KR20200008709A - Inter-data center interconnects link structure based on pulse amplitude modulation - Google Patents

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KR20200008709A KR1020180082691A KR20180082691A KR20200008709A KR 20200008709 A KR20200008709 A KR 20200008709A KR 1020180082691 A KR1020180082691 A KR 1020180082691A KR 20180082691 A KR20180082691 A KR 20180082691A KR 20200008709 A KR20200008709 A KR 20200008709A
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박강엽
오원석
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전자부품연구원
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Abstract

The present invention provides an interconnect link structure between data centers based on pulse width modulation which increases frequency efficiency. The interconnect link structure between data centers comprises: a four-level pulse amplitude modulation (PAM4) generation unit to serialize a multi-channel 400-gigabit non-return-to-zero (NRZ) signal into a PAM4 signal; a light transmitting unit to convert the PAM4 signal which is an electric signal received from the PAM4 generation unit into an optical signal; a light receiving unit to convert the optical signal converted from the light transmitting unit into an electric signal; a PAM4 receiving unit to reverse-serialize the PAM4 signal converted into the electric signal from the light receiving unit into a multi-channel 400-gigabit NRZ signal; and a light transfer unit which is arranged between the light transmitting unit and the light receiving unit, and transfers the optical signal received from the light transmitting unit through optical fiber to the light receiving unit.

Description

펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조{Inter-data center interconnects link structure based on pulse amplitude modulation}Inter-data center interconnects link structure based on pulse amplitude modulation

본 발명은 대용량 광전송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation) 기반으로 IM/DD(Intensity Modulation & Direct Detection) 변복조 방식을 유지하면서 주파수 효율을 높이는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조에 관한 것이다.The present invention relates to a large-capacity optical transmission technology, and more particularly, to a pulse width modulation-based data center that increases frequency efficiency while maintaining an IM / DD (Intensity Modulation & Direct Detection) demodulation scheme based on PAM4 (4-level Pulse Amplitude Modulation). It relates to an interconnect link structure.

최근 인터넷 기술의 발달로 데이터센터가 대형화되고 글로벌 포털업체들이 서비스 향상을 위해 데이터센터 증축에 나서고 있다. 이에 따라 데이터센터와 데이터센터를 연결(Inter-data center interconnects)하는 응용분야가 주목받고 있으며 대용량 광전송을 위해 다양한 기술적 시도가 진행되고 있다.Recently, due to the development of Internet technology, data centers are getting bigger and global portal companies are expanding data centers to improve their services. As a result, applications for inter-data center interconnects are attracting attention, and various technical attempts are being made for high-capacity optical transmission.

트랜시버(transceiver)당 400기가비트의 광-링크 구성이 요구되고 있으며, 이를 위해 기존의 NRZ(Non-Return-to-Zero) 방식보다 주파수 효율이 높은 DMT(Discrete Multitone), CAP(Carrierless Amplitude and Phase Modulation), DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 등의 변조 방식이 시도되고 있다.A 400 gigabit optical-link configuration is required per transceiver, and this is accomplished by using Discrete Multitone (DMT) and Carrierless Amplitude and Phase Modulation, which have higher frequency efficiency than conventional NRZ (Non-Return-to-Zero) methods. Modulation schemes such as Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) have been attempted.

그러나 이러한 변조 포맷들은 광신호의 진폭(amplitude)과 더불어 위상(phase)에 대한 변조를 함으로써, 기존의 IM/DD(Intensity Modulation & Eirect Detection) 방식의 변복조 방식을 사용하지 못한다. 즉, 위상복조를 위한 추가적인 하드웨어가 필요하며 이로 인해 가격이 비싸지고, 전력효율이 낮아지는 문제점이 있다.However, these modulation formats modulate the phase as well as the amplitude of the optical signal and thus cannot use the modulation / modulation method of the existing Intensity Modulation & Eirect Detection (IM / DD) method. That is, additional hardware is required for phase demodulation, which causes a problem of high price and low power efficiency.

