4 tipos de transceptores 50G SFP56 Introducción

La red de fronthaul tiene un impacto importante en el rendimiento y la calidad de la transmisión de las redes 5G e incluso 6G de próxima generación y es uno de los puntos calientes en la investigación de nuevas tecnologías de red y soporte para comunicaciones móviles. Bajo el despliegue masivo del modo de red C-RAN global, los módulos ópticos 25G DWDM se han utilizado ampliamente en la red de reenvío 5G actual. Para futuras estaciones base MIMO masivas de canal superior, estaciones base de banda U6G, estaciones base de onda milimétrica y otros escenarios de aplicación, la demanda de ancho de banda de la red de reenvío aumentará aún más. Con la premisa de retener la cantidad existente de puertos y ahorrar recursos de fibra, FiberMall ha iniciado una investigación sobre la tecnología de módulo óptico de reenvío 5G de próxima generación con 50 Gb/s y una velocidad superior. 50G SFP56

El módulo transceptor óptico 50G SFP56 incluye el módulo bidireccional de fibra dual 50G SFP56 y el módulo bidireccional de fibra única (BiDi) 50G SFP56.

50G SFP56 Fibra dual Bidireccional transceptores ópticos

El diagrama de bloques funcional y el modo de implementación del módulo óptico bidireccional de fibra dual 50G SFP56 se muestran en la Figura 1.

Figura 1. El diagrama de bloques funcional y el modo de implementación de 50G SFP56 de doble fibra bidireccional módulo óptico

La cadena industrial de 50G SFP56 Los módulos ópticos bidireccionales de doble fibra han tomado forma. En términos de chips ópticos, el requisito de ancho de banda del chip láser DFB para el módulo óptico de 25 Gb/s con tipo de código NRZ es de aproximadamente 17 GHz. Módulo óptico de 50 Gb/s con tipo de código PAM4, el efecto no lineal del láser obviamente se mejora y es necesario aumentar aún más el ancho de banda (alrededor de 19 GHz) y optimizar la ondulación del espectro dentro de la banda para reducir el efecto no lineal.

Hay varios fabricantes de chips disponibles para suministro por volumen, incluidos proveedores extranjeros como Lumentum, Sumitomo, Macom, Mitsubishi, etc. Para chips eléctricos, existen dos tipos de soluciones de implementación: DSP y CDR. Los proveedores relevantes de soluciones DSP incluyen Marvell, Credo y Sitrus Technology, todos los cuales han lanzado chips DSP para fronthaul 5G y aplicaciones de controladores integrados, y los proveedores relevantes de soluciones CDR incluyen Semtech y Macom. Entre ellos, Semtech ya lanzó chips CDR para fronthaul 5G y controladores integrados, y los productos CDR de Macom con controladores integrados se encuentran en la etapa de desarrollo.

Los módulos ópticos bidireccionales de fibra dual 50G SFP56 aún enfrentan más problemas y desafíos en términos de rendimiento, consumo de energía y costo. En primer lugar, en la selección de la solución de chip eléctrico central, la solución DSP puede optimizar el problema no lineal en la transmisión de señales ópticas mediante un algoritmo interno. Tiene mayor potencia de procesamiento, mejor BER y rendimiento de sensibilidad de recepción, pero a costa de una gran latencia de transmisión de señal, mayor consumo de energía y costo, también necesita equilibrar el impacto del consumo de energía en la temperatura del módulo óptico, mantener el La estabilidad de la temperatura del módulo óptico es un requisito importante para garantizar la estabilidad y confiabilidad del enlace de transmisión frontal.

