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Imec与Nokia贝尔实验室合作开发100G PON关键元件
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2022年09月23日 星期五

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於本周举行的欧洲光通讯会议(ECOC)上,比利时微电子研究中心(imec)旗下的IDLab实验室(其设於根特大学与安特卫普大学的研究团队)携手Nokia贝尔实验室,展示了全球首款上行突发模式线性转阻放大器(linear burst-mode transimpedance amplifier;TIA),该晶片支援50Gbps不归零讯号与100Gbps PAM-4讯号的位元传输速率。藉此,光纤线路终端(OLT)设备就能处理上行封包讯号强度变动与品质衰变的问题;新一代被动式光纤网路(passive optical network;PON)的超高速传输性能还能加乘这些效果。为了从技术面与经济面实现新一代PON的弹性部署,这款创新的转阻放大器至关重要,尤其是对100G等级的超高速PON而言。

突发模式接收器俯视图:与一颗光电二极体焊线连接到PCB上。
突发模式接收器俯视图:与一颗光电二极体焊线连接到PCB上。

被动式光纤网路(passive optical network;PON)技术带给住宅与商业用户高速宽频网路,同时支援5G等行动网路的前传与後传服务。

PON网路的特色是树状拓朴结构,开放多位网路用户共用一条光纤链路来连接至中央机房内的单台OLT设备。这不仅可以实现具备成本效益的网路部署,还改变了封包在网路上的传输模式。下行流量会在网路上不断传输,但上行流量会透过突发模式时脉传输,透过分时运作来避免碰撞。

随着10G PON产品销量窜升,首批25G PON商用解决方案即将上市,PON技术也在迅速发展。尽管如此,在推出下一代PON服务以前,仍有些挑战需要面对,尤其是上行链路。

快速优化上行封包的讯号强度

传输至OLT接收器的上行封包可能展现高动态的光功率范围,因为光纤分配网路(ODN)具备差动路径损失,光纤网路终端(ONT)的发射器也具备不同的输出功率。此外,OLT与ONT设备之间的距离也会带来影响,短的可能只有数百公尺,长的达到几十公里。

IDLab类比/混合讯号晶片设计的资深研究员Gertjan Coudyzer表示:「这些传输特性会因为新一代 PON的高速运作而增强,因此确保所有传送到OLT的封包具备大致相同的讯号强度将是关键。另外,还必须把额外添加的资料传输时间降到最低,也就是控制在数十奈秒内。我们开发的创新晶片就能实现这点,善用每个封包以及整体网路,将速度、传输范围和流量发挥到极致。」

全球首款上行突发模式线性转阻放大器

Gertjan Coudyzer分享:「在实验过程中,我们已经验证了这款晶片的线性突发模式运作;线性运作不仅能等化讯号,还能为未来PON采用PAM-4调变模式进行准备,其位元传输率是NRZ调变模式的两倍。该晶片是全球首创的技术突破,将能促进未来大规模部署100G PON。」

IDLab高速发射器研究计画组长Peter Ossieur补充:「架设光纤网路是一大投资,一旦开始部署,业者会希??能维持至少数十年的运作。此次发表证实了业界的网路系统已经为未来做好准备,在市场出现需求时就能支援更高频宽。接下来,我们也在考虑加入国际通讯联盟标准化部门(ITU-T)来加速我们开发,并叁与他们的标准化作业。」

Nokia贝尔实验室的光学系统与元件实验室主持人Tod Sizer表示:「此次能够展示这款突发模式转阻放大器是我们与imec长期合作的成果,同时再次验证了Nokia在高速被动式光纤网路技术上的领导地位。这些成果来得及时,ITU G.9804标准还在定义50G PON上行链路的规格。而这款放大器因为具备线性化处理能力,所以还能支援采用更高阶调变模式的100G弹性位元率PON应用。」

该放大器采用0.13μm矽诌(SiGe)制程,供应电压为2.5V时,平均功耗为275mW,稳定时间都在150ns以内,符合一般PON的目标前置时间。

终端用户与中央机房的远距趋势

Peter Ossieur总结:「未来所要面临的挑战,与终端用户与中央机房之间的距离越来越远息息相关,因为电信业者会走向乡村地区来拓展客群。因此,在相同的OLT设备上提供不同用户不同PON服务的策略将会持续走强,这就需要采用新的数位讯号处理技术、改良光学接收器,以及开发更多的线性电路。这些都是我们研究的主要项目,我们也欢迎更多夥伴投入并叁与。」

關鍵字: PON  ONT  imec 
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