한국공개특허공보 제10-2012-0081016호(2012.07.18.)Korean Patent Publication No. 10-2012-0081016 (2012.07.18.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PAM4 기반으로 4채널 또는 8채널 구성을 통해 IM/DD 변복조 방식을 유지하면서 주파수 효율을 높이는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an interconnect link structure between pulse width modulation based data centers that improves frequency efficiency while maintaining IM / DD modulation and demodulation through 4 or 8 channel configuration based on PAM4.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조는 다채널 400기가비트 NRZ(Non-Return-to-Zero) 신호를 PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation) 신호로 직렬화하는 PAM4 생성부, 상기 PAM4 생성부로부터 수신된 PAM4 신호를 전기신호에서 광신호로 변환하는 광 송신부, 상기 광 송신부로부터 변환된 광신호를 전기신호로 변환하는 광 수신부, 상기 광 수신부로부터 전기신호로 변환된 PAM4 신호를 다채널 400기가비트 NRZ 신호로 역직렬화하는 PAM4 수신부 및 상기 광 송신부 및 상기 광 수신부 사이에 구비되고, 광섬유를 통해 상기 광 송신부로부터 수신된 광신호를 상기 광 수신부로 전송하는 광 전송부를 포함한다.In order to achieve the above object, an interconnect link structure between pulse width modulation based data centers according to an embodiment of the present invention is a multi-channel 400 gigabit non-return-to-zero (NRZ) signal. A PAM4 generation unit for serializing a signal, an optical transmitter converting a PAM4 signal received from the PAM4 generator into an optical signal, an optical receiver converting an optical signal converted from the optical transmitter into an electrical signal, and the optical receiver A PAM4 receiver for deserializing a PAM4 signal converted from an electrical signal into a multi-channel 400 gigabit NRZ signal and between the optical transmitter and the optical receiver, and converts the optical signal received from the optical transmitter through the optical fiber to the optical receiver. It includes an optical transmission unit for transmitting.

또한 상기 PAM4 생성부는, 25GBuad×8채널 또는 50GBuad×4채널을 가지는 PAM4 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The PAM4 generation unit may generate a PAM4 signal having 25GBuad × 8 channels or 50GBuad × 4 channels.

또한 상기 광 송신부는, 전송거리를 기초로 직접 광변조(direct modulation) 방식 또는 외부 광변조(external modulation) 방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical transmitter is characterized by applying a direct modulation or an external modulation method based on the transmission distance.

또한 상기 광 송신부는, 상기 전송거리가 500m 이하인 경우, 표면방출레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)로 구현되고, 상기 전송거리가 2km 내지 80km인 경우, 외부레이저 또는 마흐젠더(Mach-Zehnder) 광변조기로 구현되는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical transmission unit, if the transmission distance is less than 500m, implemented with a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), when the transmission distance is 2km to 80km, an external laser or Mach-Zehnder (Mach-Zehnder) Characterized in that implemented with an optical modulator.

또한 상기 PAM4 생성부는, 상기 직렬화된 PAM4 신호를 피드포워드 오차 보정(Feedforward Error Correction, FEC) 코딩한 후, PAM4 송신부로 전송하고, 상기 PAM4 수신부는, 상기 PAM4 생성부에서 피드포워드 오차 보정 코딩된 PAM4 신호를 역코딩한 후, NZR 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.In addition, the PAM4 generation unit feeds the serialized PAM4 signal through a feedforward error correction (FEC), and then transmits the PAM4 transmitter to the PAM4 transmitter. After the signal is decoded, the signal is converted into an NZR signal.

또한 상기 광 전송부는, 전송거리가 500m 이하인 경우, 4채널 또는 8채널의 광신호를 병렬로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the transmission distance is less than 500m, the optical transmission unit is characterized in that for transmitting four or eight channels of optical signals in parallel.

또한 상기 광 전송부는, 전송거리가 2km 내지 80km인 경우, 광 멀티플렉서 및 광 디멀티플렉서를 통한 파장분할 다중(Wavelength Division Multiplexingm WDM) 방식으로 광신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.The optical transmitter may transmit an optical signal in a wavelength division multiplexing (WDM) method through an optical multiplexer and an optical demultiplexer when the transmission distance is 2 km to 80 km.