Módulo SFP56-50G-SR

La solución CDR tiene las ventajas de un gran ancho de banda, un excelente rendimiento de transmisión y una baja latencia de transmisión de la señal. El consumo de energía y el costo son más bajos, pero la capacidad de procesamiento de la señal es más débil que la solución DSP, y la respuesta a MPI y la mejora del presupuesto del enlace aún no se han verificado. Si las soluciones DSP y CDR coexisten en la aplicación, la interconexión y la interoperabilidad son cuestiones técnicas clave que deben abordarse. En segundo lugar, el chip óptico en la función de control de temperatura del uso de la industria todavía está dividido. La función de control de temperatura puede hacer que el láser en todo el rango de temperatura de funcionamiento del módulo esté en condiciones de trabajo más ideales. Puede controlar efectivamente la longitud de onda del láser y evitar la degradación del ancho de banda del láser a temperaturas extremas, pero traerá un aumento en el costo y el consumo de energía. Sin la función de control de temperatura, el costo y el consumo de energía del módulo son relativamente bajos y el proceso es más simple, pero los requisitos para el rendimiento de alta frecuencia del chip óptico aumentan y el efecto de la aplicación debe verificarse más. Finalmente, el complejo entorno de implementación de la red fronthaul y las incertidumbres técnicas y de ingeniería del enlace de fibra fronthaul impondrán mayores requisitos a los parámetros optoelectrónicos del módulo óptico 50G SFP56.

Módulo SFP56-50G-LRI

El estándar internacional del módulo óptico bidireccional de fibra dual 50G SFP56 para transmisión directa aún no se ha publicado, y los fabricantes de módulos ópticos se encuentran en la etapa de desarrollo o de muestra. El paquete es principalmente SFP56, DDM y referencia de definición de interfaz SFF-8472, protocolo SFF-8431; referencia de rendimiento de la interfaz eléctrica OIF-CEI-4.0 disposiciones relacionadas; rendimiento de la interfaz óptica en referencia a IEEE802.3cd. Sobre la base de 50GBASE-LR, el rango de longitud de onda, la potencia del transceptor, la sensibilidad y otros indicadores deben modificarse de acuerdo con el escenario de la aplicación. El Comité Internacional de Fotónica y Electrónica (IPEC) ha establecido el proyecto estándar de reenvío móvil MFH50 de próxima generación, centrándose en los requisitos de red fronthaul de 50 Gb/s y de mayor velocidad y soluciones de red, interfaces ópticas, interfaces de gestión, empaquetado y métodos de prueba, etc. Las discusiones técnicas sobre las especificaciones de distancia de 50 km de fibra dual de 10 Gb/s están actualmente en curso.

Tabla 1. 50G SFP56 de doble fibra bidireccional índice de parámetros clave del módulo óptico

Para fines de 2022, FiberMall puede proporcionar muestras de módulos ópticos bidireccionales de fibra dual 50G SFP56 (soluciones CDR o DSP) para fronthaul. Nokia y otros proveedores de equipos de sistemas han realizado pruebas y validaciones, y los resultados de las pruebas de alta y baja temperatura básicamente cumplen con los requisitos de los estándares preliminares IEEE 802.3cd e IPEC MFH50, y en la segunda mitad de 2022, multiproveedor, multisolución pruebas de interconexión y validación. Se espera que los módulos ópticos bidireccionales de fibra dual 50G SFP56 de FiberMall para fronthaul estén listos para la producción en masa en la primera mitad de 2023.

50G SFP56 BiDi transceptores ópticos

El diagrama de bloques funcional y la implementación del módulo óptico 50G SFP56 BiDi se muestran en la Figura 2.

Figura 2. Diagrama de bloques funcional y método de implementación del módulo óptico 50G SFP56 BiDi

El módulo óptico 50G SFP56 BiDi todavía adopta el esquema WDM de 1270nm/1330nm del módulo óptico 25Gb/s BiDi, que tiene las ventajas de ahorrar recursos de fibra y una buena simetría de retardo en comparación con el módulo óptico bidireccional de doble fibra y puede compartir el 50G SFP56 Cadena industrial de módulos ópticos bidireccionales de fibra dual.

En la actualidad, los fabricantes de módulos ópticos de la industria del desarrollo de productos de módulos ópticos BiDi 50G SFP56 se basan en una solución de módulo óptico de fibra dual de 50 Gb / s, el progreso del desarrollo es un poco más tarde que el módulo óptico de fibra dual 50G SFP56, el actual en general en el pre -etapa de investigación o desarrollo. Los estándares nacionales e internacionales para módulos ópticos 50G SFP56 BiDi para fronthaul aún no se han publicado, y el estado de la investigación sobre parámetros clave en el diseño de algunos módulos se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2. Estado de investigación de los parámetros clave del módulo transceptor óptico 50G SFP56 BiDi

Tabla 3. Cadena industrial de dispositivo de chip de módulo BiDi de ajuste automático de longitud de onda de 50 Gb/s

El módulo óptico 50G SFP56 BiDi para fronthaul 5G puede multiplexar el esquema BOSA del módulo óptico BiDi de 25 Gb/s y la cadena industrial del módulo óptico bidireccional de fibra dual de 50 Gb/s, y se espera que FiberMall tenga capacidad de producción en masa en la primera mitad de 2023.

