstützten Ratensatz melden, wie in Tabelle 9 gezeigt.

Tabelle 9. Anwendungscodes, die vom optischen 50G-SFP56-Modul unterstützt werden

Präzise Fördermenge beim Schalten

Sowohl optische 25G-SFP28- als auch 10G-SFP+-Module verwenden NRZ-Modulationscodes. Beim Umschalten von Raten müssen nur die SerDes-Rate der elektrischen Schnittstelle oder die Betriebsrate der optischen Schnittstelle umgeschaltet werden. Das optische Modul kann in kurzer Zeit arretiert werden und mit der neuen Rate arbeiten. Der 50G SFP56-Transceiver führt PAM4-modulierte Codes und neue CDR- oder DSP-Technologie ein. Sowohl elektrische als auch optische Signale haben drei Entscheidungsebenen, die durch „Training und Lernen“ erworben werden. Der CDR- oder DSP-Chip muss beim Umschalten der Rate die genaue Betriebsrate und den Codetyp erhalten, um schneller „Training und Lernen“ zu erreichen. In Kombination mit der oben erwähnten Ratensatz-Berichtsfunktion des optischen Moduls liefert das Master-Gerät die genaue Arbeitsrate und den Codetyp, indem es den Anwendungscode an das optische Modul liefert, wenn die Raten gewechselt werden.

Meldeumstellung Setup Zeit

Beim Ratenwechsel sendet das Master-Gerät den Ratenwechselbefehl an das optische Modul. Diese Zeit bis „Eingangssignal des optischen Moduls, um die Protokollanforderungen der Signalqualität zu erfüllen“ für den Anfang bis „Kanalsperre des optischen Moduls und Ausgabe des entsprechenden Signals“ für das Ende, wird diese Zeit als Schalter-Setup-Zeit bezeichnet. Sie ist auch in die Setup-Zeit des optisch-elektrischen Umwandlungskanals (Egress) und die Setup-Zeit des elektrisch-optischen Umwandlungskanals (Ingress) unterteilt.

10G SFP+ und 25G SFP28 Optische Module basieren auf dem NRZ-Codetyp, müssen nur einen Schwellenwert „trainieren oder lernen“, die Setup-Zeit des Ratenschalters ist kurz (im Allgemeinen in der Größenordnung von 1 ms), die Schaltzuverlässigkeit ist hoch, die Hauptausrüstung ignoriert im Allgemeinen die Zeit. Wenn die Zielrate und der Codetyp 50 Gb/s PAM4 ist, muss CDR oder DSP 3 Schwellenwerte „trainieren oder lernen“, die Einrichtungszeit für das Umschalten kann Sekunden oder sogar mehr als 10 Sekunden betragen, und es besteht die Möglichkeit eines erfolglosen Umschaltens. daher muss das optische Modul die Initiative ergreifen, um zu melden. Daher muss das optische Modul aktiv die "maximale Schaltaufbauzeit" und das "Schalterfolgs-Flag" melden.

Tabelle 10. Richten Sie die Zeiterfassungsvorlage ein

Das „Switching Success Sign“ kann dem Master-Gerät dabei helfen, den Schaltzustand des optischen Moduls zu ermitteln. Es muss zwischen den Zeichen „Egress Channel“ und „Ingress Channel“ unterschieden werden. Wenn das Master-Gerät abfragt, ob das optische Modul erfolgreich umgeschaltet wurde, kann es die Protokollschicht wie CPRI oder eCPRI aushandeln.

Gemeldete Übertragungslatenz

Die durch das optische Modul in die photoelektrische Umwandlung eingeführte Übertragungslatenz hängt mit der elektrischen Chiplösung, dem Modulationscodetyp und der PCB-Ausrichtung des optischen Moduls zusammen. Optische 10G-SFP+- und 25G-SFP28-Module haben normalerweise eine Übertragungslatenz in der Größenordnung von Hunderten von ps, was sich geringfügig auf die Fronthaul-Verbindung auswirkt; Die Übertragungslatenz, die durch den optischen 50G-SFP56-Transceiver auf Basis der DSP-Lösung eingeführt wird, erreicht jedoch mehrere zehn ns, was sich auf das synchrone Fronthaul-Übertragungssystem auswirkt. Es besteht die Möglichkeit, das synchrone Vorwärtsübertragungssystem zu beeinflussen, daher muss das optische Modul das Register in der Verwaltungsschnittstelle definieren, um die durch das optische Modul eingeführte Übertragungsverzögerung anzugeben, um die Analyse und Beurteilung der Hauptausrüstung zu erleichtern.