본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조는 다채널 400기가비트 NRZ 신호를 PAM4 신호로 직렬화하는 PAM4 생성부, 상기 PAM4 생성부로부터 수신된 PAM4 신호를 전기신호에서 광신호로 변환하는 광 송신부, 상기 광 송신부로부터 변환된 광신호를 전기신호로 변환하는 광 수신부, 상기 광 수신부로부터 전기신호로 변환된 PAM4 신호를 다채널 400기가비트 NRZ 신호로 역직렬화하는 PAM4 수신부 및 상기 광 송신부 및 상기 광 수신부 사이에 구비되고, 광섬유를 통해 상기 광 송신부로부터 수신된 광신호를 상기 광 수신부로 전송하며, 상기 광섬유에 분산 보상 모듈(Dispersion Compensating Module, DCM)을 구비하여 색 분산(Chromatic Dispersion)을 조절하는 광 전송부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, an interconnect link structure based on a pulse width modulation based data center includes a PAM4 generation unit serializing a multi-channel 400 Gigabit NRZ signal into a PAM4 signal, and an optical signal from an PAM4 signal received from the PAM4 generation unit. An optical transmitter for converting the optical signal converted from the optical transmitter into an electrical signal, a PAM4 receiver for deserializing the PAM4 signal converted from the optical receiver into an electrical signal into a multi-channel 400 gigabit NRZ signal, and the optical receiver It is provided between the transmitter and the optical receiver, and transmits the optical signal received from the optical transmitter through the optical fiber to the optical receiver, and the dispersion compensation module (DCM) is provided in the optical fiber and chromatic dispersion (Chromatic Dispersion) It includes a light transmission unit for adjusting).

본 발명의 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조에 의하면, PAM4 기반으로 채널당 25GBaud인 8채널 또는 50GBaud인 4채널을 통해 IM/DD 변복조 방식을 유지하면서 주파수 효율을 높이는 400기가비트 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조를 구현할 수 있다.According to the pulse width modulation-based interconnect link structure of the present invention, PAM4 based interconnect link between 400 Gigabit data centers to improve frequency efficiency while maintaining IM / DD modulation and demodulation method through 8 channels of 25 GBaud per channel or 4 channels of 50 GBaud per channel. The structure can be implemented.

도 1은 종래의 PAM4 기반 광 링크의 1채널 평가셋업을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조를 설명하는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a one-channel evaluation setup of a conventional PAM4-based optical link.
2 is a diagram illustrating an interconnect link structure between data centers according to an exemplary embodiment of the present invention.

종래의 PAM4 기반으로 NRZ 신호를 분석하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, PAM4 생성부와 광송신부를 통해 생성된 PAM4 신호가 외부 광변조기를 통해 광신호로 변환되고, 변조된 광신호를 광 멀티플렉서(multiplexer, MUX)를 통해 전송한다. 이때 광선로 상에 TDCM(Tunable Dispersion Compensating Module)을 위치시켜 색 분산(Chromatic Dispersion)의 정도를 조절 가능하도록 하고, ASE(Amplified Spontaneous Emission) 노이즈 소스(noise source)를 통해 외부에서 노이즈를 인가하는 형태로 셋업을 구성한다. 수신측 광파워를 조절하기 위해 VOA(Variable Optical Attenuator)와 광증폭기(Erdium-Doped Fiber Amplifier, EDFA)를 위치시키고, 이 출력을 광 스펙트럼 분석기(Optical Spectrum Analyzer, OSA)를 통해 분석함으로써 색 분산 허용오차 및 ASE 노이즈를 평가할 수 있다. 광증폭기의 출력신호를 광 디멀티플렉서(demultiplexer, DEMUX)와 VOA를 거쳐 광수신부 및 PAM4 수신부를 통해 최종 출력된 NRZ 신호에 대한 분석을 한다. 이러한 종래의 방법은 주파수 효율이 낮으며, 구조가 복잡하다는 문제점을 가지고 있다. In the conventional PAM4 based NRZ signal analysis method, as shown in FIG. 1, the PAM4 signal generated by the PAM4 generator and the optical transmitter is converted into an optical signal through an external optical modulator, and the modulated optical signal is converted into an optical signal. Transmit through multiplexer (MUX) In this case, by placing the TDCM (Tunable Dispersion Compensating Module) on the optical path, the degree of chromatic dispersion can be adjusted, and noise is applied from the outside through an ASE (Amplified Spontaneous Emission) noise source. Configure the setup with. Position the Variable Optical Attenuator (VOA) and Erdium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) to adjust the receiving optical power, and analyze the output through an Optical Spectrum Analyzer (OSA) to allow color dispersion. Error and ASE noise can be evaluated. The output signal of the optical amplifier is analyzed through the optical demultiplexer (DEMUX) and VOA for the final output NRZ signal through the optical receiver and the PAM4 receiver. This conventional method has a problem of low frequency efficiency and complicated structure.

