写个小作文,说说二者的区别。
既然在收端存在CDR与ODSP的区别,那么从矛盾论的观点来说,他们就是既有同一性也有对立性。
同一性,说的是这二者要处理的事情基本是一样的,对立性说的是二者处理的方式方法有区别。
先说共同点
光模块是为光纤通信做光信号与电信号的互相转换的。收端特指光信号转成电信号。
我们光模块收到的是什么样的光信号?
答:非常差的信号。因为光纤对信号产生了各种各样的劣化
比如能量的损耗,不同的波长的损耗不同,我们发射端的信号的光谱不是一个纯净光谱,而是有光谱分量对吧?
VCSEL有多个横模,FP有多个纵模,DFB有光谱宽度,可调谐激光器有线宽分量,直接调制的DFB还有啁啾,电吸收调制器也有较小的啁啾,微环调制器也有啁啾,单纵模信号还有俩偏振态,这些分量在传输时,体现了不同的损耗,有的分量衰减的多,有些分量衰减的少,这意味着幅度上参差不齐,信号变的很乱。
另外还有折射率的不同,也就是信号的各种分量在光纤中的传输速度不同,当信号到达光纤末端时,不同分量到达的时间不同,这就是信号的抖动,既有有规律的时间延迟(色度色散等),也有随机时间延迟(偏振模色散等),既有线性延迟,也有非线性的延迟。
发射端好好的信号,在幅度上参差不齐,在时间上也参差不齐,这时候是很难去判断接收到的信号是个啥。 如果判断不出来,就是误码。
所以收端,有个信号修复的过程,好歹把信号处理一下,能识别是个啥。 这就有了3R的再放大、再整形、再定时。
简单理解就是下图。
这是CDR/ODSP的共同点,用于信号的修复。
CDR,时钟数据恢复,最主要的是修复抖动,这是模拟电路做修复。
DSP,叫数字信号处理,ODSP是用于光学的数字信号处理。为什么要数字信号处理,这是区别于模拟修复的说法,在对光纤信号劣化越来越明晰的新通信时代,把光纤的损耗、色散、非线性效应等等都能提炼出数学公式,修复时进行数学公式的逆变后就是补偿了。
DSP或者叫ODSP,前端有个ADC,ADC就是模拟数字转换芯片,这是把接收到的光信号刚刚通过探测器和TIA的模拟电压量,通过ADC采样后做数字化处理,
接着,就是考验各家DSP的功夫了。信号的数学模型,谁家的好,如何补偿,这是算法工程师的事儿。DSP后面全部是数学,用数学的方法来分偏振,来处理相位,来做色度色散补偿,来做偏振色散的估计等等等等。换句话说,DSP用数学方式来做信号的“精细修复”
合集2021下的第209页,是华为海思的收端ODSP在800G相干通信的信道模型的数学模型的提取过程分析。
合集2021上第69页,是Inphi(Marvell)的400G DSP收端数学模型简图
合集2021上第157页,是Infinera的DSP收端信道补偿的主要算法选择。
也就是说CDR是模拟修复,类似一键美白式的处理,DSP属于数字修复,属于大师级的精修。
低速的收端,可以选CDR,当然也可以选DSP,只是说性价比的事儿,用DSP来处理低速模块,太贵,是亏本买卖。
为什么高速需要DSP?
在25G以上,出现了两个特殊的领域,当时的产业链,电光处理的带宽有限,要提高调制速率,长距离选择了相干,短距离选择了PAM4,这在咱们的光模块技术解读中模块的调制码型里仔细聊过的。
合集2021上第493页,NRZ与PAM4的选择困境。
合集2020第604页,为什么短距选PAM4,长距选相干?
无论是相干,还是PAM4,调制格式非常复杂,用简单的CDR已经修复不了了。没办法,才使用很贵的DSP来一点点的处理信号,进行恢复。
在早些年CDR处理不了高速的PAM4和相干,但随着技术的发展,CDR的处理能力逐步提升,在200G、400G的PAM4中,也期待可以把信号处理的稍好一些,这样就能实现将来的降成本。
总结一下:
CDR与DSP,都可以用于收端的信号处理。
CDR是模拟处理方式,DSP是数字处理方式。CDR简单,DSP复杂,需要进行数学模型的公式提炼与计算
二者都能处理的低速信号,优先选择CDR,低成本,低功耗,且无需计算,信号时延很小。
二者都处理不了的信号,那就算了,这是需要科学家们将来不断去突破的产业空白。
在CDR能力不及,但DSP可以实现的地方,比如相干光通信、200G、400G的PAM4通信,那是不得已要选择DSP。现在的DSP芯片里其实包括了主要的数字电路部分,也包括一小部分的模拟电路,目的是利用最优解来解决信号质量,所以光模中的DSP,应该叫做以数字处理为主的数模混合集成电路。
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