محققان IMEC با تراشه تقویت کننده امپدانس (TIA) خود یک فناوری هم برای اطمینان از قابلیت اطمینان بالا در شبکه های اپتیکال پسیو 100G (PON) ارائه می دهند. هدف اصلی در صنعت ارتباطات از راه دور امروزه، فراهم کردن ارتباط برای مردم حتی در دور افتاده ترین مناطق است. با این حال، از آنجایی که به منظور سازگاری و مطابقت، شبکه های مخابراتی به طور مداوم بر اساس مقیاس فیزیکی و مسافت رشد می کنند تعدادی چالش فنی پیش می آید.
در تلاش برای غلبه بر چالش ها، در هفته گذشته محققان IMEC در دانشگاه گنت و آزمایشگاه نوکیا بل یک تراشه تقویت کننده امپدانش (TIA) جدید را برای شبکه های اپتیکال پسیو معرفی کردند که در ادامه در مورد آن بحث می کنیم.
شبکه های اپتیکال پسیو
یکی از استانداردترین انواع شبکه هایی که توسط ارائه دهندگان شبکه های مخابراتی استفاده می شود، شبکه اپتیکال پسیو (PON) است. PON را می توان به عنوان یک شبکه اپتیکال تعریف کرد که در آن سیگنال مورد نظر از طریق کابل فیبرنوری به کاربر منتقل می شود.
در تصویر زیر شما نمونه ای از یک شبکه اپتیکال پسیو استفاده شده توسط TechTarget را مشاهده خواهید کرد.
بر خلاف شیکه های اپیتکال اکتیو، یکی از ویژگی های متمایز شبکه های اپتیکال پسیو استفاده از اسپلیترها یا تقسیم کننده های پرتو نوری است که برای توزیع یک سیگنال واحد از طریق چندین شعبه آپ استریم عمل می کنند.
در این معماری، یک ترمینال خط اپتیکال (OLT) در یک سر شبکه قرار می گیرد و یک کابل فیبر نوری منفرد از OLT به اسپلیتر پرتو می رود. در اینجا اسپلیتر یا تقسیم کننده پرتو ره طور غیر فعال یا پسیو سیگنال را مالتی پلیر می کند و به بسیاری از ترمینال های شبکه نوری رله می کند، جایی که کاربران نهایی در نهایت سیگنال را دریافت می کنند. در این شبکه ها، سیگنال های دون استریم (downstream) به طور پی در پی ارسال می شوند در حالی که بسته های آپ استریم (upstream) به صورت ناگهانی ارسال می شوند.
یکی از مزایای اصلی PONها این است که تعداد دفعات فیبر مورد نیاز برای دسترسی به چندین کاربر کاهش پیدا می کند. علاوه بر این، نیاز به دستگاه های انتقال نیرو را از طریق ماهیت پسیو خود حذف می کند.
چالش های آپ استریم
چالش های طراحی شبکه های اپتیکال پسیو از نظر قابلیت اطمینان همراه با پیشرفت شبکه است. به طور خاص، به خوبی مستند شده است که بسته های آپ استریمی که به گیرنده OLT می رسند ممکن است طیف گسترده ای از توان اپتیکال دریافتی را نشان دهند.
یکی از دلایل این امر مروبط به از دست دادن مسیر تفاضلی است که سیگنال در سراسر PON تجربه یم کنند. این به دلیل مشکلات زیادی (مانند کابل های فیبر نوری و همچنین فرکانس سیگنال) ایجاد می شود.
هر دوی این متغییرها تاثیر مستقیمی روی از دست دادن مسیر دارند (با افزایش طول و یا فرکانس، افت مسیر هم افزایش پیدا خواهد کرد). به همین دلیل، احتمال خطای بیت افزایش پیدا می کند و قابلیت اطمینان شبکه کاهش پیدا می کند.
متاسفانه انتظار می روید که این چالش ها بدتر شوند، چون شبکه ها برای سرعت انتقال داده بیشتر تلاش می کنند. علاوه بر این، هدف از اتصال افراد در مکان های دور، به این معناست که PON های آینده از نظر فیزیکی طولانی تر از راه حل های فعلی خواهند بود.
انتظار می رود که هر دوی این عوامل با هم، قابلیت اطمینان را با پیشرفت شبکه ها به چالش بکشند.
تقویت کننده امپدانس IMEC
هدف تراشه تقویت کننده امپدانس جدید شبکه های اپتیکال پیسوی که محققان IMEC در هفته گذشته از آن رونمایی کردند، بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان شبکه است. از منظر عملکرد، تراشه جدید اولین تقویت کننده ترانس امپدانس TIA با توانایی پشتیبانی از سرعت 50 گیگابیت بر ثانیه NRX و 100 گیگابیت در ثانیه مدولاسیون RAM-4 است. گفته می شود این تراشه بر اساس فرایند 0.13 μm SiGe ساخته شده است، مصرف برق 275 مگاوات در 2.5 ولت را نشان می دهد، در حالی که زمان نشست یا settling time کمتر از 150 نانو ثانیه است.
به طور کلی ایده توقیت کننده ترانس جدید، کاهش اثرات تخریب سیگنال آپ استریم با تقویت کننده های سیگنال آپ استریم است به طوری که انفجارهای آپ استریم یا جریان بالادستی همگی دارای قدرت سیگنال دریافتی یکنواخت و بالایی باشند. به گفته IMEC، آزمایش ها نشان داده است که تقویت کننده آنها قادر است هر بسته را با سربار در ده ها نانوثانیه تقویت کند و حداکثر سرعت و قابلیت اطمینان را فراهم کند. IMEC امیدوار است که اتحادیه بین المللی مخابرات ITU که در حال حاضر استاندارد 50G upstream PON G.9804 را تعریف می کند، این تراشه را در استانداردسازی های خود به کار گیرد.
منبع خبر: allaboutcircuits