50G SFP56 CWDM transceptores ópticos

Basado en la investigación del módulo óptico 25G CWDM SFP28, FiberMall comenzó a explorar las soluciones técnicas del módulo xWDM con mayor velocidad, entre las cuales, la investigación del módulo óptico CWDM de 50 longitudes de onda de 6 Gb/s está progresando más rápido.

50G CWDM SFP56 tiene 6 longitudes de onda: 1271nm, 1291nm, 1311nm, 1331nm, 1351nm y 1371nm, que es consistente con el módulo óptico de 6 longitudes de onda de 25G CWDM SFP28. En términos de chip óptico, el módulo óptico 50G SFP56 CWDM se puede multiplexar con una cadena láser CWDM de 25 GBaud, pero considerando la introducción del tipo de código de modulación PAM4, la demanda de presupuesto de enlace aumenta y se requieren requisitos más altos para la potencia de salida del láser para optimizar aún más el láser. Rendimiento y eficiencia luminosa.

En términos de chips eléctricos, los módulos ópticos 50G CWDM SFP56 son similares a los módulos ópticos de doble fibra 50G SFP56, y existen dos soluciones de implementación, CDR y DSP. Los módulos ópticos CWDM tienen un rango de longitud de onda amplio y diferentes costos de dispersión para diferentes longitudes de onda, y la industria está explorando la posibilidad de que coexistan dos soluciones para lograr el mejor rendimiento de costos. Por ejemplo, se adopta la solución CDR para la longitud de onda de 1311nm con un costo de dispersión más bajo, y se adopta la solución DSP para la longitud de onda de 1371nm con un costo de dispersión más alto. En la cadena industrial, el uso del enfoque de canal único CDR o DSP con controlador integrado puede simplificar el diseño del hardware y reducir el consumo de energía. El fabricante de chips eléctricos, Semtech, tiene un controlador integrado CDR de producción en masa, así como el conjunto de soluciones de chips de TIA.

Mesa 4. Esquema de evolución del chip optoelectrónico del módulo óptico xWDM

En la actualidad, los módulos ópticos 50G CWDM SFP56 todavía tienen penalización por dispersión, MPI, consumo de energía y disipación de calor, interoperabilidad de CDR y DSP y otros problemas técnicos por resolver.

• Penalización por dispersión: la fuente de dispersión en el enlace de fronthaul 5G es principalmente la dispersión material y la dispersión de la guía de ondas, y está dominada por la dispersión material. El punto de dispersión cero de la fibra G.652 está cerca de la longitud de onda de 1310 nm, y la cantidad de dispersión en el escenario de aplicación típico (10 km) de fronthaul se muestra en la Tabla 5. El riesgo de dispersión de las longitudes de onda CWDM6 es la longitud de onda más grande de 1371 nm, y la dispersión la cantidad de 10km es 36~66.2ps/nm.

Mesa 5. Dispersión de 5G típico fronthaul escenarios (10km)

Las principales soluciones de penalización por dispersión en la industria se muestran en la Tabla 6. Entre ellas, el esquema de fibra/rejilla de dispersión requiere la medición de la dispersión del enlace de transmisión frontal por adelantado, y la longitud y otros parámetros de la fibra/rejilla de dispersión se personalizan de acuerdo con el sitio y colocado externamente en el módulo óptico, que es más difícil de implementar; el esquema de compensación DSP puede compensar la dispersión en el dominio eléctrico, pero la capacidad de compensación de cada fabricante es inconsistente y la capacidad de compensación específica debe obtenerse a través de la medición real; el módulo óptico CWDM de 50 Gb/s generalmente adopta DML Si se adopta el esquema de modulación externa (EML/MZM), se puede reducir el efecto de chirrido del láser, lo que reduce el costo de dispersión; el esquema de compensación de dispersión de microbucle puede compensar hasta 720ps/nm y actualmente se encuentra en etapa de investigación.

