Прежде чем понимать технологию PAM4, что такое технология модуляции? Технология модуляции — это метод преобразования сигналов основной полосы (сырых электрических сигналов) в сигналы передачи. Для обеспечения эффективности связи и преодоления проблем при передаче сигнала на большие расстояния необходимо перенести спектр сигнала в высокочастотный канал посредством модуляции для передачи.
PAM4 — это метод амплитудно-импульсной модуляции (PAM) четвертого порядка.
Сигнал PAM — 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 тактовый цикл.
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 тех же условиях скорости передачи данных скорость передачи данных сигнала PAM4 в два раза выше, чем у сигнала NRZ, что вдвое увеличивает эффективность передачи и существенно снижает затраты.
Технология PAM4 широко используется в области высокоскоростного соединения сигналов. В настоящее время существуют оптические приемопередающие модули 400G на основе технологии модуляции PAM4 для центров обработки данных и оптические приемопередающие модули 50G на основе технологии модуляции PAM4 для сетей соединения 5G.
Процесс реализации модуля оптического приемопередатчика 400G DML на основе модуляции PAM4 выглядит следующим образом: при передаче сигналов блока принятые 16 каналов электрических сигналов 25G NRZ вводятся из блока электрического интерфейса, предварительно обрабатываются процессором DSP, модулируются PAM4 и выводятся 8 каналов электрических сигналов 25G PAM4, которые загружаются в микросхему драйвера. Высокоскоростные электрические сигналы преобразуются в 8 каналов высокоскоростных оптических сигналов 50 Гбит/с через 8 каналов лазеров, объединяются мультиплексором с разделением по длине волны и синтезируются в 1 канал высокоскоростного оптического сигнала 400G на выходе. При приеме сигналов блока принятый 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 микросхемы обработки DSP электрический сигнал преобразуется в 16 каналов электрического сигнала 25G NRZ.
Применить технологию модуляции PAM4 к оптическим модулям 400 Гбит/с. Оптический модуль 400 Гбит/с на основе модуляции PAM4 может сократить количество требуемых лазеров на передающем конце и соответственно сократить количество требуемых приемников на приемном конце за счет использования методов модуляции более высокого порядка по сравнению с NRZ. Модуляция PAM4 сокращает количество оптических компонентов в оптическом модуле, что может дать такие преимущества, как более низкие затраты на сборку, сниженное энергопотребление и меньший размер упаковки.
Существует спрос на оптические модули 50 Гбит/с в сетях передачи и транзитных сетях 5G, и для достижения низких затрат и высоких требований к пропускной способности принято решение на основе оптических устройств 25G, дополненное форматом амплитудно-импульсной модуляции PAM4.
При описании сигналов PAM-4 важно обратить внимание на разницу между скоростью передачи данных и битовой скоростью. Для традиционных сигналов NRZ, поскольку один символ передает один бит данных, битовая скорость и скорость передачи данных одинаковы. Например, в 100G Ethernet при использовании четырех сигналов по 25,78125 ГБод для передачи битовая скорость каждого сигнала также составляет 25,78125 Гбит/с, и четыре сигнала достигают передачи сигнала со скоростью 100 Гбит/с; Для сигналов PAM-4, поскольку один символ передает 2 бита данных, битовая скорость, которая может быть передана, в два раза превышает скорость передачи данных. Например, при использовании 4 каналов сигналов по 26,5625 ГБод для передачи в 200G Ethernet битовая скорость каждого канала составляет 53,125 Гбит/с, и 4 канала сигналов могут достичь передачи сигнала со скоростью 200 Гбит/с. Для Ethernet 400G этого можно добиться с помощью 8 каналов сигналов 26,5625 Гбод.
Время публикации: 02.01.2025