Melden Sie die Unterstützung neuer Funktionen

Im Vergleich zur CDR-Lösung kann das optische 50G-SFP56-Modul auf Basis der DSP-Lösung neue Funktionen wie Loopback, Signal-Rausch-Verhältnis-Erkennung, BER-Erkennung usw. bereitstellen. In der Verwaltungsschnittstelle des optischen Moduls kann angegeben werden, welche neuen Funktionen vorhanden sind und Funktionen, die es unterstützt, während die Verwaltungsschnittstelle Register bereitstellen kann, um die Erkennungsergebnisse zu erhalten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zur Lösung und Erfüllung der oben genannten Probleme und Anforderungen neue Verwaltungsschnittstellen für optische 5G-Fronthaul-Module der nächsten Generation benötigt werden. Derzeit umfassen die Mainstream-Verwaltungsschnittstellenprotokolle in der Branche SFF-8472 und OIF CMIS usw.

Tabelle 11 zeigt einen teilweisen Vergleich von SFF-8472- und CMIS-Protokollen. Das CMIS-Protokoll ist das Standardprotokoll für optische QSFP-DD-Module, das auf Mehrkanal anwendbar ist und nach der Anpassung für optische Einkanal-Fronthaul-Module verwendet werden kann. Da der CMIS-Protokollstapel neu ist, werden die oben genannten neuen Merkmale in dem Protokollstapel definiert, der in Bezug auf die funktionale Aufschlüsselung umfassender ist. Das SFF-8472-Protokoll wird häufig in optischen 10-Gbit/s- und 25-Gbit/s-Modulen verwendet, mit dem Vorteil, dass eine große Codemenge vom Master-Gerät übertragen werden kann. Das SFF-8472-Protokoll wird häufig in 10-Gbit/s- und 25-Gbit/s-Modulen verwendet. s optische Module. Das SFF-8472-Protokoll wird häufig in optischen 10-Gbit/s- und 25-Gbit/s-Modulen verwendet.

Tabelle 11. Vergleich von SFF-8472 und CMIS

50G Wellenlänge einstellbares BiDi SFP56 Transceiver

IEEE802.3cp und CCSA haben internationale bzw. Industriestandards herausgegeben, und die empfohlenen Wellenlängen für Upstream und Downstream sind in Tabelle 12 aufgeführt. Das herkömmliche optische 50G-BiDi-SFP56-Modul muss aufgrund der inkonsistenten Wellenlängen an beiden Enden gepaart werden, was es ausmacht größere Herausforderung für die Materialressourcen und das Wartungsmanagement aufgrund einer möglichen falschen Einführung des AB-Endes und Paarungsanomalien bei der tatsächlichen Verwendung.

Tabelle 12. Wellenlängenempfehlungen für optische 50G-BiDi-Module

FiberMall schlägt eine neue Lösung für abstimmbare optische BiDi-SFP50-Module mit 56G-Wellenlänge vor, die die „Upstream- und Downstream“-Wellenlängenbeschränkung herkömmlicher optischer BiDi-Module durchbrechen kann. Das schematische Diagramm ist in Abbildung 3 dargestellt.

Die elektrische Schnittstellenlösung ist die gleiche wie beim herkömmlichen optischen 50-Gb/s-BiDi-Modul und unterstützt 2x25-Gb/s-NRZ- und 1x50-Gb/s-PAM4-Typen. Die elektrischen Kernchips wie DSP, Treiber und TIA sind ebenfalls die gleichen wie beim herkömmlichen optischen BiDi-Modul mit 50 Gb/s. Der Strahlengang des Moduls enthält einen Laser und einen optischen Filter. Die Ausgangswellenlänge des Lasers muss mit der Durchlassband-/Sperrbandwellenlänge des Filters übereinstimmen, daher muss der Laser einen wellenlängenabstimmbaren Laser verwenden oder die Anpassung der Laserwellenlängenänderung durch TEC-Temperatursteuerung realisieren. Gleichzeitig kann die Wellenlängenüberwachung durch einen abstimmbaren optischen Filter und eine Überwachungsschleife durchgeführt werden, und das gesamte System wird durch Software-Handshake adaptiv angepasst, um die Datensignalübertragung an beiden Enden des optischen Moduls zu realisieren.