Mesa 6. La dispersión dominante multa ssoluciones

A través de pruebas reales, el costo de dispersión a alta temperatura del módulo óptico 50G CWDM SFP56 a una longitud de onda de 1371nm es de aproximadamente 3dB, que está limitado por las restricciones presupuestarias del enlace del módulo óptico 50G CWDM SFP56, el margen no es suficiente, el esquema de compensación DSP puede ser más ventajoso.

Desafío MPI: en los enlaces de fibra óptica, se generarán señales de interferencia reflejadas no relacionadas con la señal original debido a pequeños cambios en el índice de refracción del sistema de fibra óptica, reflexión discreta causada por contacto sucio o deficiente de la cara final del conector y retrodispersión de Rayleigh . Mezclar las señales de interferencia con la señal original generará ruido, lo que provocará el deterioro de la relación señal/ruido y reducirá el rendimiento de transmisión del sistema. La relación entre la suma de toda la potencia de la señal reflejada y la potencia de la señal original se definió como interferencia multitrayecto (MPI). La intensidad de MPI dependía principalmente de la reflectancia del conector y el número de puntos reflejados. Cuanto mayor sea la reflectancia, más puntos reflejados y peor el MPI. De acuerdo con el estándar Ethernet IEEE802.3, se recomienda convertir el costo de MPI en pérdida de enlace en función de la simulación del modelo de enlace universal y mejorar la tolerancia a través de FEC.

En un 5G fronthaul En la red, tomando como ejemplo un escenario típico de C-RAN, generalmente hay 6 conectores (estante ODF en ambos lados y co-divisor en ambos lados). Si nos referimos al estándar Ethernet, necesitamos restringir la pérdida de retorno de cada conector <-35dB, pero algunos de los enlaces de fronthaul tienen una pérdida de retorno del conector degradada de aproximadamente -26dB, y existe cierto riesgo de MPI en los enlaces de fronthaul . El proveedor de equipos del sistema HW y la Universidad Jiaotong de Shanghai construyeron conjuntamente un modelo de simulación de fronthaul, y los resultados de la simulación de costos de MPI se muestran en la Tabla 7. El modelo de simulación (número de conectores, valores típicos de reflectividad del conector, ubicación del conector, etc.) será posteriormente corregido de acuerdo con la investigación de escenarios típicos en la red existente.

Tabla 7. Resultados de la simulación MPI

Consumo de energía: los escenarios de fronthaul 5G deben tener en cuenta los requisitos de aplicación de temperatura de grado industrial (-40 °C~+85 °C) o temperatura de grado comercial extendida (-20 °C~+85 °C). Bajo la restricción de temperatura ambiente, se espera que el consumo de energía del módulo óptico 50G SFP56 y el módulo CWDM 50G SFP56 no supere los 2W. La industria ha probado el consumo de energía del módulo óptico gris de 50 Gb/s basado en la solución CDR y DSP, y el módulo óptico de color CWDM de 50 Gb/s basado en la solución DSP. El consumo de energía del módulo óptico de 1371 nm es más de 2 W, y el chip DSP debe optimizarse aún más para reducir el consumo de energía.

Tabla 8. Consumo de energía del módulo óptico 50G

En resumen, los transceptores 50G CWDM SFP56 deben considerarse completamente para la asignación del presupuesto de energía en escenarios de aplicación con distancias de transmisión de 10 km y superiores. Las señales PAM50 de 4 Gb/s requieren una mayor sensibilidad de recepción en comparación con las señales NRZ de 25 Gb/s, lo que requiere una ponderación entre la potencia óptica de transmisión, la sensibilidad de recepción y la penalización por dispersión.

Figura 2. Balance de enlace del módulo óptico 50G CWDM SFP56

Para fines de 2022, FiberMall proporcionó muestras de módulos ópticos CWDM de 50G en múltiples escenarios. En base a esto, el proveedor del equipo del sistema ha realizado pruebas de funciones básicas, rendimiento del transceptor y costo de dispersión en todo el rango de temperatura, así como pruebas de interconexión de múltiples proveedores y múltiples programas, con resultados de verificación relativamente buenos.

