במרדף חסר רחמים של שקיפות נמוכה יותר עבור רשתות ספארי גבוה - כולל 5G, 6G, ומעבר - כל מיקרו-שני ספירה. בעוד תשומת לב רבה מתמקדת בגישה רדיו ועיבוד רשת הליבה, שכבת ההובלה אופטית לעתים קרובות שומרת עיכובים נסתרים.המקבל האופטי, המרכיב שממיר אור בחזרה אותות חשמליים, הוא סימן קריטי שבו אפשרויות עיצוב יכולות להוסיף או subtract2s רוחב פס של רוחב פס של קצה למהנדסים חיוניים עבור עיצוב.

התפקיד הקריטי של מקבלי אופטיים ברשתות Latency-Sensitive

רשתות גבוהות של ⁇ תלויות בסיבים אופטיים עבור backhaul, חזיתית, וחיבורים ממוקד נתונים. המקלט האופטי יושב בקצה של כל קישור סיבים, עם photodetection ו שחזור אותות. המהירות והדיוק שלו לקבוע ישירות כמה מהר ניתן לחלץ חבילה מתחום אופטי.אפילו כמה ננו-שניות של עיכוב נוסף יכול לצבור על פני עשרות קישורים, דוחף לחלוטין מקצה לקצה דרישות נהיגה אוטונומיות, במיוחד, כגון שירותי אוטומציה מרחוק, או יישום אוטומציה.

מעבר למהירות ההמרה הגולמית, העיצוב של המקלט משפיע על היכולת לשמור על שיעורי מעט נמוך מתחת לשיעורי נתונים גבוהים.כל נסיגה הנגרמת על ידי שגיאות מוסיפה שקיפות קטסטרופלית.לכן, אופטימיזציה חייבת לאזן מהירות המרה, ביצועי רעש וצריכת חשמל.הסעיפים הבאים מבטלים את גורמי העיצוב הספציפיים המשפיעים על הלכידות ברמת המערכת.

מערכת ההפעלה משפיעה על מערכת Latency

זמן תגובה Photodetector

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (PIN diode או avalanche photodiode (APD) - הוא תורם הליטנטיות הראשון.זמן התגובה שלו נשלט על ידי שתי תופעות: זמן המעבר וזמן ה-RC קבוע.זמן המעבר הוא המרווח הנדרש עבור נושאי צילום-מתניים לסחף מעבר לאזור הדה-פענוח; הוא מכתיב את המהירות של חומר-Flydowd; אך מצמצם את ה-Fin-Ftp-Fin-Ftial Reptation: 1-Ftial Reptectation:

(C) והתנגדות עומס (R) מהווים קבוע זמן RC המגביל את רוחב הפס של 3DB של הגלאי. A photodetector עם רוחב פס של 30 GHz יכול לתמוך באופן תיאורטי 50 אות Gbauding, אבל כל מהירויות של שיבוש או פיזור רוחב פס גבוה מעל 100 ריצוף גבוה של תמונות: LT2Factectdulate יכול להביא עיכובים קבוצתיים, כולל תמונה גבוהה כגון:

(FLT:0) Avalanche photodiodesFLT:1) להציע רגישות גבוהה יותר אבל להציג רעש רב-כפל וזמני בנייה נוספים של ספקים במהלך תהליך avalanche. זה avalanche לבנותup יכול להוסיף עשרות של פיקו השניות של עיכוב, אשר, כאשר מכפיל על פני שלבים רבים, הופך ללא זניח.

