Прежде чем разобраться в технологии PAM4, что такое технология модуляции? Технология модуляции — это метод преобразования сигналов основной полосы частот (необработанных электрических сигналов) в сигналы передачи. Чтобы обеспечить эффективность связи и преодолеть проблемы при передаче сигнала на большие расстояния, необходимо передать спектр сигнала в высокочастотный канал посредством модуляции для передачи.
PAM4 — это метод модуляции импульсно-амплитудной модуляции (PAM) четвертого порядка.
Сигнал PAM — это популярная технология передачи сигнала после NRZ (без возврата к нулю).
Сигнал NRZ использует два уровня сигнала, высокий и низкий, для представления 1 и 0 цифрового логического сигнала и может передавать 1 бит логической информации за такт.
Сигнал PAM4 использует 4 различных уровня сигнала для передачи сигнала, и каждый тактовый цикл может передавать 2 бита логической информации, а именно 00, 01, 10 и 11.
Таким образом, при одинаковых условиях скорости передачи данных скорость передачи сигнала PAM4 в два раза превышает скорость передачи сигнала NRZ, что удваивает эффективность передачи и эффективно снижает затраты.
Технология PAM4 широко используется в области высокоскоростной передачи сигналов. В настоящее время существует модуль оптического приемопередатчика 400G на основе технологии модуляции PAM4 для центров обработки данных и модуль оптического приемопередатчика 50G на основе технологии модуляции PAM4 для межсетевых сетей 5G.
Процесс реализации модуля оптического приемопередатчика 400G DML на основе модуляции PAM4 заключается в следующем: при передаче сигналов блока на вход из блока электрического интерфейса поступают полученные 16 каналов электрических сигналов 25G NRZ, предварительно обработанные процессором DSP, модулированные PAM4, и выводит 8 каналов электрических сигналов 25G PAM4, которые загружаются в чип драйвера. Высокоскоростные электрические сигналы преобразуются в 8 каналов высокоскоростных оптических сигналов со скоростью 50 Гбит/с через 8 каналов лазеров, объединяются мультиплексором с разделением по длине волны и синтезируются в 1 канал высокоскоростного выходного оптического сигнала 400G. При приеме сигналов устройства полученный 1-канальный высокоскоростной оптический сигнал 400G вводится через блок оптического интерфейса, преобразуется в 8-канальный высокоскоростной оптический сигнал 50 Гбит/с через демультиплексор, принимается оптическим приемником и преобразуется в электрический сигнал. После восстановления тактовой частоты, усиления, выравнивания и демодуляции PAM4 с помощью процессора DSP электрический сигнал преобразуется в 16 каналов электрического сигнала 25G NRZ.
Примените технологию модуляции PAM4 к оптическим модулям 400 Гбит/с. Оптический модуль 400 Гбит/с на основе модуляции PAM4 позволяет уменьшить количество необходимых лазеров на передающей стороне и, соответственно, уменьшить количество необходимых приемников на приемной стороне за счет использования методов модуляции более высокого порядка по сравнению с NRZ. Модуляция PAM4 уменьшает количество оптических компонентов в оптическом модуле, что может дать такие преимущества, как снижение затрат на сборку, снижение энергопотребления и меньший размер упаковки.
Существует спрос на оптические модули 50 Гбит/с в сетях передачи и транзитной связи 5G, и решение на основе оптических устройств 25G, дополненное форматом амплитудно-импульсной модуляции PAM4, принято для достижения требований к низкой стоимости и высокой пропускной способности.
При описании сигналов PAM-4 важно обратить внимание на разницу между скоростью передачи данных и скоростью передачи данных. Для традиционных сигналов NRZ, поскольку один символ передает один бит данных, скорость передачи данных и скорость передачи данных одинаковы. Например, в 100G Ethernet, где для передачи используются четыре сигнала по 25,78125 ГБод, скорость передачи каждого сигнала также составляет 25,78125Гбит/с, а четыре сигнала обеспечивают передачу сигнала со скоростью 100Гбит/с; Для сигналов PAM-4, поскольку один символ передает 2 бита данных, скорость передачи данных в два раза превышает скорость передачи данных. Например, при использовании 4 каналов сигналов со скоростью 26,5625 ГБод для передачи в Ethernet 200G скорость передачи данных на каждом канале составляет 53,125Гбит/с, а 4 канала сигналов могут обеспечить передачу сигнала 200Гбит/с. Для 400G Ethernet это может быть достигнуто с помощью 8 каналов сигналов со скоростью 26,5625 ГБод.
Время публикации: 02 января 2025 г.