调制信号自适应控制方法、装置、光模块及光通信设备与流程

本发明涉及光模块领域，尤其涉及光模块中调制信号的自适应控制。

背景技术：

1、随着人工智能、高性能计算和数据中心流量的爆发式增长，算力芯片（如gpu/tpu/npu等）与交换机（switch）芯片之间的互连带宽需求激增，单通道速率正向224gbps及以上演进。传统的可插拔光模块通常安装于设备面板处，通过数英寸甚至更长的印制电路板（pcb）走线与核心芯片相连。在如此高的速率下，长距离pcb走线会引入严重的介质损耗、反射和串扰，致使信号眼图严重恶化。为了补偿信道损伤，光模块内部不得不集成高功耗的数字信号处理器（dsp）芯片，这不仅增大了模块功耗和时延，也推高了系统成本与散热难度。

2、线性驱动可插拔光学（linear-drive pluggable optics, lpo），完全移除光模块内部的dsp芯片，代之以线性驱动电路，显著降低了模块的成本与功耗，并沿用了成熟的标准可插拔封装形态（如qsfp-dd、osfp等）。然而，lpo模块本质上仍是面板型可插拔器件，其与算力芯片或交换机芯片之间依然具有较长的pcb走线。而且，缺少dsp的有力补偿后，长距离走线引起的高频插损会直接侵蚀链路预算，使得lpo对信道质量极度敏感，信号眼图余量不足，在高速率、高密度场景下性能受限。因为去掉了 dsp 芯片，没有 dsp 的“数字修正”能力，驱动器必须自身保证输出幅度的准确性和线性度，同时光电调制器的工作点必须被精确锁定，否则幅度失真会直接传递到光域，故，对幅度控制的精准度要求更高。

3、为根本性地缩短电信号互连距离，当前提出了近封装光学（near packageoptics, npo）技术。npo将光引擎直接置于算力芯片或交换机芯片的封装基板上，或通过极短的物理连接安装在核心芯片紧邻区域，使电信号路径缩短至厘米甚至毫米级别，形成近封装光学模块。这种近封装光学模块几乎消除了长pcb走线带来的高频损耗，可大幅降低信号调理复杂度，甚至移除部分均衡电路，获得卓越的信号完整性与能效比。

4、然而，这种近封装光学模块中，由于核心芯片和光引擎距离更近，二者信息传递时耗损更低，在受到外界影响时，虽然信号波动幅度小于之前的封装光学模块，但是信号波动也会更加迅速频繁，现有的调制信号自适应控制方法过于粗犷，不能对这种近封装光学模块的调制信号进行有效控制。

5、故，急需一种反应更加灵敏，控制更加精细的调制信号自适应控制方法和装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光模块调制信号自适应控制方法、装置、光模块及光通信设备，可以快速调整光模块中调制信号的幅度控制参数，且调节更加精细准确。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种光模块调制信号自适应控制方法，光模块包括接收电信号的输送接口、调制驱动器和光电调制器，所述调制驱动器分别与所述输送接口和光电调制器连接，将所述输送接口输入的电信号转换为调制信号，并输送至所述光电调制器，所述光电调制器将所述调制信号调制到光信号输出，所述光模块调制信号自适应控制方法包括：实时检测所述调制驱动器输出的调制信号的幅度sout；计算幅度控制参数sreg，其中，sreg=a×tanh(b×(sout-e))+c，a、b、c、e为预设的调节参数；将所述幅度控制参数sreg写入所述调制驱动器中的调制信号幅度控制寄存器，以反馈调整所述调制信号的幅度。

3、较佳地，所述调节参数有多组，并与光通信封装结构的构架对应；在计算幅度控制参数sreg之前，获取与所述光通信封装结构的构架对应的调节参数，初始化所述调节参数。

4、具体地，所述光通信封装结构包括核心芯片，以及与所述光模块的输送接口插拔连接的连接器，所述核心芯片和连接器通过电路主板12电连接，且所述核心芯片和连接器之间的距离小于等于5 cm。

5、更具体地，所述光通信封装结构的构架包括第一构架和第二构架；所述第一构架中，所述核心芯片安装于封装基板上，所述封装基板和所述连接器安装于电路主板上，所述核心芯片和连接器的距离大于1 cm且小于5 cm，与所述第一构架对应的调节参数中，a=129.59，b= -2.40，c= 127.50，e=3.0；所述第二构架中，所述核心芯片和所述连接器之间通过一个封装基板直接电连接且所述核心芯片和连接器的距离小于等于1 cm，与所述第二构架对应的调节参数中，a= 127. 51，b= -3.46，c= 127.50，e=2.8。

6、本发明还提供了一种光模块调制信号自适应控制装置，包括处理器、存储器和操作指令，所述操作指令存储于所述存储器中，所述处理器分别与所述存储器和光模块的调制驱动器连接，执行所述操作指令以实现如上所述的光模块调制信号自适应控制方法。

7、本发明还提供了一种光模块，包括光模块外壳、安装于所述光模块外壳上的输送接口和光通信接口，以及安装于所述光模块外壳内的调制驱动器和光电调制器，所述调制驱动器与所述输送接口和光电调制器连接，将所述输送接口输入的电信号转换为调制信号并输送至所述光电调制器，所述光电调制器将所述调制信号调制到光信号并通过所述光通信接口输出所述光信号，包括光模块外壳、安装于所述光模块外壳上的输送接口和光通信接口，以及安装于所述光模块外壳内的调制驱动器和光电调制器，所述调制驱动器分别与所述输送接口和光电调制器连接，将所述输送接口输入的电信号转换为调制信号并输送至所述光电调制器，所述光电调制器将所述调制信号调制到光信号并通过所述光通信接口输出所述光信号，所述光模块还包括安装于所述光模块外壳内的微控制器，所述微控制器与所述调制驱动器连接，实时检测所述调制驱动器输出的调制信号的幅度sout，计算幅度控制参数sreg，其中，sreg=a×tanh(b×(sout-e))+c，a、b、c、e为预设的调节参数，所述微控制器将所述幅度控制参数sreg写入所述调制驱动器中的调制信号幅度控制寄存器，以反馈调整所述调制信号的幅度，其中a、b、c、e为预设的调节参数。

8、本发明还提供了一种光通信设备，其特征在于：包括设备壳体、光通信封装结构和光模块，所述光通信封装结构和光模块安装于所述设备壳体内，所述光通信封装结构包括电路主板、核心芯片和连接器，所述核心芯片和连接器安装于所述电路主板上并通过所述电路主板的线路电连接，所述光模块为如上所述的光模块，所述光模块的输送接口与所述连接器插接。

9、较佳地，所述核心芯片和连接器之间的距离小于等于5 cm。

10、具体地，所述核心芯片安装于封装基板上，所述封装基板和所述连接器安装于电路主板上，所述核心芯片和连接器的距离大于1 cm且小于5 cm，所述调节参数中，a=129.59，b= -2.40，c= 127.50，e=3.0。

11、具体地，所述核心芯片和所述连接器之间通过一个封装基板直接电连接且所述核心芯片和连接器的距离小于等于1 cm，所述调节参数中，a= 127. 51，b= -3.46，c=127.50，e=2.8。

12、与现有技术相比，本发明通过调制驱动器输出的调制信号实时调整调制信号幅度寄存器中的幅度控制参数，调整速度快，且调整时，依据双曲正切函数调整幅度控制参数，使得幅度控制参数可以围绕基准参数e对应的调节点进行精细调整，调整准确，可适用于核心芯片和光模块比较近的近距离光通信封装结构。