이하 상술된 문제점이 개선된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention having the above-described problems are improved in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it is noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when a detailed description of a related well-known configuration or function is apparent to those skilled in the art or may deny the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an interconnect link structure between data centers according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조(이하, ‘링크구조’라 함)(100)는 PAM4 기반으로 4채널 또는 8채널 구성을 통해 IM/DD 변복조 방식을 유지하면서 주파수 효율을 높일 수 있다. 링크구조(100)는 PAM4 생성부(10), 광 송신부(20), 광 전송부(30), 광 수신부(40) 및 PAM4 수신부(50)를 포함한다.Referring to FIG. 2, an interconnect link structure (hereinafter, referred to as a 'link structure') 100 between data centers may increase frequency efficiency while maintaining an IM / DD modulation / demodulation scheme through 4-channel or 8-channel configuration based on PAM4. have. The link structure 100 includes a PAM4 generator 10, an optical transmitter 20, an optical transmitter 30, an optical receiver 40, and a PAM4 receiver 50.

PAM4 생성부(10)는 다채널 400기가비트 NRZ 신호를 입력받고, 입력된 NRZ 신호를 PAM4 신호로 변환하고, 직렬화한다. 여기서, 다채널 400기가비트 NRZ 신호는 10Gb/s×40채널, 25Gb/s×16채널, 50Gb/s×8채널 등 다양하게 입력될 수 있다. PAM4 생성부(10)는 직렬화 모듈(11), 복수의 FEC 송신모듈(12) 및 복수의 PAM4 송신모듈(13)를 포함한다. FEC 송신모듈(12) 및 PAM4 송신모듈(13)의 개수는 직렬화된 PAM4 신호의 채널 수와 대응되도록 설계된다.The PAM4 generation unit 10 receives a multi-channel 400 gigabit NRZ signal, converts the input NRZ signal into a PAM4 signal, and serializes it. Here, the multi-channel 400 gigabit NRZ signal may be input in various ways such as 10 Gb / s × 40 channels, 25 Gb / s × 16 channels, 50 Gb / s × 8 channels, and the like. The PAM4 generation unit 10 includes a serialization module 11, a plurality of FEC transmission modules 12, and a plurality of PAM4 transmission modules 13. The number of FEC transmission modules 12 and PAM4 transmission modules 13 is designed to correspond to the number of channels of serialized PAM4 signals.

직렬화 모듈(11)은 다채널 400기가비트 NRZ 신호를 입력받고, NRZ 신호를 PAM4 신호로 변환한다. 직렬화 모듈(11)은 변환된 PAM4 신호를 직렬화(serialization)한다. 직렬화 모듈(11)은 400기가비트의 전송용량을 위해 25GBuad×8채널 또는 50GBuad×4채널을 가지는 PAM4 신호를 생성한다. 여기서, 25GBuad의 PAM4 신호는 50Gb/s의 NRZ 신호와 같은 전송용량을 가지며 8채널로 구성하여 400기가비트 전송을 가능하게 하고, 50GBuad의 PAM4 신호는 100Gb/s의 NRZ 신호와 같은 전송용량을 가지며 4채널로 구성하여 400기가비트 전송을 가능하게 한다.The serialization module 11 receives a multi-channel 400 gigabit NRZ signal and converts the NRZ signal into a PAM4 signal. The serialization module 11 serializes the converted PAM4 signal. The serialization module 11 generates a PAM4 signal having 25 GB uad x 8 channels or 50 GB uad x 4 channels for a transmission capacity of 400 gigabit. Here, the 25GBuad PAM4 signal has the same transmission capacity as the NRZ signal of 50Gb / s and is composed of 8 channels to enable 400 gigabit transmission, and the 50GBuad PAM4 signal has the same transmission capacity as the NRZ signal of 100Gb / s and 4 Channels can be configured for 400 Gigabit transmission.

FEC 송신모듈(12)은 직렬화된 PAM4 신호를 피드포워드 오차 보정(Feedforward Error Correction, FEC) 코딩하여 PAM4 송신모듈(12)로 전송한다. 이를 통해, PAM4 신호는 오차가 최소화된 상태로 PAM4 송신모듈(12)로 전송될 수 있다.The FEC transmission module 12 encodes the serialized PAM4 signal by Feedforward Error Correction (FEC) and transmits it to the PAM4 transmission module 12. Through this, the PAM4 signal may be transmitted to the PAM4 transmission module 12 with the error minimized.

PAM4 송신모듈(12)는 FEC 송신모듈(11)로부터 FEC 코딩된 PAM4 신호를 광 송신부(20)로 전송한다.The PAM4 transmission module 12 transmits the FEC-coded PAM4 signal from the FEC transmission module 11 to the optical transmitter 20.