החזית האלקטרונית-סוף ושעון התאוששות

לאחר photodetection, photocurrent חלש חייב להיות מוגדל וספרתי.התמרמרות טרנססרמנט (TIA) הוא השלב הפעיל הראשון של עיצובו משפיע רבות על הגינות: TIA עם מוצר גבוה פסנדנטי יכול להתיישב מהר יותר, אבל כל שיא או overshoot בקבוצת התגובה התדר שלו מוסיף וריאציות, כמו כן, TIA חייב לנהוג לאחר מכן להגביל את ההסתברות (מסואנטים) או מפרש (a-a) ללא מגבת) או מפולת (מפסת) או מצמצם (מפסת) או overshooteramstrastratrate-aphate) ללא מגואנטים) או overstamstrad) ללא מגומים (aphate) או over-atraaphate) או overstamstratrate-atraatraatraatratrate-atrastrastrastrastrastrastrastraating aalyticstraating aalyticstraating aalyticstrad) ללא מגבלות (atraating aalyticstras) ללא מגומטר (atraating aalyticstrad) ללא מגומטר (atraating aalyticstraating

[שעון] ומחזורי שחזור נתונים (CDR) הם לעתים קרובות המקור היחיד הגדול ביותר של קוצר מקלט. A CDR בדרך כלל מעסיק לולאה מובנת שלב (PLL) אשר נועלת על הקצוות הנתונים הנכנסים.המסנן לולאה קובע כמה מהר ה- PLL יכול לעקוב אחר ttra-pruns-pend של שעון CLT2: tLT2 נדרש גם עיכוב בשלב מסוים של זמן LT-FDR.

(הופנה מהדף ה-DSP) מוסיף את השקיפות הגדולה ביותר – לעתים קרובות כמה מאות ננו-שניות לכמה מיקרו-שניות.מספרי גל צפופים (DWDM) כוללים את הקישור הסגור ביותר באמצעות קוטלציה כפולה-QAM עשויים לדרוש מאות טאפאס לפיזור כרומטי, כל זינוק נוסף עיכוב של צינור.

שוויון ותיקון שגיאות קדימה

ברשתות גבוהות, עיוותי אות עקב פיזור chromatic (CD), פיזור מצב קוטב (PMD), ומגבלות רוחב הפס חייבים להיות שווים. A סטנדרטי להאכיל-forward שווה (FFE) עם K ברזים מציג עיכוב שווה (K- 1) 1/2 תקופות סמל. עבור 50 GBaud ו 31 טאפאס, זה שווה 300 ps לרזולוציה שווה.

תיקון שגיאות (FEC) הוא עוד תורם חד-משמעי.A טיפוסי קשה-decisionyer (למשל, RS(544,514)) מוסיף עצלות של כמה עשרות מיקרו-שניות בשל עיבוד הקידוד של דה-קודים וקודי bu-p (Sive) ללא קשר מהיר, המשמש במערכות קוהרנטיות, יכול לעלות על 10 מיקרו-מיקרו-נתונים כדי למזער קודים כגון: 0-Flow-Tl-k-Tlimate קישורים קצרים, כגון קישורים קצרים של קודים, כגון:

השפעה של אדריכלות המקבל על שקיפות

הבחירה בין גילוי ישיר וגילוי קוהרנטי יש השפעה גדולה על השקיפות. זיהוי ישיר (נקרא גם IM /DD - מודולציה / זיהוי עקיף) היא פשוטה יותר: photodiode ישירות חש את עוצמת האות האופטי, הדורש רק TIA ולוח התאוששות שעון. היעדר אוקטטור מקומי (LO) ושלב / שחזור מורכב / פירושו כי כל מקלט יכול להיות מיושם עם הגדרות מינימליות של 5 ק"מ) ו- 10.

זיהוי קוהרנטי, מצד שני, משתמש ב- LO כדי לערבב את האות הנכנס, לשחזר הן amplitude והן מידע שלב.זה מאפשר יעילות ספקטרלית גבוהה יותר ולהגיע יותר אבל כוחות המקלט לבצע DSP מסיבי - estimation, שחזור שלב המוביל, CDization, ו- PMD פיצוי המדינה- of-of-the-artherent coherents באמצעות 7nm יכול להיות בעל רגישות גבוהה עבור רשתות D2ct;