Se planean más pruebas para los productos optimizados en 2023, y los resultados de las pruebas se utilizarán como referencia para el desarrollo del estándar IPEC MFH. Se espera que el módulo óptico 50G CWDM SFP56 madure en la segunda mitad de 2023.

Investigación sobre la interfaz de gestión de 50G SFP56 Transceptor

Con la introducción de nuevas tarifas, la selección y definición de las interfaces de gestión para los módulos ópticos fronthaul 5G de próxima generación deben basarse en los nuevos problemas potenciales y los nuevos requisitos que deben soportar los módulos ópticos, tomando como ejemplo los módulos ópticos 50G SFP56. Los siguientes problemas y requisitos se están discutiendo en la industria.

Compatibilidad con la función de informes de conjuntos de tarifas

El módulo óptico fronthual necesita soportar diferentes velocidades. Por ejemplo, Módulos ópticos 25G SFP28 necesita admitir 25.7 Gb/s y 10.3 Gb/s para el protocolo eCPRI, y 24.3 Gb/s, 10.1 Gb/s y 9.8 Gb/s para el protocolo CPRI, por lo que el equipo maestro requiere módulos ópticos para tener la función de tasa de informe configurado para que los módulos ópticos puedan configurarse razonablemente de acuerdo con el conjunto de tasas informado.

La pila de protocolos SFF-8472 proporciona una función de tabla de selección de aplicaciones, donde a cada aplicación se le puede asignar un "código de aplicación" único que contiene información como el nombre del protocolo, la tasa de operación, el tipo de código de modulación (NRZ o PAM4), etc. El 50G SFP56 óptico El módulo 50G SFP56 puede integrar esta función de tabla de selección de aplicaciones e informar su conjunto de tasas admitidas como se muestra en la Tabla 9.

Tabla 9. Códigos de aplicación que admite el módulo óptico 50G SFP56

Tasa de entrega precisa durante el cambio

Los módulos ópticos 25G SFP28 y 10G SFP+ adoptan códigos de modulación NRZ. Al cambiar las tasas, y solo es necesario cambiar la tasa SerDes de la interfaz eléctrica o la tasa de operación de la interfaz óptica. El módulo óptico se puede bloquear en poco tiempo y funcionar a la nueva velocidad. El transceptor 50G SFP56 presenta códigos modulados PAM4 y nueva tecnología CDR o DSP. Tanto las señales eléctricas como las ópticas tienen tres niveles de decisión, que se adquieren mediante “entrenamiento y aprendizaje”. El chip CDR o DSP necesita obtener la tasa de operación y el tipo de código exactos al cambiar de tasa para lograr el “entrenamiento y aprendizaje” más rápidamente. En combinación con la función de informe de conjunto de tasas del módulo óptico mencionado anteriormente, el dispositivo maestro proporciona la tasa de trabajo y el tipo de código exactos mediante la entrega del código de aplicación al módulo óptico cuando se cambian las tasas.

Cambio de informes Configure time

Al cambiar de tasa, después de que el dispositivo maestro envíe el comando de cambio de tasa al módulo óptico. Para "señal de entrada del módulo óptico para cumplir con los requisitos de protocolo de la calidad de la señal" para el principio, para "bloquear el canal del módulo óptico y emitir la señal correspondiente" para el final, este tiempo se denomina tiempo de configuración del interruptor. También se divide en tiempo de configuración del canal de conversión óptico-eléctrico (Salida) y tiempo de configuración del canal de conversión eléctrico-óptico (Ingreso).

10G SFP+ y 25G SFP28 Los módulos ópticos se basan en el tipo de código NRZ, solo necesitan "entrenar o aprender" un valor de umbral, el tiempo de configuración del interruptor de velocidad es corto (generalmente dentro del orden de magnitud de 1 ms), la confiabilidad de conmutación es alta, el equipo principal generalmente ignora el tiempo. Cuando la velocidad objetivo y el tipo de código son 50 Gb/s PAM4, CDR o DSP necesitan "entrenar o aprender" 3 valores de umbral, el tiempo de configuración de la conmutación puede ser de segundos o incluso más de 10 segundos, y existe la posibilidad de una conmutación fallida. por lo tanto, el módulo óptico debe tomar la iniciativa para informar. Por lo tanto, el módulo óptico debe informar activamente el "tiempo máximo de configuración de conmutación" y el "indicador de éxito de conmutación".

