2022年2月、蘇州聯訊 (Semight Instrument) はアイパターンテストシリーズ製品である53Gbaud PAM4/NRZクロックリカバリーユニットCR6256を発表し、400G/800Gトランシーバーテストに新たな選択肢を提供しました。

市場調査機関LightCountingの2021年最新予測によると、2022年から2026年まで、世界中の200G/400G光モジュール市場規模の年平均成長率(CAGR) はそれぞれ20%と16%に達します。ネットワークトラフィックが爆発的に増加するに伴い、200Ｇ光モジュールは2022年に4倍の6.58億ドル、400G光モジュールは2倍の17億ドルの規模になります。これらの高速トランシーバーの光インターフェース側はすでに単一波28Gbaudから53Gbaud PAM4へと徐々に切り替えられます。将来、53Gbaud PAM 4は間違いなく主流となります。

高速な信号波形の品質を評価するためのサンプリングオシロスコープは、データ信号に同期するクロック信号トリガが必要であり、28Gbaudレート以下の光モジュールのアイパターン測定の場合、サンプリングオシロスコーの同期トリガーとして、標準クロックリカバリーユニット (CRU) を使用して信号からクロックを抽出することが業界標準(図1 IEEE802.3cd規格で要求されるTDECQ整合性テストのブロック図)として推奨されています。ただし、コストを考慮した結果、光モジュールのユーザーの大半は、従来の光モジュールを駆動するビットエラーレートテスターのクロック出力をサンプリングオシロスコープの外部トリガーとして使用しているのが現状です。その理由は、低速光モジュールは基本的にアナログ回路による内蔵クロック・ロック (以下、CDR。) を採用しており、遅延が比較的小さく、入出力信号の同期を確保しやすいです。そのため、ビットエラーレートテスターのクロックトリガー (図4) とクロックリカバリーユニットで抽出したクロックトリガーでは、サンプリングオシロスコープでのアイパターンテストにほとんど違いはありません。

図1 IEEE802.3cd 規格が要求されるアイパターンテストのブロック図 (CRUクロックリカバリーユニット)

図2 アナログCDR内蔵光モジュールは、ビットエラーレートテスターでのクロックトリガーを使用してアイパターンをテストすることができます
(4x25G NRZまたは4x28GbaudPAM4)

しかし、符号レートがさらに53Gbaudに上げられたにつれて、光モジュール内部のチップはDSP技術に基づくデジタルCDRを用いて信号を整形するようになり、デジタルDSP CDRの遅延はアナログCDRより千倍まで高くなりました。その高い遅延により、入力信号と出力信号間の位相整合を確保することが難しいくなります。つまり、光インターフェース測定信号の位相を変換させたため、光モジュールビットエラーレートテスターを駆動するクロック出力は、光インターフェース側の53Gbaud PAM4信号アイパターンテストの同期要件を満たすことができなくなりました。

(4x56gbaudまたは8x56Gbaud PAM4)

この場合、クロックリカバリーを用いてデータ信号からトリガー信号を生成することが必要となりました。しかし、53GbaudレートPAM4のクロックリカバリーユニット関連製品は、元々アメリカ、日本の三つのテストメーター会社だけが生産しているため、テストコストは非常に高く、200G/400G光モジュールの大量生産によるコスト削減の効果が薄いです。

図4 蘇州聯訊アイパターンテスト及びクロック・リカバリ・ユニットシリーズ製品

この問題を解決し、開発と製造コストの削減に貢献するために、蘇州聯訊は2020年に発売されたCR6201 28Gbaud PAM4クロックリカバリーユニットをもとに、レートを上げて、最新のCR6256 53Gbaud PAM4クロックリカバリーユニットを発表しました。この製品は、53Gbaud PAM4光信号からクロックを抽出し、業界標準のサンプリングオシロスコープに合わせて使用することができ、単一波106Gbps（53Gbaud PAM4）向けの光アイパターンテストにおけるクロック抽出に新たな選択肢を提供しました。

図5 53Gbaud 信号CR6256クロック抽出後のアイパターン(TDECQ=1.51dB)

蘇州聯訊CR6256の機能と特徴:
●マルチレート: 50~53Gbaud/25~28Gbaudレートのクロック抽出に対応し、200G
●/400Gと将来の800G光モジュールのテスト要件を完全に満たせます。
●IEEE802.3イーサネット、光ファイバチャンネルおよびOIF標準仕様のTDECQに対する要求に適合します。
●使いやすい: 業界の他のサンプリングオシロスコープと簡単かつ迅速に組み合わせて使用することが可能で、タッチパネルでの表示と制御機能を搭載したことで、外部コンピューターなしにクロックリカバリーの全機能を実現します。
●高い感度:-14dBm@26.5625Gbaud/-12dbm @(PRBS15、TDECQ= 2.0dB) SiPのような光パワーが低いシーンに最適。

(入力パワーが26Gbaud PAM4信号TDECQに与える影響)

図8 CR6256クロックリカバリーユニットの感度
(入力パワーが53Gbaud PAM4信号TDECQに与える影響)

●TDECQテスト結果の整合性が高い: 53Gbaud PAM4信号のTDECQテスト要件を完全に満たせます。

●複数の変調信号:PMA4とNRZの異なるモデムモードに対応。