광 송신부(20)는 PAM4 생성부(10)로부터 수신된 PAM4 신호를 전기신호에서 광신호로 변환한다. 광 송신부(20)는 복수의 광 송신기(21)를 포함한다. 광 송신기(21)의 개수는 PAM4 신호의 채널 수와 대응되도록 설계된다. 광 송신기(21)는 전송거리 및 광 링크의 응용을 기초로 직접 광변조(direct modulation) 방식 또는 외부 광변조(external modulation) 방식을 모두 적용할 수 있다. The optical transmitter 20 converts the PAM4 signal received from the PAM4 generator 10 into an optical signal. The optical transmitter 20 includes a plurality of optical transmitters 21. The number of optical transmitters 21 is designed to correspond to the number of channels of the PAM4 signal. The optical transmitter 21 may apply both a direct modulation method or an external modulation method based on a transmission distance and an application of an optical link.

예를 들면, 전송거리가 500m 이하로 짧을 경우, 광 송신기(21)는 표면방출레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)와 같은 저가형 소자로 구현 가능하다. 또한 전송거리가 2km 내지 80km로 긴 경우, 광 송신기(21)는 외부레이저 또는 마흐젠더(Mach-Zehnder) 광변조기와 같은 외부 변조기로 구현 가능하다. For example, when the transmission distance is shorter than 500m, the optical transmitter 21 may be implemented as a low-cost device such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). In addition, when the transmission distance is 2km to 80km long, the optical transmitter 21 may be implemented as an external modulator such as an external laser or a Mach-Zehnder optical modulator.

광 전송부(30)는 광 송신부(20) 및 광 수신부(40) 사이에 구비된다. 광 전송부(30)는 광섬유(33)를 통해 광 송신부(20)로부터 수신된 광신호를 광 수신부(40)로 전송한다. 광 전송부(30)는 광섬유(33)를 포함하고, 광 멀티플렉서(31), 광 디멀티플렉서(32), 분산 보상 모듈(Dispersion Compensating Module, DCM)(34) 및 증폭기를 더 포함한다.The optical transmitter 30 is provided between the optical transmitter 20 and the optical receiver 40. The optical transmitter 30 transmits the optical signal received from the optical transmitter 20 through the optical fiber 33 to the optical receiver 40. The optical transmitter 30 includes an optical fiber 33, and further includes an optical multiplexer 31, an optical demultiplexer 32, a dispersion compensating module (DCM) 34, and an amplifier.

광 전송부(30)는 전송거리에 따라 광 멀티플렉서(31) 및 광 디멀티플렉서(32)의 포함 여부를 결정한다. The optical transmitter 30 determines whether the optical multiplexer 31 and the optical demultiplexer 32 are included according to the transmission distance.

예를 들면, 광 전송부(30)는 전송거리가 500m 이하로 짧은 경우, 4채널 또는 8채널의 광신호를 병렬로 전송할 수 있다. 이와 같이 광신호를 4채널 또는 8채널의 병렬 구조로 전송하는 경우, 광 전송부(30)는 광 멀티플렉서(31) 및 광 디멀티플렉서(32)를 포함하지 않을 수 있다. For example, when the transmission distance is shorter than 500m, the optical transmitter 30 may transmit optical signals of four or eight channels in parallel. As described above, when the optical signal is transmitted in a parallel structure of 4 channels or 8 channels, the optical transmitter 30 may not include the optical multiplexer 31 and the optical demultiplexer 32.

광 전송부(30)는 전송거리가 2km 내지 80km로 긴 경우, 광 멀티플렉서(31) 및 광 디멀티플렉서(32)를 통한 파장분할 다중(Wavelength Division Multiplexingm WDM) 방식으로 광신호를 전송할 수 있다. 광 전송부(30)는 PAM4 신호의 채널 수에 따라 4개 또는 8개의 파장을 직렬화하여 하나의 광섬유(33)로 전송시켜 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다. 즉, 광 전송부(30)는 광 멀티플렉서(31) 및 광 디멀티플렉서(32)를 이용하여 광섬유(33)의 개수를 줄일 수 있다. 여기서, 광 전송부(30)는 광 멀티플렉서(31)의 출력단 및 광 디멀티플렉서(32)의 입력단에 증폭기를 구비하여 광신호를 증폭시킬 수 있다.When the transmission distance is 2km to 80km long, the optical transmitter 30 may transmit an optical signal through a wavelength division multiplexing (WDM) method through the optical multiplexer 31 and the optical demultiplexer 32. The optical transmission unit 30 may improve the price competitiveness by serializing four or eight wavelengths according to the number of channels of the PAM4 signal and transmitting them to one optical fiber 33. That is, the optical transmitter 30 may reduce the number of optical fibers 33 by using the optical multiplexer 31 and the optical demultiplexer 32. Here, the optical transmitter 30 may include an amplifier at an output terminal of the optical multiplexer 31 and an input terminal of the optical demultiplexer 32 to amplify the optical signal.