(FLT:0) מקלטי פיזור כרומטיים 1 (FLT:1) הם פשרה מתפתחת.הם ליישם תת-קבוצה של DSP המלא (למשל, רק פיצוי פיזור מפוכח ושיקום נושא בסיסי) ולהשתמש בתבניות מודולציה פשוטות יותר כמו DP-QPSK. על ידי צמצום מספר הטיפים והדלפק, מקלטים כאלה יכולים לקצץ שקיפות למאות שניות בעוד ננוטרנסים יותר לתקציב.

phonics ו-Co-Packaging

רכיבים אופטיים דיסטרופיים המחוברים על ידי אג"ח חוט וסיבים חזירות מציגות קפיצות קצבת רוח ו אינדוקקטציה כי degrade רוחב פס ולהוסיף עיכוב. Integrated photonic המקלט, כגון photonics (SiPh) או indium phosphide (InP) photonic משולב מעגלים (PICs), לחסל רבים של parasitics אלה על ידי monolythlythly משלבת את אורך phototeag, ואפילו photeagtator, אפילו , אפילו phoagic.

(הופנה מהדף אופטיקה, שבו המנוע האופטי ממוקם ישירות ליד מתג ASIC, עוד להפחית את הסבלנות על ידי חיסול עקבות לוח המעגל המודפס המחבר את המקלט לחברות SerDes. כמו FLT:0 EE 802.3 מעבר 10 ק"מFLT:1 ו-FLT:2OIF (פורום אינטרנטי ptical Internetwork)FLT: 3 (מקלטים עבור מחסנים של מאות שניות כדי להפחית את הממשק של ⁇ .

אסטרטגיות למזער את הסבלנות בעיצוב מקבל אופטי

מהנדסים יכולים ליישם כמה טכניקות קונקרטיות כדי להפחית את הסבלנות של המקלט מבלי להתפשר על מדדי ביצועים אחרים.למטה הוא סיכום של אסטרטגיות מוכחות, המקובצים על ידי עיצוב דומיין.

אופטימיזציה של Component-Levelations

  • (FLT:0Select photodetectors with the Fast Transiting TimeFLT) 1 עבור שיעור נתוני היעד. UniPhotonic גלאיs (למשל, UTC-PD) מציג זמני תחבורה נמוכים מאוד (sub-picoII) והם אידיאליים עבור >100 מערכות Gbaud.
  • (FLT:0) מיליטיזציה של TIA CAPFLT:1 על ידי שימוש ב heterojunction bi קוטבי טרנזיסטורים (HBTs) עם גבוה fT ו fmax. A TIA עם רוחב פס 3-DB 70% של ה baud יכול לספק מספיק התיישבות ללא פתרון יתר.
  • (FLT:0)Use הגבלת מגבר עם עיכובים בקבוצות נמוכות וריאציות של איורים 1 (FLT:1) להימנע עיצובים רב-שלביים אלא אם כן נדרש לחלוטין; כל שלב מוסיף כ-10-20 כוסות של איחור.
  • (FLT:0) לצטט את CDR ליישומים בעלי רגישות גבוהה של מזון ניתן להשתמש בארכיטקטורה "לעולם לא-לוק" המבטלת את זמן הרכישה של PLL. Burst-mode עבור יישומים רגישים מאוד יכול להשתמש בארכיטקטורה "לעולם-לקלוט" שמבטלת את הפיסות הראשונות אך משיגה זמן מנעול כמעט אפס.

