Перш ніж зрозуміти технологію PAM4, що таке технологія модуляції? Технологія модуляції — це техніка перетворення сигналів базової смуги (необроблених електричних сигналів) у сигнали передачі. Щоб забезпечити ефективність зв'язку та подолати проблеми при передачі сигналу на великі відстані, необхідно передати спектр сигналу у високочастотний канал за допомогою модуляції для передачі.
PAM4 — це метод модуляції амплітудної імпульсної модуляції (PAM) четвертого порядку.
Сигнал PAM є популярною технологією передачі сигналу після NRZ (без повернення до нуля).
Сигнал NRZ використовує два рівні сигналу, високий і низький, для представлення 1 і 0 цифрового логічного сигналу, і може передавати 1 біт логічної інформації за такт.
Сигнал PAM4 використовує 4 різні рівні сигналу для передачі сигналу, і кожен такт може передавати 2 біти логічної інформації, а саме 00, 01, 10 і 11.
Таким чином, за однакових умов швидкості передачі даних, бітова швидкість сигналу PAM4 вдвічі перевищує швидкість сигналу NRZ, що подвоює ефективність передачі та ефективно знижує витрати.
Технологія PAM4 широко використовується в області високошвидкісного з'єднання сигналів. На даний момент існує модуль оптичного приймача 400G на основі технології модуляції PAM4 для центру обробки даних і модуль оптичного приймача 50G на основі технології модуляції PAM4 для мережі з’єднання 5G.
Процес реалізації оптичного приймально-передавального модуля 400G DML на основі модуляції PAM4 виглядає наступним чином: при передачі одиничних сигналів отримані 16 каналів електричних сигналів 25G NRZ надходять з блоку електричного інтерфейсу, попередньо оброблені процесором DSP, модульовані PAM4 і виводить 8 каналів електричних сигналів 25G PAM4, які завантажуються на мікросхему драйвера. Високошвидкісні електричні сигнали перетворюються у 8 каналів високошвидкісних оптичних сигналів 50 Гбіт/с за допомогою 8 каналів лазерів, об’єднаних мультиплексором з розділенням довжин хвиль, і синтезуються в 1 канал високошвидкісного оптичного вихідного сигналу 400 Гбіт. Під час прийому сигналів пристрою отриманий 1-канальний високошвидкісний оптичний сигнал 400G надходить через блок оптичного інтерфейсу, перетворюється на 8-канальний високошвидкісний оптичний сигнал 50 Гбіт/с через демультиплексор, приймається оптичним приймачем і перетворюється в електричний сигнал. Після відновлення тактової частоти, підсилення, вирівнювання та демодуляції PAM4 мікросхемою обробки DSP електричний сигнал перетворюється на 16 каналів електричного сигналу 25G NRZ.
Застосуйте технологію модуляції PAM4 до оптичних модулів 400 Гбіт/с. Оптичний модуль 400 Гбіт/с на основі модуляції PAM4 може зменшити кількість необхідних лазерів на передавальній стороні та, відповідно, зменшити кількість необхідних приймачів на приймальній стороні завдяки використанню методів модуляції вищого порядку порівняно з NRZ. Модуляція PAM4 зменшує кількість оптичних компонентів в оптичному модулі, що може принести такі переваги, як зниження вартості складання, зниження споживання енергії та менший розмір упаковки.
Існує попит на оптичні модулі 50 Гбіт/с у мережах передачі та транзитного зв’язку 5G, і рішення, засноване на оптичних пристроях 25G і доповнене форматом амплітудної імпульсної модуляції PAM4, прийнято для досягнення вимог щодо низької вартості та високої пропускної здатності.
Описуючи сигнали PAM-4, важливо звернути увагу на різницю між швидкістю передачі даних і бітовою швидкістю. Для традиційних сигналів NRZ, оскільки один символ передає один біт даних, бітрейт і швидкість передачі однакові. Наприклад, у 100G Ethernet із використанням чотирьох сигналів 25,78125 Гбіт/с для передачі, швидкість передачі даних для кожного сигналу також становить 25,78125 Гбіт/с, а чотири сигнали забезпечують передачу сигналу 100 Гбіт/с; Для сигналів PAM-4, оскільки один символ передає 2 біти даних, бітова швидкість, яку можна передати, у два рази перевищує швидкість передачі даних. Наприклад, використовуючи 4 канали сигналів 26,5625 Гбіт/с для передачі в 200G Ethernet, швидкість передачі даних на кожному каналі становить 53,125 Гбіт/с, а 4 канали сигналів можуть досягти передачі сигналу 200 Гбіт/с. Для 400G Ethernet цього можна досягти за допомогою 8 каналів сигналів 26,5625 Гбод.
Час публікації: 02 січня 2025 р