또한 광 전송부(30)는 광섬유(33)에 DCM(34)을 구비하여 색 분산(Chromatic Dispersion)을 조절할 수 있다. 이를 통해, 400기가비트급의 광 링크에서 링크 성능에 중요한 파라미터인 색 분산 허용오차를 평가할 수 있다.In addition, the optical transmission unit 30 may include a DCM 34 in the optical fiber 33 to adjust chromatic dispersion. This allows us to evaluate color dispersion tolerance, an important parameter for link performance in 400 Gigabit optical links.

광 수신부(40)는 광 송신부(20)로부터 변환된 광신호를 선형적으로 전기신호로 변환한다. 이때, 광 수신부(40)는 광 전송부(30)로부터 전송된 4채널 또는 8채널의 광신호를 전기신호로 그대로 수신한다. 이를 위해, 광 수신부(40)는 복수의 광 수신기(41)를 포함한다. 광 수신기(41)의 개수는 PAM4 신호의 채널 수와 대응되도록 설계된다. 여기서, 광 수신기(41)는 광검출기 및 선형증폭기를 포함할 수 있다.The optical receiver 40 linearly converts the optical signal converted from the optical transmitter 20 into an electrical signal. At this time, the light receiving unit 40 receives the 4 or 8 channel optical signal transmitted from the light transmitting unit 30 as an electrical signal. To this end, the optical receiver 40 includes a plurality of optical receivers 41. The number of optical receivers 41 is designed to correspond to the number of channels of the PAM4 signal. Here, the optical receiver 41 may include a photodetector and a linear amplifier.

PAM4 수신부(50)는 광 수신부(40)로부터 전기신호로 변환된 PAM4 신호를 다채널 400기가비트 NRZ 신호로 변환하여 출력한다. PAM4 수신부(50)는 복수의 PAM4 수신모듈(51), 복수의 역 FEC 수신모듈(52) 및 역직렬화 모듈(53)을 포함한다. PAM4 수신모듈(51) 및 역 FEC 수신모듈(52)의 개수는 수신된 PAM4 신호의 채널 수와 대응되도록 설계된다.The PAM4 receiver 50 converts the PAM4 signal converted from the optical receiver 40 into an electrical signal into a multi-channel 400 gigabit NRZ signal and outputs the converted signal. The PAM4 receiving unit 50 includes a plurality of PAM4 receiving modules 51, a plurality of inverse FEC receiving modules 52, and a deserializing module 53. The number of PAM4 receiving module 51 and the inverse FEC receiving module 52 is designed to correspond to the number of channels of the received PAM4 signal.

PAM4 수신모듈(51)은 광 수신부(40)로부터 수신된 PAM4 신호를 역 FEC 수신모듈(52)로 전송한다.The PAM4 receiving module 51 transmits the PAM4 signal received from the optical receiving unit 40 to the inverse FEC receiving module 52.

역 FEC 수신모듈(52)은 PAM4 생성부(10)에서 FEC 코딩된 PAM4 신호를 역코딩하여 역직렬화 모듈(53)로 전송한다. The inverse FEC receiving module 52 decodes the FEC-coded PAM4 signal from the PAM4 generation unit 10 and transmits the decoded PAM4 signal to the deserialization module 53.

역직렬화 모듈(53)은 PAM4 신호를 NRZ 신호로 변환하고, 역직렬화(deserialization)한다. 이를 위해, 역직렬화 모듈(53)은 클록 데이터 복원 회로(Clock-and-Data Recovery Circuit)를 포함할 수 있다. 즉, 역직렬화 모듈(53)은 다채널 400기가비트 NRZ 신호를 출력한다.Deserialization module 53 converts the PAM4 signal to an NRZ signal and deserializes it. To this end, the deserialization module 53 may include a clock-and-data recovery circuit. In other words, the deserialization module 53 outputs a multi-channel 400 gigabit NRZ signal.

