IMEC旨在通过TIA芯片加强下一代光网络

当今电信行业的一个主要目标是为最偏远地区的人们提供连接。然而，随着电信网络的物理规模和距离不断增长以适应这一需求，出现了许多技术挑战。

为了提高这些网络的可靠性，根特大学和诺基亚贝尔实验室的IMEC研究人员上周首次推出了一种用于无源光网络的新型跨阻放大器（TIA）芯片。在本文中，我们将讨论无源光网络、缩放方面的挑战以及IMEC的新放大器。

 

无源光网络

电信网络提供商使用的最标准类型的网络之一是无源光网络（PON）。PON可以被定义为一种光网络，在该光网络中，期望的信号通过光纤布线一直传输到用户。

 

无源光网络的示例。图片由TechTarget提供

 

与有源光网络不同，无源光网络的一个显著特征是使用分束器，该分束器用于通过多个上行分支分配单个信号。

在这种架构中，一个光线路终端（OLT）被放置在网络的头部，并且一根单根光纤电缆从OLT延伸到分束器。这里，分束器被动地将信号相乘并中继到许多光网络终端，最终用户在这些终端接收信号。在这些网络中，下行信号是连续传输的，而上行分组是以突发方式发送的。

PON的主要好处之一是减少了到达多个最终用户所需的光纤运行次数。除此之外，它通过其无源特性消除了对传输设备的供电需求。

 

上游挑战

随着网络的发展，无源光网络的设计面临着可靠性方面的挑战。具体地，已经充分证明，到达OLT接收器的上游分组可以表现出宽范围的接收光功率。

其中一个原因与信号在整个PON中经历的差分路径损耗有关。这是由许多问题引起的，包括光纤电缆以及信号频率。

这两个变量都对路径损耗有直接影响：随着长度和/或频率的增加，路径损耗也会增加。因此，出现比特错误的几率增加，网络可靠性降低。

 

路径损耗随着距离的增加而增加。图片由光纤收发器解决方案提供

 

不幸的是，随着网络努力提高数据速率，这些挑战预计只会变得更糟。此外，连接偏远地区的人们的目的意味着未来的PON将比当前的解决方案在物理上更长。

随着网络的发展，这两个因素加在一起预计将对可靠性提出挑战。

 

IMEC的跨阻抗放大器

IMEC的研究人员上周公布了用于无源光网络的新型放大器芯片，旨在提高网络性能和可靠性。

从性能角度来看，新芯片被称为业界首个上行线性突发模式跨阻放大器（TIA），能够支持50 Gbit/s NRX和100 Gbit/s PAM-4调制。该芯片采用0.13μm SiGe工艺制造，据说在2.5伏时功耗为275毫瓦，同时稳定时间低于150纳秒。

 

突发模式接收器（俯视图）。在这里，它与光电二极管引线接合到PCB上。图片由IMEC提供

 

总的来说，新的跨阻抗放大器的想法是通过放大上游信号来减轻上游信号退化的影响，使得上游突发都具有均匀且高的接收信号强度。根据IMEC的说法，测试表明，他们的放大器能够以几十纳秒的开销放大每个数据包，从而实现最大的速度和可靠性。

展望未来，IMEC希望目前正在定义50G上游PON标准G.9804的国际电信联盟（ITU）将在其标准化工作中采用他们的芯片。