50 Gbit/s前传光模块关键技术研究与应用展望

随着全球5G网络的规模化商用及移动互联网流量的迅猛增长,更为丰富的无线频谱资源得以释放,高速率光模块在无线前传网络中的需求日益凸显。聚焦于50 Gbit/s前传光模块的关键技术,深入剖析了前传网络的两种主要组网方式,分析了前传链路的典型传输距离及链路损耗情况,探讨了10 km场景下粗波分复用(coarse wavelength division multiplex,CWDM)中各波长的最大色散值和最小色散值,并研究了相应的色散补偿策略,通过实验验证了不同多径干扰(multi-path interference,MPI)强度下系统光功率代价的变化,详细分析了多径干扰噪声对系统误码性能的潜在影响,为前传光模块参数的优化提供了重要的理论依据。此外,深入研究了50 Gbit/s前传光模块的光电芯片技术方案,对多种不同类型光模块的参数性能进行了严格的测试,提出了针对50 Gbit/s前传光模块光电接口参数的标准化建议,详细介绍了当前50 Gbit/s前传光模块在国内外的标准现状,并展望了未来应用的发展趋势。

基于DWDM的超100 Gbit/s混合组网分析

【目的】近年来,数据通信量呈爆炸性增长,为了应对高速、高容量数据传输及网络应用场景多样化的需求,超100 Gbit/s密集波分复用(DWDM)混合组网作为一种高效的解决方案逐渐受到关注。文章通过对超100 Gbit/s DWDM混合组网的需求、关键技术及实际案例进行分析,为构建高容量、高效率的通信网络提供了技术支持和指导。【方法】文章首先阐述了网络发展在容量扩展和支持复杂网络设计方面的需求,其次重点介绍了超100 Gbit/s混合组网的关键技术,包括星座图整形、频谱整形和灵活栅格技术等。其中,为支撑混合组网的业务速率设计,提供了一种用于级联掺铒光纤放大器(EDFA)通信系统的光信噪比(OSNR)计算方法,仅利用信道配置信息、发端信号光功率、EDFA的增益及噪声等相关参数,即可计算出整个链路中各个波长的输出OSNR。最后,结合海外某网络案例,根据实际链路OSNR评估情况,合理进行混合速率网络设计,论证了超100 Gbit/s DWDM混合组网在实际工程中的应用效果。【结果】通过应用超100 Gbit/s DWDM混合组网,根据OSNR评估情况灵活配置传输速率和传输带宽,实现了200、600和800 Gbit/s混合速率网络部署,既满足了核心站点的大容量需求,也兼顾了边缘站点的长途大跨度需求,并在3年期间实现了网络的平滑升级和扩容。【结论】实践证明,超100 Gbit/s DWDM组网能够有效提升网络容量、灵活性及频谱资源利用率,同时也为网络的持续演进提供了空间,是推进大容量光传输网络发展的重要手段。

超100 Gbit/s相干PON系统关键技术研究

50 Gbit/s无源光网络(PON)标准已趋于完善,后50 Gbit/s PON时代的技术标准尚属空白,亟待开展相关研究以推动整个产业链从系统、模块和芯片等方面提前进行布局。文章判断单波长200 Gbit/s速率和相干技术将会是继50 Gbit/s PON之后下一代PON系统的两大关键特征。单波长200 Gbit/s速率对运营商具备更大的吸引力,而强度调制/直接检测(IM/DD)技术难以持续满足200 Gbit/s速率下系统对Class C+等级功率预算的要求,需要采用灵敏度更高的相干技术。然而PON系统是一种典型的点对多点(P2MP)拓扑架构,将相干技术下沉到PON还有许多关键技术需要攻克,其中,涉及PON系统设备和媒体访问控制(MAC)芯片的架构重构、相干PON光模块的单纤双向(Bi-Di)技术改造、突发模式的相干发送与接收技术以及相干PON系统的波长管控技术。时分复用(TDM)仍然是实现P2MP传输的推荐方式,在TDM基础之上可以叠加新的复用维度,例如子载波复用(SCM)。新复用维度的引入给PON系统带来了灵活性,但同时也增加了设计的复杂度,将会颠覆当前的PON系统架构。叠加了SCM的相干PON系统将不再采用数字化接口方式与光模块进行连接,光模块本身需要具备高度线性驱动和调制能力。此外,用户侧光模块需要具备瞬时开关能力,以避免对其他用户造成干扰,因此需要开发新型的支持突发控制功能的相干光芯片。考虑到上行P2MP的突发相干接收环境,需要从系统层面实现对多个用户激光器的波长管控,避免上行方向因多用户波长快速切换造成的局端频偏估算偏差问题。综上,将相干技术应用于PON将会是一个全新的复杂系统工程,难以直接继承现有相干系统架构,需要匹配P2MP的应用需求,从芯片、模块和设备多个方面实现技术创新。