상술된 바와 같이, 본 발명은 PAM4 기반으로 채널당 25GBaud인 8채널 또는 50GBaud인 4채널을 통해 IM/DD 변복조 방식을 유지하면서 주파수 효율을 높이는 400기가비트 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조를 구현할 수 있다. 또한 본 발명은 파장분할 다중 기술을 광전송 과정에 적용함으로써, 광섬유의 개수를 줄여 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can implement an interconnect link structure between 400 Gigabit data centers to improve frequency efficiency while maintaining IM / DD modulation and demodulation scheme through 8 channels of 25GBaud per channel or 4 channels of 50GBaud based on PAM4. In addition, the present invention can improve the price competitiveness by reducing the number of optical fibers by applying the wavelength division multiplexing technology to the optical transmission process.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

10: PAM4 생성부
11: 직렬화 모듈
12: FEC 송신모듈
13: PAM4 송신모듈
20: 광 송신부
21: 광 송신기
30: 광 전송부
31: 광 멀티플렉서
32: 광 디멀티플렉서
33: 광섬유
34: 분산 보상 모듈
40: 광 수신부
41: 광 수신기
50: PAM4 수신부
51: PAM4 수신모듈
52: 역 FEC 수신모듈
53: 역직렬화 모듈
100: 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조
10: PAM4 generator
11: serialization module
12: FEC transmission module
13: PAM4 sending module
20: optical transmission unit
21: optical transmitter
30: optical transmission unit
31: optical multiplexer
32: optical demultiplexer
33: optical fiber
34: Distributed Compensation Module
40: light receiving unit
41: optical receiver
50: PAM4 receiver
51: PAM4 receiving module
52: reverse FEC receiving module
53: deserialization module
100: interconnect link structure between data centers

Claims (8)