Tabla 10. Plantilla de registro de tiempo de configuración

El "Signo de éxito de conmutación" puede ayudar al dispositivo maestro a obtener el estado de conmutación del módulo óptico. Es necesario distinguir entre las señales de "Canal de salida" y "Canal de entrada". Cuando el dispositivo maestro consulta que el módulo óptico se ha cambiado correctamente, puede negociar la capa de protocolo, como CPRI o eCPRI.

Latencia de transmisión informada

La latencia de transmisión introducida por el módulo óptico en la conversión fotoeléctrica está relacionada con la solución del chip eléctrico, el tipo de código de modulación y la alineación de PCB del módulo óptico. Los módulos ópticos 10G SFP+ y 25G SFP28 suelen tener una latencia de transmisión del orden de cientos de ps, lo que tiene un pequeño impacto en el enlace fronthaul; sin embargo, la latencia de transmisión introducida por el transceptor óptico 50G SFP56 basado en la solución DSP alcanza decenas de ns, lo que tiene un impacto en el sistema de transmisión síncrona de fronthaul. Existe la posibilidad de afectar el sistema de transmisión síncrona directa, por lo que el módulo óptico deberá definir el registro en la interfaz de gestión para declarar el retardo de transmisión introducido por el módulo óptico para facilitar el análisis y juicio del equipo principal.

Informar sobre el soporte de nuevas características

En comparación con la solución CDR, el módulo óptico 50G SFP56 basado en la solución DSP puede proporcionar nuevas funciones como loopback, detección de relación señal-ruido, detección BER, etc. Se puede indicar en la interfaz de administración del módulo óptico qué nuevas características y funciones que admite, mientras que la interfaz de gestión puede proporcionar registros para obtener los resultados de la detección.

En resumen, para resolver y cumplir con los problemas y demandas anteriores, se necesitan nuevas interfaces de administración para los módulos ópticos de fronthaul 5G de próxima generación. Actualmente, los principales protocolos de interfaz de gestión en la industria incluyen SFF-8472 y OIF CMIS, etc.

La Tabla 11 muestra una comparación parcial de los protocolos SFF-8472 y CMIS. El protocolo CMIS es el protocolo estándar para módulos ópticos QSFP-DD, que es aplicable a multicanal y se puede usar para módulos ópticos fronthaul de un solo canal después de la adaptación. Debido a que la pila de protocolos CMIS es nueva, las nuevas funciones anteriores se definen en la pila de protocolos, que es más completa en términos de desglose funcional. El protocolo SFF-8472 se usa ampliamente en módulos ópticos de 10 Gb/s y 25 Gb/s, con la ventaja de que se puede transferir una gran cantidad de código del dispositivo maestro. El protocolo SFF-8472 se usa ampliamente en módulos ópticos de 10 Gb/s y 25 Gb/s. s módulos ópticos. El protocolo SFF-8472 se usa ampliamente en módulos ópticos de 10 Gb/s y 25 Gb/s.

Tabla 11. Comparación de SFF-8472 y CMIS

Longitud de onda 50G ajustable BiDi SFP56 Transceptor

IEEE802.3cp y CCSA han emitido estándares internacionales y de la industria respectivamente, y las longitudes de onda recomendadas para upstream y downstream se muestran en la Tabla 12. El módulo óptico 50G BiDi SFP56 tradicional debe emparejarse debido a las longitudes de onda inconsistentes en ambos extremos, lo que lo hace más desafiante para los recursos materiales y la gestión del mantenimiento debido a la posible inserción incorrecta del extremo AB y anomalías de emparejamiento en el uso real.

Tabla 12. Recomendaciones de longitud de onda del módulo óptico BiDi de 50 G

FiberMall propone una nueva solución para módulos ópticos Tunable BiDi SFP50 de longitud de onda de 56G, que pueden romper la restricción de longitud de onda "ascendente y descendente" de los módulos ópticos BiDi tradicionales. El diagrama esquemático se muestra en la Figura 3.