50 Gbit/s PON高性能接收技术的研究

【目的】为了应对不断增长的超千兆需求,从千兆走向万兆,从第五代固定网络(F5G)走向高级第五代固定网络(F5.5G),50 Gbit/s无源光网络(PON)被认为是F5.5G的重要组成部分。故文章针对当前接入网络发展状况,对50 Gbit/s PON技术进行了深入研究。【方法】文章首先介绍了实现50 Gbit/s PON高灵敏度面临的困难,并提出了解决方案。方案中,50 Gbit/s的非归零(NRZ)信号通过雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)探测器,在强电场的作用下形成可被检测到的宏观电流,该电流通过跨阻放大器(TIA)放大并转换成电压输出。对其进行均衡处理,采用光数字信号处理(oDSP)芯片的前馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE)对脉冲信号的拖尾现象进行补偿后,再通过DFE将码间干扰的影响降到最低。接着重点分析了APD、TIA和oDSP等关键技术,并采用25与50 Gbit/s APD对接收性能进行比较。【结果】两组实验测试结果显示,第1组实验25 Gbit/s APD在测试时间4 min内接收信号无误码,接收光功率为-8.48 dBm,当误码率(BER)为2.78e-2时,接收光功率达-26.61 dBm;在使用50 Gbit/s APD的情况下,4 min内接收信号无误码时,接收光功率为-8.97 dBm。当BER为2.78e-2时,接收光功率达到-27.05 dBm,第2组数据50 Gbit/s APD-2也达到了同样的实验效果。【结论】50 Gbit/s APD接收灵敏度更高,性能更好,更适合使用在50 Gbit/s PON光模块中实现高性能接收。最后文章针对未来降成本方案在均衡技术与APD上的应用提出了可行性分析。

用于400 Gb/s以太网PCS的递推RS编码电路

为了在400 Gb/s以太网物理编码子层(PCS)中实现高速纠错编码,设计了一种递推里德-所罗门(RS)编码电路。该电路通过组合递推因子、输入数据和寄存器数据,可以得到递推RS编码电路的结果。采用VCS+Verdi软件对传统RS编码电路、递推RS编码电路进行仿真,并使用Nangate 45 nm开源工艺进行综合测试。仿真与测试结果表明:相较于并行RS(544,514)编码电路,使用递推RS编码电路可以大幅度减少时间开销;32路递推RS(544,514)编码电路的面积降低了68%,功耗降低了60%。

超100 Gbit/s PON:灵活速率和相干架构(特邀)

2021年国际电联电信标准化部门(ITU-T)完成50 Gbit/s无源光网络(PON)的标准制定,当前设备商和运营商已经完成样机验证,ITU-T成立Beyond 50 Gbit/s PON讨论组开始研讨未来PON相关技术方案,因此Beyond 50 Gbit/s PON成为当前光通信领域的研究热点。根据前几代PON标准的速率演进规律推测,Beyond 50 Gbit/s PON的速率预计将超过100 Gbit/s。文章将分析超100 Gbit/s PON面临的问题和挑战,重点介绍灵活速率PON和相干PON架构这两个潜在技术路径及其关键技术方案,为未来超100 Gbit/s PON的研究和标准制定提供参考。