다채널 400기가비트 NRZ(Non-Return-to-Zero) 신호를 PAM4(4-level Pulse Amplitude Modulation) 신호로 직렬화하는 PAM4 생성부;
상기 PAM4 생성부로부터 수신된 PAM4 신호를 전기신호에서 광신호로 변환하는 광 송신부;
상기 광 송신부로부터 변환된 광신호를 전기신호로 변환하는 광 수신부;
상기 광 수신부로부터 전기신호로 변환된 PAM4 신호를 다채널 400기가비트 NRZ 신호로 역직렬화하는 PAM4 수신부; 및
상기 광 송신부 및 상기 광 수신부 사이에 구비되고, 광섬유를 통해 상기 광 송신부로부터 수신된 광신호를 상기 광 수신부로 전송하는 광 전송부;
를 포함하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
A PAM4 generation unit for serializing a multi-channel 400 gigabit Non-Return-to-Zero (NRZ) signal into a 4-level pulse amplitude modulation (PAM4) signal;
An optical transmitter converting the PAM4 signal received from the PAM4 generator into an optical signal;
An optical receiver converting the optical signal converted from the optical transmitter into an electrical signal;
A PAM4 receiver for deserializing the PAM4 signal converted from the optical receiver into an electrical signal into a multi-channel 400 gigabit NRZ signal; And
An optical transmitter provided between the optical transmitter and the optical receiver and transmitting an optical signal received from the optical transmitter to the optical receiver through an optical fiber;
Interconnect link structure between the pulse width modulation-based data center comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 PAM4 생성부는,
25GBuad×8채널 또는 50GBuad×4채널을 가지는 PAM4 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 1,
The PAM4 generation unit,
A pulse width modulation based inter-data center interconnect link structure, characterized by generating a PAM4 signal having 25GBuad × 8 channels or 50GBuad × 4 channels.
제 1항에 있어서,
상기 광 송신부는,
전송거리를 기초로 직접 광변조(direct modulation) 방식 또는 외부 광변조(external modulation) 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 1,
The optical transmitter,
A pulse width modulation-based interconnect link structure between data centers, characterized by applying a direct modulation or an external modulation based on a transmission distance.
제 3항에 있어서,
상기 광 송신부는,
상기 전송거리가 500m 이하인 경우, 표면방출레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)로 구현되고,
상기 전송거리가 2km 내지 80km인 경우, 외부레이저 또는 마흐젠더(Mach-Zehnder) 광변조기로 구현되는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 3, wherein
The optical transmitter,
If the transmission distance is less than 500m, it is implemented by a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL),
When the transmission distance is 2km to 80km, the interconnect link structure between the pulse width modulation-based data center, characterized in that implemented as an external laser or a Mach-Zehnder optical modulator.
제 1항에 있어서,
상기 PAM4 생성부는,
상기 직렬화된 PAM4 신호를 피드포워드 오차 보정(Feedforward Error Correction, FEC) 코딩한 후, PAM4 송신부로 전송하고,
상기 PAM4 수신부는,
상기 PAM4 생성부에서 피드포워드 오차 보정 코딩된 PAM4 신호를 역코딩한 후, NZR 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 1,
The PAM4 generation unit,
The serialized PAM4 signal is subjected to Feedforward Error Correction (FEC) coding, and then transmitted to the PAM4 transmitter.
The PAM4 receiver,
The PAM4 generation unit reverse-codes the feedforward error correction coded PAM4 signal, and then converts the PAM4 signal into an NZR signal.
제 1항에 있어서,
상기 광 전송부는,
전송거리가 500m 이하인 경우, 4채널 또는 8채널의 광신호를 병렬로 전송하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 1,
The optical transmission unit,
If the transmission distance is less than 500m, the pulse width modulation-based interconnect link structure between the four-channel or eight-channel optical signal, characterized in that for transmitting in parallel.
제 1항에 있어서,
상기 광 전송부는,
전송거리가 2km 내지 80km인 경우, 광 멀티플렉서 및 광 디멀티플렉서를 통한 파장분할 다중(Wavelength Division Multiplexingm WDM) 방식으로 광신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
The method of claim 1,
The optical transmission unit,
The pulse width modulation-based interconnect link structure, characterized in that for transmitting the optical signal in a wavelength division multiplexing (WDM) method through the optical multiplexer and optical demultiplexer when the transmission distance is 2km to 80km.
다채널 400기가비트 NRZ 신호를 PAM4 신호로 직렬화하는 PAM4 생성부;
상기 PAM4 생성부로부터 수신된 PAM4 신호를 전기신호에서 광신호로 변환하는 광 송신부;
상기 광 송신부로부터 변환된 광신호를 전기신호로 변환하는 광 수신부;
상기 광 수신부로부터 전기신호로 변환된 PAM4 신호를 다채널 400기가비트 NRZ 신호로 역직렬화하는 PAM4 수신부; 및
상기 광 송신부 및 상기 광 수신부 사이에 구비되고, 광섬유를 통해 상기 광 송신부로부터 수신된 광신호를 상기 광 수신부로 전송하며, 상기 광섬유에 분산 보상 모듈(Dispersion Compensating Module, DCM)을 구비하여 색 분산(Chromatic Dispersion)을 조절하는 광 전송부;
를 포함하는 펄스폭변조 기반 데이터센터 간 인터커넥트 링크구조.
A PAM4 generation unit for serializing a multi-channel 400 gigabit NRZ signal into a PAM4 signal;
An optical transmitter converting the PAM4 signal received from the PAM4 generator into an optical signal;
An optical receiver converting the optical signal converted from the optical transmitter into an electrical signal;
A PAM4 receiver for deserializing the PAM4 signal converted from the optical receiver into an electrical signal into a multi-channel 400 gigabit NRZ signal; And
The optical transmitter is provided between the optical transmitter and the optical receiver, and transmits an optical signal received from the optical transmitter through the optical fiber to the optical receiver, and includes a dispersion compensating module (DCM) in the optical fiber to provide color dispersion ( An optical transmission unit for adjusting chromatic dispersion;
Interconnect link structure between the pulse width modulation-based data center comprising a.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009654A (en) * 2021-03-31 2021-06-22 飞昂创新科技南通有限公司 High-performance optical fiber interconnection system
US11829633B2 (en) 2020-08-11 2023-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory system, method of operating the same and storage device using the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120081016A (en) 2008-07-14 2012-07-18 나노테크 세미컨덕터 리미티드 Method and system for closed loop control of an optical link

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120081016A (en) 2008-07-14 2012-07-18 나노테크 세미컨덕터 리미티드 Method and system for closed loop control of an optical link

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11829633B2 (en) 2020-08-11 2023-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory system, method of operating the same and storage device using the same
CN113009654A (en) * 2021-03-31 2021-06-22 飞昂创新科技南通有限公司 High-performance optical fiber interconnection system
WO2022206330A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Wingcomm Co., Ltd. Optical fiber interconnection system and method

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