Abbildung 3. Schematisches Diagramm eines optischen BiDi-Moduls mit Wellenlängenselbsteinstellung

Wellenlängenabstimmbare Technologie für Laser und optische Filter ist die Hauptschwierigkeit und Herausforderung dieser Lösung. In Bezug auf Laser besteht die optimale Kostenlösung darin, die Laserwellenlängenabstimmbarkeit durch TEC-Temperatursteuerung zu erreichen, aber der Nachteil ist der begrenzte Wellenlängenabstimmbereich.

Die TEC-Temperaturregelung liegt im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 20 ℃, der abstimmbare Bereich der Laserwellenlänge ist auf ± 1 nm begrenzt, und das Kanalintervall der Emissionswellenlänge des optischen Moduls muss auf etwa 1 nm eingestellt werden.

Die DFB- oder FP-Laser können die Anforderungen aufgrund der großen spektralen Breite nicht erfüllen, daher werden EML-Laser mit einer typischen spektralen Breite von weniger als 0.2 nm benötigt.

Darüber hinaus hat das unidirektionale optische Einzelfasermodul aus Sicht der Dispersionstoleranz einen schmaleren Wellenlängenbereich, was der Übertragung über größere Entfernungen und der WDM-Erweiterung förderlich ist. Hinsichtlich optischer Filter wird thermische Abstimmung ebenfalls bevorzugt, um eine Wellenlängenabstimmbarkeit zu erreichen, aber besonderes Augenmerk sollte auf thermisches Übersprechen und andere Probleme bei der Konstruktion gelegt werden.

In Bezug auf die technischen Spezifikationen kann das Verbindungsbudget des abstimmbaren BiDi-SFP50-Transceivers mit 56 G-Wellenlänge mit dem herkömmlichen optischen Modul mit 50 Gb/s übereinstimmen. Der Stromverbrauch beträgt weniger als 3.5 W bei 0 bis 70 ℃ Volltemperaturbedingungen, die Wellenlänge ist frei zwischen 1308 nm/1309 nm umschaltbar, und die typische Zeit für die Wellenlängenumschaltstabilität und den Dienstaufbau an beiden Enden beträgt weniger als 10 Sekunden. Ende 2021 diskutierte CCSA den Line-Standard-Projektplan für diese Technologielösung, und die vorläufige Schätzung geht davon aus, dass der Industriestandard in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 veröffentlicht wird.

In Bezug auf die Industriekette verfügt das optische 50G-Wellenlängen-abstimmbare BiDi-SFP56-Modul im Vergleich zum herkömmlichen optischen 50Gb/s-BiDi-Modul über einen neuen wellenlängenabstimmbaren Laser, einen wellenlängenabstimmbaren optischen Filter und eine softwareadaptive Anpassung. Wie oben analysiert, kann die durchstimmbare Laserwellenlänge durch TEC-Temperaturregelung erreicht werden, eine softwareadaptive Anpassung kann durch eine Kombination aus optischer Wellenlängenüberwachung und integrierten Softwarefunktionen erreicht werden, und ein wellenlängenabstimmbarer optischer Filter ist eine neue Ergänzung der Industriekette.

Derzeit sind die Branchenlösungen für wellenlängenabstimmbare Filter Etalon + Temperaturregelung, einstellbare SPS usw. Zu den wichtigsten technischen Parametern gehören FSR, Bandbreite, Isolierung usw. Die Schlüsselindikatoren des Geräts im optischen Modul (Wellenlängeneinstellbereich, Empfindlichkeit, Isolierung usw.) nach unten zerlegt werden können, um die Spezifikationen des Geräts und des Prozesses für eine technische Analyse zu erhalten, muss die Reife der Industriekette weiter verbessert werden.