冷、热轧工艺对S400不锈钢点蚀性能的影响

为了更好地了解轧制成型工艺对不锈钢板材点蚀性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、电子显微镜技术和电化学测试方法等研究了冷、热轧S400不锈钢的微观组织演化、碳化物析出和点蚀机理。结果表明,冷、热轧S400不锈钢基体均为铁素体组织,其中冷轧工艺钢(CR-S400)基体为细长变形的铁素体晶粒,热轧工艺钢(HR-S400)的铁素体晶粒呈现等轴晶;在CR-S400和HR-S400中均观察到了富Cr的M23C6碳化物析出,该碳化物引起了CR-S400和HR-S400的点蚀;HR-S400的点蚀电位较低,极化电阻较小,耐腐蚀性较差,这可能归因于在HR-S400中形成的少量马氏体岛组织的出现降低了S400热轧板的耐蚀性。

基于S7通讯的PLC1500与PLC400数据交互与应用

随着自动化产品的更新迭代,钢管制造行业改造项目日益增多,新旧设备交互成为改造的首要问题。为了节约成本,快速改造,实现本厂焊接小车与操作台连锁控制改造。本文探究一种基于S7协议通讯方式,将PLC1500与PLC400进行通讯,实现焊接小车与操作台数据互发和接收。调用博图软件中的GET和PUT数据块实现数据交互,并通过脉冲校核,避免握手通讯中断造成飞车情况出现。在满足快速改造的基础上减少成本,同时降低工人的劳动强度,完成旧设备改造工作。

400 Gbit/s PAM4 DR4硅光模块研究

针对数据中心日益增长的带宽需求,提出一种基于PAM4的400 Gbit/s DR4硅光模块的解决方案。阐述PAM4的基本原理、400 Gbit/s DR4硅光模块的设计原理、技术方案、测试方法及测试结果。测试结果得到了性能优良的眼图及误码率,表明基于PAM4的400 Gbit/s DR4硅光模块是数据中心良好的解决方案,在高速光通信系统中有广阔的应用前景。

200 Gbit/s PAM4光发射组件封装技术研究

针对200 Gbit/s PAM4光收发模块的设计需求,提出了一种基于四阶脉冲幅度调制(PAM4)、数据传输速率达200 Gbit/s的光发射组件封装方案。该封装内部集成了4路PAM4电/光转换通道,单通道数据传输速率为50 Gbit/s。介绍了该200 Gbit/s PAM4光发射组件的组成和技术难点,然后对其中的50 Gbit/s数据传输通道进行了建模、仿真和优化,最后完成了样品的测试。测试结果表明:样品的单通道PAM4数据速率可达50 Gbit/s,整体PAM4数据速率可达200 Gbit/s,满足光收发模块的设计需求。

400Gbit/s骨干网用超低损耗超大有效面积光纤的开发

损耗和非线性是影响超100Gbit/s高速光通信系统性能最为关键的因子。文章设计并研制了一种适合400Gbit/s高速传输用的新型单模光纤,该光纤具备超低损耗与超大有效面积特性,在1 550nm波长处衰减为0.165dB/km,在1 625nm波长处衰减为0.179dB/km;在1 550nm波长的模场直径为13.96μm,有效面积为153μm2。该光纤具备优良的抗弯曲性能,其关键技术指标优于当前国际技术水平,可为下一代高速光纤通信提供关键基础材料支撑。

400Gbit/s传输性能研究与应用分析

针对400Gbit/s传输性能及应用问题,仿真分析了400Gbit/s不同技术方案的传输距离与频谱效率、入纤功率限制与非线性效应,结果表明,4×100Gbit/s技术可以满足骨干网1 000km以上的传输需求,而2×200Gbit/s技术则必须结合低损耗或超低损耗光纤以及新型低噪声光放大器等才可能实现。城域网、数据中心等的大带宽互联可能率先采用400Gbit/s技术,而2×200或4×100Gbit/s可以满足传输容量和传输距离的一般需求。

100/400 Gbit/s PAM4光收发模块的技术分析

PAM4(四阶脉冲幅度调制)为100/400Gbit/s以太网提供了一种有效可行的解决方案。介绍了400Gbit/s以太网的技术标准进展和两种400Gbit/s光模块的封装形式,阐述了PAM4光收发模块的基本原理和结构框图,通过分析不同速率的技术方案和参数,表明28GBaud PAM4是实现400Gbit/s以太网传输较好的方案;综述了模块设计所需的器件、芯片、测试仪器和测试方案的现有技术水平,为100/400Gbit/s PAM4光收发模块的设计和实现提供参考。

