调制格式与信号处理

光模块 DSP

Optical DSP · DSP
图解DSP

定义

光模块内的数字信号处理芯片,负责时钟恢复、均衡、前向纠错等。

图解

光模块内部信号链(发射在上,接收在下)电接口 · 金手指DSP / CDR重定时 · 均衡Driver线性驱动TOSA激光器 + 调制器合波 / 耦合AWG · FAU光口双工 LC / MPO电接口 · 金手指DSP / CDR重定时 · 判决TIA跨阻放大ROSA探测器分波 / 耦合去复用LPO 做的事:把上面那个 DSP/CDR 方块直接拿掉,改用高线性度 Driver 与 TIA 撑住信号质量。实际模块内还有 MCU、温控(TEC)、电源管理等外围电路,此处仅画出信号主链路。
光模块内部信号链 光模块的信号主链路。发射方向电信号依次经过 DSP/CDR → Driver → TOSA → 合波耦合;接收方向反过来。任何一个环节的带宽、线性度或损耗都会吃掉链路余量,这也是为什么高速率下「器件都合格但模块不合格」很常见。
相对功耗量级示意 · 以全重定时可插拔为 100 的基准可插拔(全重定时)LROLPONPO(示意)CPO(厂商口径)100约 82约 70明显下降厂商称降约 80%后两项为示意量级,随方案差异极大,不宜直接引用为实测值。
相对功耗量级 LRO 与 LPO 的功耗降幅来自「去掉 DSP」这一件事,数字为厂商与行业媒体口径。NPO/CPO 的降幅来自「缩短电通道 + 简化信号处理」两件事叠加,量级差异极大,只能当方向看,不能当参数用

说明

光模块 DSP 负责数字信号处理,包括重定时(Retimer)、均衡、时钟恢复与 FEC 编解码。它是可插拔模块里功耗占比最高的器件,也是 LPO/CPO 想要削减的主要目标。

DSP 的价值在于「用数字算力换模拟余量」:光链路中不可避免地存在色散、非线性与噪声,DSP 可以通过均衡与纠错把这些损伤补回来,让模块在不同厂商、不同线缆条件下都能稳定工作。这也是全重定时模块互通性最好的原因。

从功耗角度看,DSP 是「昂贵的便利」。LRO 砍掉接收侧 DSP、LPO 两侧全砍,本质都是用更好的模拟器件性能替代数字补偿;而 CPO 是另一条路——不改 DSP,改物理距离。这两条路线常被混淆,其实是不同的解题思路。

关键数字

重定时 / 均衡 / FECDSP 的三项主要工作
模块内最大功耗项被削减的主要目标
互通性保障DSP 带来的运维价值

关键要点

  • 直接决定模块速率、功耗与成本,是高端光模块价值量最高的芯片之一。
  • LPO/LRO 的技术本质就是「拿掉或精简 DSP」,因此 DSP 厂商同时也在布局线性驱动方案。
  • 代际演进以制程进步降功耗为核心:已出现 3nm 光 DSP,以及 400G/通道的光 DSP 方案。

易混辨析

DSP 与 LPO 的关系 LPO 是「去掉 DSP」,CPO 是「不改 DSP 但缩短距离」。前者牺牲互通性与距离换功耗,后者牺牲可维护性换功耗,不要混为一谈。
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