10/25/2024，光纖在線訊，隨著人工智能（AI）、機器學習（ML）、云計算、物聯(lián)網（IoT）、視頻流等應用對帶寬的要求日益增加，行業(yè)迫切需要實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率和更高的數(shù)據(jù)傳輸密度。

為此，VPIphotonics 提供了800G和1.6T數(shù)據(jù)速率技術的仿真解決方案，幫助用戶在未來的技術發(fā)展中處于領先地位。這些解決方案集成在一個靈活的軟件環(huán)境中，支持與第三方仿真、編程軟件和測量設備的互操作性。

VPIphotonics的仿真技術和專業(yè)設計功能，涵蓋鏈路工程、傳輸設計、組件設計和器件仿真四個主要領域，并可以在一個統(tǒng)一的工作流程中協(xié)同使用，從而加速光子和光學技術的開發(fā)，以滿足日益嚴苛的應用需求。

什么是光傳輸設計

雖然各個抽象層次的解決方案可以提供集成的仿真工作流程，但光學傳輸設計解決方案更側重于研究和優(yōu)化系統(tǒng)技術。此類解決方案適用于各種系統(tǒng)，包括從短距離數(shù)據(jù)中心內部連接到超長距離傳輸系統(tǒng)的收發(fā)器鏈路。

傳輸系統(tǒng)仿真解決方案還可以用于評估新型組件和子系統(tǒng)設計在整體系統(tǒng)中的表現(xiàn)。VPItransmissionMaker^TM Optical Systems可用于解決因傳輸引起的損傷問題，并通過DSP或FEC等技術評估這些問題的緩解策略。此外，它還能夠通過模擬不同的數(shù)據(jù)速率、調制格式和并行化策略的性能，幫助比較不同技術選擇。

在這一層級，VPIlabExpert^TM 使您能夠將仿真直接連接到實驗室設備，將VPIphotonics仿真環(huán)境中生成的信號發(fā)送到AWG或BPG，并通過實時或等效時間采樣示波器接收并捕獲信號，進行進一步的處理和分析。例如，這使您能夠在投入更多時間和資源開發(fā)或購買DSP芯片之前，通過將物理收發(fā)器的輸出作為輸入，連接到模擬DSP鏈，從而研究特定DSP算法對實際收發(fā)器性能的影響。

如何仿真800GBASE- FR4系統(tǒng)

800GBASE – FR4是一種新興的物理層光學標準，適用于短距離應用中的高速數(shù)據(jù)傳輸，特別是以太網和數(shù)據(jù)中心互連。

在VPItransmissionMaker^TM Optical Systems中提供了一個基于800G可插拔MSA技術規(guī)范的仿真示例，采用四級脈沖幅度調制（PAM-4）格式，波特率為 112.5 GBaud，傳輸距離可達 2 公里，使用標準單模光纖（SSMF）。系統(tǒng)包含四個通道，利用波長分復用（WDM）技術，并使用基于 Reed-Solomon 碼的前向糾錯（FEC）方案。根據(jù)用戶需求，也可以應用級聯(lián)的 FEC 方案。下圖展示了該系統(tǒng)的示意圖。


PAM-4發(fā)射器仿真

VPItransmissionMaker^TM Optical Systems采用分層設計方法，使您能夠隱藏PAM-4發(fā)射器等特定模塊的復雜細節(jié)。如果需要了解模塊的詳細工作原理或進行更深入的優(yōu)化，只需右鍵點擊模塊并選擇“查看內部結構”。在PAM-4調制方式中，每個符號通過四個不同的幅度級來表示兩個比特，降低符號速率和帶寬需求。PAM-4作為一種高效的調制格式，在提升數(shù)據(jù)速率的同時也帶來了對噪聲和非線性敏感性的挑戰(zhàn)。因此設計者需要精心設計和優(yōu)化以保持信號完整性。


在每個發(fā)射器中，帶寬是通過電 PAM-4 信號對光載波進行調制來確定的。這個過程涉及到電吸收（EA）調制器。調制器的頻率響應限制和PAM-4驅動信號的特性都會影響帶寬。激光源在O波段工作，提供光載波，其參數(shù)（包括波長、線寬和功率）可以通過VPIphotonics Design Suite進一步探索和優(yōu)化。在發(fā)射端，F(xiàn)EC編碼器會向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)添加冗余信息或校驗位。以便接收端的FEC解碼器利用這些信息檢測和糾正錯誤。

光纖和接收器仿真

在發(fā)射端，在多路復用四個發(fā)射器信號后，WDM信號通過SSMF傳播。仿真中使用的通用光纖模型可以計算信號在光纖中雙向傳播的情況，并考慮諸如衰減、色散、自相位和交叉相位調制、四波混頻、布里淵散射、拉曼散射等傳輸效應。在接收端，使用帶通濾波器來選擇目標通道，模擬解復用器的行為。用戶可以根據(jù)實際測量結果調整濾波器設置，以匹配解復用器的傳遞函數(shù)，從而精確獲取目標信號。濾波后的信號由光電二極管檢測，考慮到響應度、熱噪聲、散粒噪聲等相關參數(shù)。完成時鐘恢復后，通過直接統(tǒng)計錯誤數(shù)量或使用統(tǒng)計方法來估算誤碼率（BER）。系統(tǒng)會在FEC解碼前后分別計算BER，以比較和分析FEC的性能提升效果。

在光通信系統(tǒng)的仿真中，幾種通用信號分析器用于幫助可視化整個過程中光或電信號的表現(xiàn)。在仿真完成后，結果會以多種圖表的形式展示�！癟x Optical Spectrum”顯示多路復用后的四個通道的傳輸光譜。數(shù)值圖表表示當調整發(fā)射器帶寬時，在FEC編碼前后的BER估計情況。需要注意的是，如果BER在圖表中的FEC閾值以下，則系統(tǒng)可以實現(xiàn)“無誤碼”性能。“Received Signal”顯示在BER估算前接收信號的眼圖。用戶還可以根據(jù)需要選擇特定迭代（例如50 GHz、55 GHz等）的接收信號進行查看。


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