IBM开发出带开关的新型光接受器，效率创新纪录

随着数据中心的日益增加以及互联网应用的逐渐普及，短距离光网络在数据传输速度方面的要求超过100Gb/s，使得开发节能、多通道、快速数据传输速率的光链路变得尤为迫切。

基于COMS技术——一种当今大多数处理器所采用的标准化的低成本、高产量的芯片制造技术——来自苏黎世的一个IBM研究小组，以欧盟资助的名为“ADDAPT”的项目为核心，展开了系列研究工作，并开发了一种新的光接收机（RX），该接收器可以通过四个光纤实现160Gb/s的总带宽。它不仅达到了迄今为止最快的数据传输速度，还具备开关功能、唤醒功能以及8纳秒相位锁定功能，其开关切换时间也是业内最短。这项成果将在2018年3月11-15日的OFC上进行展示。

据研究人员介绍，快速开关功能可以提高链路利用率，并大幅降低芯片或光互联系统的能耗。与许多无视传输活动而一直耗电工作的商业光收发器不同，这款产品的电源可以只在有数据包通过光链路进行传输时运作。此款光收发器采用了850纳米光电二极管阵列封装的新型设计，能够很好地应用于基于VCSEL的数据中心互联用光链路。

这一IBM团队的主要研究人员Alessandro Cevrero指出，“这是第一款结合了高数据传输速率和快速开关功能，并且工作时功耗极低（约88mw）的光接收器。目前，数据中心99%的链路的利用率都低于10%。这意味着只有10%的链路工作时间是完全有效的用于数据传输，而剩余时间全都被浪费在了发送缺少信息的空闲数据包上。因此，为了提高光互联系统的功效，研究者们开发了带快速开关功能的收发器，以此来实现链路在空闲时间下的关闭以及有效传输时间下的开启。

Cevrero还指出他们的设计首次实现了每个数据包对应相应的开关，开关仅需8纳秒，比160Gb/s速率下典型数据包的平均长度要短。尽管以前也有团队研究过开关的应用并试图在无数据传输的时候关闭链路，但都因为开关时间比单个数据包长得多而没有得到实用。因此，如何在较高的传输速度下获得更短的开关时间成为了一个具有挑战性的问题。

为了解决上述问题，Cevrero团队设计了带有四个相同通道和专用链路协议的光接收器。该链路协议配备了自主研发的智能模拟电路，能够快速协调接收器时钟与信号时钟的同步关系，并检测光信号序列，以便快速地实现链路系统的开关。

IBM团队研究人员用850nm MZ调制器和一个可变光衰减器组成的基准发射机对接收器进行了40Gb/s速率下的测试，同时通过产生专用的链路协议信号进行了开关实验，结果是他们在109个开关周期内实现了正常运作，并且接收器在40Gb/s的速率下零误差实现多模光纤上产生160Gb/s的聚合带宽。实验数据还表明，10%链路利用率下，接收器能节省相应85%的功耗。

Cevrero指出，提高光链路的功效有助于科学家在相同的热预算中实现更多带宽，从而设计出更高速度、高性能的计算机系统。与此同时，节省能源也有助于减少二氧化碳的排放，形成更绿色的光通信系统环境。

该团队下一步的研究方向是把光发射端整合进来，实现完整的链路性能测试，同时尝试将接收端的速率提高到56Gb/s每通道。

实验测试系统（上）封装好的器件（下）

信息来源：OSA