אדריכלות ובחירה ברמה של מערכת

  • (FLT:0) גילוי ישיר על גילוי קוהרנטי של ההרחבה 1 (FLT:1) עבור קישורים שבהם יעילות ספקטרלית אינה הגורם המגביל.ב-5G חזיתית עם 10 ק"מ להגיע, IM/DD נשאר אלוף התדירות הנמוכה.
  • (FLT:0) מעסיק מינימום-העתה של כפל 1 ובחר קודים נמוכים כגון קודים מדרגות עם אורך בלוקים קצר (למשל, 64×64).המרק מרכז הנתונים של Apple M1 משתמש במגבונים נמוכים קנייניים אשר מוסיף רק 50 ננונים.
  • (FLT:0) ,Reduce DSP ComplexFLT:1 על ידי שימוש בשווה אדפטיים כי באופן דינמי לכבות את הטיפים עבור ערוצים עם פיזור נמוך.מכונות בעלות ערך למידה מבוססת מכונות יכול לכווץ ספירות על ידי יותר מ 50% ללא העלאת שיעורי שגיאה.
  • (FLT:0)Use אופטית מראש הדגימה את ה-FIRLT:1 (למשל, סיבים erbium-doped סיבים מוגדלים) במקלט כדי לשפר את SNR, ובכך לאפשר פורמטים פשוטים יותר ומעט שלבים DSP.

שיפור אריזה וחיבור

  • (FLT:0) Adopt tp אג"ח של ההרחבה 1 (FLT: 1) עבור photodetector ל-TIA השבבים, צמצום ניכוי חיבורי-חוט מתחת ל-50 pH.זה משתפר על ידי > 30% בהשוואה ל-Wiing.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ באמצעות silicon באמצעות (TSVs)FLT:1 ב PIC כדי להביא אותות אנכיים החבילה, צמצום אורך עקבות ועיכוב.
  • (FLT:0)Use low-loss RF substratesearFLT:1) (למשל רוג'רס 4003) עבור מודול המקלט כדי למזער אובדן דיאלקטרי שיכול להאט את נקודות האות ולהגביר את הגמישות האפקטיבית בשל ISI.

אסטרטגיות אלה אינן בלעדיות הדדית; מקלט משופר משלב לעתים קרובות כמה.לדוגמה, מודול 400 ZR קוהרנטי מיקוד בשפל נמוך יכול להשתמש ב- UTC-PD, SiPh PIC עם TSVs, CDR עם אדריכלות מתקדמת להאכיל קדימה, וגרם מדרגות קל משקל.

מגמות עתידיות: Ultralow-Latency Acceptr Architectures

(ה) , לעומת 1 Tbps לכל אורך הגל, מגבלות השקיפות ידקו עוד יותר.חוקרים חוקרים חוקרים מספר שדרה מבטיחות.FLT:0) , זיהוי ברמה של תמונה 1:1 באמצעות פעמוני valanche (SPADs) יכולים להשיג אפס זמן מת, אך מגבלות הנוכחיות של SPADR (100 ps) שימוש מעשי.

(ב) בצד האלקטרוני (FLT:0) ,נאלוג השווה את השוויון בין 1 ל-[[1924]] ל[[1924]], יחד עם [[המאה ה-1]], [[1924]], [[1924]],]] עם [[המאה ה-20]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

(ה) אימוץ גדל של רשתות נתונים ⁇ גבוה גם מציב דרישות חדשות על שקיפות של מקלט כאן, המקלט חייב לנעול במהירות על פרץ של נתונים שמקורם ממקור אחר ללא רצף ארוך לפנים או אימונים. Burst-mode עם שליטה אוטומטית מהירה (AGC) ו- CDR רכישה מהירה הם סטנדרטיים על ידי קבוצה של 10:2F: 4IF2T:

מסקנה

עיצוב מקלט אופטי הוא מכריע העיקרי של קוצר מערכת ברשתות גבוהות.ממזמן המעבר של photodetector ל עומק הצינור של DSP, כל רכיב מוסיף עיכוב חלקי שיש לנהל בזהירות. על ידי בחירת חומרי photodetector מתאימים, אופטימיזציה של החזית האלקטרונית, בחירת הארכיטקטורה הנכונה (נגד קוהרנטי), והפעלה של מהנדסים בעלי יכולת נמוכה של החלפה של 5 שניות, כמו גם לדחוף את ה-L-L-זמנית להמשיך את כל אספקת ה-זמנית של מערכות אבטחה נמוכה של מערכות אבטחה, כמו גם אופציונלית של מערכות אבטחה נמוכה (חדשנית).