Ennen kuin ymmärrämme PAM4-teknologian, mitä modulaatioteknologia on? Modulaatioteknologia on tekniikka, jolla kantataajuussignaalit (raakat sähköiset signaalit) muunnetaan lähetyssignaaleiksi. Viestinnän tehokkuuden varmistamiseksi ja pitkän matkan signaalinsiirron ongelmien ratkaisemiseksi on tarpeen siirtää signaalispektri korkeataajuuskanavalle moduloinnin avulla lähetystä varten.
PAM4 on neljännen asteen pulssiamplitudimodulaatio (PAM) -modulaatiotekniikka.
PAM-signaali on suosittu signaalinsiirtotekniikka NRZ:n (Non Return to Zero) jälkeen.
NRZ-signaali käyttää kahta signaalitasoa, korkeaa ja matalaa, edustamaan digitaalisen logiikkasignaalin 1:tä ja 0:aa, ja se voi lähettää yhden bitin logiikkatietoa kellojaksoa kohden.
PAM4-signaali käyttää signaalin lähettämiseen neljää eri signaalitasoa, ja jokainen kellojakso voi lähettää kaksi bittiä logiikkatietoa, nimittäin 00, 01, 10 ja 11.
Siksi samoissa baudinopeusolosuhteissa PAM4-signaalin bittinopeus on kaksinkertainen NRZ-signaaliin verrattuna, mikä kaksinkertaistaa lähetystehokkuuden ja alentaa tehokkaasti kustannuksia.
PAM4-teknologiaa on käytetty laajalti suurnopeussignaalien yhteenliittämisen alalla. Tällä hetkellä datakeskuksiin on saatavilla 400G:n optisia lähetin-vastaanotinmoduuleja, jotka perustuvat PAM4-modulointiteknologiaan, ja 5G-yhteenliittämisverkkoihin 50G:n optisia lähetin-vastaanotinmoduuleja, jotka perustuvat PAM4-modulointiteknologiaan.
PAM4-modulaatioon perustuvan 400G DML -optisen lähetin-vastaanotinmoduulin toteutusprosessi on seuraava: yksikkösignaaleja lähetettäessä vastaanotetut 16 kanavaa 25G NRZ -sähkösignaaleja syötetään sähköisestä liitäntäyksiköstä, DSP-prosessori esikäsittelee ne, PAM4-moduloi ne ja lähettävät ulos 8 kanavaa 25G PAM4 -sähkösignaaleja, jotka ladataan ohjainpiirille. Nopeat sähköiset signaalit muunnetaan 8 kanavaksi 50 Gbps:n nopeita optisia signaaleja 8 laserkanavan kautta, yhdistetään aallonpituusjakoisella multiplekserillä ja syntetisoidaan 1 kanavaksi 400 G:n nopeaa optista signaalia. Yksikkösignaaleja vastaanotettaessa vastaanotettu 1-kanavainen 400 G:n nopea optinen signaali syötetään optisen liitäntäyksikön kautta, muunnetaan 8-kanavaiseksi 50 Gbps:n nopeaksi optiseksi signaaliksi demultiplekserin kautta, vastaanotetaan optisella vastaanottimella ja muunnetaan sähköiseksi signaaliksi. Kellotaajuuden palautuksen, vahvistuksen, ekvalisoinnin ja DSP-prosessointisirun suorittaman PAM4-demoduloinnin jälkeen sähköinen signaali muunnetaan 16-kanavaiseksi 25G NRZ -sähköiseksi signaaliksi.
Käytä PAM4-modulaatiotekniikkaa 400 Gb/s optisissa moduuleissa. PAM4-modulaatioon perustuva 400 Gb/s optinen moduuli voi vähentää lähetyspäässä tarvittavien lasereiden määrää ja vastaavasti vähentää vastaanottopäässä tarvittavien vastaanottimien määrää korkeamman asteen modulaatiotekniikoiden ansiosta verrattuna NRZ:ään. PAM4-modulaatio vähentää optisten komponenttien määrää optisessa moduulissa, mikä voi tuoda etuja, kuten alhaisemmat kokoonpanokustannukset, pienemmän virrankulutuksen ja pienemmän pakkauskoon.
5G-siirto- ja runkoverkkojen 50 Gbit/s optisille moduuleille on kysyntää, ja 25G-optisiin laitteisiin perustuvaa ratkaisua, jota täydentää PAM4-pulssiamplitudimodulaatioformaatti, käytetään edullisten ja suurten kaistanleveysvaatimusten saavuttamiseksi.
PAM-4-signaaleja kuvattaessa on tärkeää kiinnittää huomiota baudinopeuden ja bittinopeuden väliseen eroon. Perinteisissä NRZ-signaaleissa, koska yksi symboli lähettää yhden bitin dataa, bittinopeus ja baudinopeus ovat samat. Esimerkiksi 100G Ethernetissä, käyttämällä neljää 25,78125 Gbaud-signaalia lähetykseen, kunkin signaalin bittinopeus on myös 25,78125 Gbps, ja neljällä signaalilla saavutetaan 100 Gbps:n signaalinsiirto. PAM-4-signaaleissa, koska yksi symboli lähettää kaksi bittiä dataa, lähetettävä bittinopeus on kaksinkertainen baudinopeuden verrattuna. Esimerkiksi käytettäessä neljää 26,5625 Gbaud-signaalikanavaa 200G Ethernetissä, kunkin kanavan bittinopeus on 53,125 Gbps, ja neljällä signaalikanavalla voidaan saavuttaa 200 Gbps:n signaalinsiirto. 400G Ethernetissä tämä voidaan saavuttaa kahdeksalla 26,5625 Gbaud-signaalikanavalla.
Julkaisun aika: 02.01.2025