La solución de interfaz eléctrica es la misma que el módulo óptico BiDi de 50 Gb/s tradicional, que admite tipos NRZ de 2x25 Gb/s y PAM1 de 50x4 Gb/s. Los chips eléctricos centrales, como DSP, Driver y TIA, también son los mismos que los del módulo óptico BiDi tradicional de 50 Gb/s. El camino óptico del módulo contiene un láser y un filtro óptico. La longitud de onda de salida del láser debe coincidir con la longitud de onda de la banda de paso/banda de parada del filtro, por lo que el láser debe usar un láser ajustable en longitud de onda o realizar el ajuste del cambio de longitud de onda del láser a través del control de temperatura TEC. Al mismo tiempo, el monitoreo de la longitud de onda se puede realizar mediante un filtro óptico sintonizable y un bucle de monitoreo, y todo el sistema se combina de manera adaptativa mediante un protocolo de enlace de software para realizar la transmisión de la señal de datos en ambos extremos del módulo óptico.

Figura 3. Diagrama esquemático del módulo óptico BiDi de ajuste automático de longitud de onda

La tecnología de longitud de onda ajustable para láseres y filtros ópticos es la principal dificultad y desafío de esta solución. En términos de láseres, la solución de costo óptimo es lograr la sintonizabilidad de la longitud de onda del láser a través del control de temperatura TEC, pero la desventaja es el rango limitado de sintonización de la longitud de onda.

El control de temperatura TEC generalmente está dentro del rango de 10 ~ 20 ℃, el rango ajustable de longitud de onda del láser está limitado a ± 1 nm, y el intervalo del canal de longitud de onda de emisión del módulo óptico debe configurarse en aproximadamente 1 nm.

Los láseres DFB o FP no pueden cumplir los requisitos debido al gran ancho espectral, por lo que se requieren láseres EML con un ancho espectral típico de menos de 0.2 nm.

Además, desde la perspectiva de la tolerancia a la dispersión, el módulo óptico unidireccional de una sola fibra tiene un rango de longitud de onda más estrecho, lo que favorece la transmisión a mayor distancia y la expansión de WDM. En términos de filtros ópticos, también se prefiere la sintonización térmica para lograr la sintonizabilidad de la longitud de onda, pero se debe prestar especial atención a la diafonía térmica y otros problemas en el diseño.

En términos de especificaciones técnicas, el presupuesto de enlace del transceptor Tunable BiDi SFP50 de 56G de longitud de onda puede ser consistente con el módulo óptico tradicional de 50Gb/s. El consumo de energía es inferior a 3.5 W en condiciones de temperatura máxima de 0~70 ℃, la longitud de onda se puede cambiar libremente entre 1308nm/1309nm, y el tiempo típico para la estabilidad del cambio de longitud de onda y el establecimiento del servicio en ambos extremos es inferior a 10 s. A fines de 2021, CCSA discutió el plan del proyecto de estándar de línea para esta solución tecnológica, y la estimación preliminar es que el estándar de la industria se lanzará en la segunda mitad de 2023.

En términos de la cadena de la industria, el módulo óptico Tunable BiDi SFP50 de 56G de longitud de onda tiene un nuevo láser ajustable de longitud de onda, un filtro óptico ajustable de longitud de onda y una coincidencia adaptativa de software en comparación con el módulo óptico tradicional BiDi de 50 Gb/s. Como se analizó anteriormente, la longitud de onda láser ajustable se puede lograr mediante el control de temperatura TEC, la coincidencia adaptativa del software se puede lograr mediante una combinación de monitoreo de longitud de onda óptica y funciones de software integradas, y el filtro óptico ajustable de longitud de onda es una nueva adición a la cadena de la industria.

Actualmente, las soluciones de la industria para filtros sintonizables de longitud de onda son Etalon + control de temperatura, PLC ajustable, etc. Los parámetros técnicos clave incluyen FSR, ancho de banda, aislamiento, etc. Los indicadores clave del dispositivo en el módulo óptico (rango de ajuste de longitud de onda, sensibilidad, aislamiento, etc.) se pueden descomponer hacia abajo para obtener las especificaciones del dispositivo y el proceso para lograr el análisis técnico, la madurez de la cadena industrial debe mejorarse aún más.