400 Gbit/s WDM传输技术及标准化进程

近年来我国以FTTH和4G LTE为代表的固定和移动宽带业务迅猛发展,驱动我国网络基础设施取得跨越式发展,在高速大容量光纤传输技术的发展和应用方面更是领先全球。目前N×100 Gbit/s波分复用(WDM)传输技术已经普及,正在从骨干网向城域网延伸;N×400 Gbit/s WDM传输技术的部署也指日可待;介绍了N×400 Gbit/s WDM传输技术方案和标准制定情况,并对该技术的应用前景和后续发展进行展望。

400 Gbit/s技术及应用探讨

随着100 Gbit/s启动规模商用,400 Gbit/s传输技术成为业界关注热点。本文首先介绍了400 Gbit/s发展背景、400 Gbit/s标准化最新进展,在此基础上详细分析了400 Gbit/s关键技术及方案选择,最后对400 Gbit/s未来应用前景进行了展望。

400 Gbit/s WDM技术方案及应用场景分析

宽带业务、数据中心及云计算业务的飞速发展,使传送网面临业务流量爆炸式增长带来的巨大压力,超高速、超大容量和动态灵活成为光传输技术未来发展趋势。文章介绍超100 Gbit/s WDM(波分复用)技术发展方向及相关标准的最新研究进展。结合影响WDM线路侧速率的关键因素,考虑频谱效率与传输距离的平衡,着重分析提升WDM传输速率的主要途径,重点分析400 Gbit/s WDM的技术实现方案、性能特点及适用场景。

400Gbit/s高速大容量光通信系统单模光纤设计与制备

介绍了一种大有效面积单模光纤的数值设计分析与PCVD(等离子体化学气相沉积)制备工艺,该光纤的有效面积达到133μm2,同时在1 550nm处衰减系数优化到0.183dB/km,弯曲损耗优化至0.45dB/圈(弯曲半径7.5 mm)。在双偏振DFT-S CO-OFDM 4QAM/16QAM(4进制/16进制正交振幅调制的离散傅里叶变换扩展相干光正交频分复用)调制信号下,对该光纤在100Gbit/s和400Gbit/s系统的误码率和Q值等传输性能进行了验证。结果表明,该光纤能有效改善最佳入纤功率和非线性效应,可使传输距离提升30%,能有效优化400Gbit/s传输系统,并且在FTTx领域有着广泛的应用前景。

中外优秀男子400 m栏运动员分段成绩及全程节奏比较

为揭示优秀男子400 m栏运动员分段成绩及全程节奏特征,探究中外优秀男子400 m栏运动员成绩和技术的发展特征及具体差距,搜集了男子400 m栏世界排名前3的运动员沃霍姆、本杰明、桑托斯及中国运动员谢智宇近3年的主要比赛决赛视频,采用Dartfish软件对视频进行逐帧解析,并对比赛成绩、步幅、步频、速度及节奏变化进行了分析与比较.结果显示:国外优秀运动员在H1—H2阶段速度达到全程最大,为(8.77±0.72) m/s,且前3栏速度变化呈现“N”形态,谢智宇在绝对速度上低于国外优秀运动员,在H1—H2阶段差距最大,差值接近1.00 m/s;国外优秀运动员栏间步数基本固定,大部分运动员在比赛中会有1次步数调整,第1次调整在H7居多,谢智宇在栏间的步数变化次数多于国外优秀运动员.

400Gbit/s光模块的技术浅析

随着IEEE 802.3ba标准的制定完成,100Gbit/s以太网技术已经得到验证并标准化。400Gbit/s以太网和OTN(光传输网)标准成为了下一步人们关注的焦点。文章基于现行100Gbit/s标准,讨论了双载波偏振复用的16QAM(正交幅度调制)、阵列相干探测等以太网和OTN的400Gbit/s光网络模块相关技术。

400 Gbit/s技术、标准及应用进展

在诸多新型宽带应用发展的驱动下,100 Gbit/s高速传输技术已成熟商用并实现规模部署,更高速率的400 Gbit/s成为业界关注的热点。首先分析了400Gbit/s技术的关键特性,在此基础上介绍了400 Gbit/s标准化的最新进展,并探讨了400 Gbit/s未来应用与发展潜在的问题及应对策略建议。