Než se pustíme do technologie PAM4, co je modulační technologie? Modulační technologie je technika převodu signálů v základním pásmu (surových elektrických signálů) na přenosové signály. Aby byla zajištěna efektivita komunikace a překonány problémy s přenosem signálu na dlouhé vzdálenosti, je nutné pro přenos přenést spektrum signálu do vysokofrekvenčního kanálu pomocí modulace.
PAM4 je modulační technika s pulzní amplitudovou modulací (PAM) čtvrtého řádu.
Signál PAM je populární technologie přenosu signálu hned po NRZ (Non Return to Zero).
Signál NRZ používá dvě úrovně signálu, vysokou a nízkou, k reprezentaci 1 a 0 digitálního logického signálu a může přenášet 1 bit logické informace za hodinový cyklus.
Signál PAM4 používá pro přenos signálu 4 různé úrovně signálu a každý hodinový cyklus může přenášet 2 bity logické informace, a to 00, 01, 10 a 11.
Proto je za stejných podmínek přenosové rychlosti bitová rychlost signálu PAM4 dvojnásobná oproti signálu NRZ, což zdvojnásobuje účinnost přenosu a efektivně snižuje náklady.
Technologie PAM4 se široce používá v oblasti vysokorychlostního propojení signálů. V současné době existuje 400G optický transceiverový modul založený na modulační technologii PAM4 pro datová centra a 50G optický transceiverový modul založený na modulační technologii PAM4 pro propojovací sítě 5G.
Proces implementace optického transceiverového modulu 400G DML založeného na modulaci PAM4 je následující: při přenosu jednotkových signálů je z jednotky elektrického rozhraní vstupováno 16 kanálů elektrických signálů 25G NRZ, předzpracováno procesorem DSP, modulováno PAM4 a na výstupu je 8 kanálů elektrických signálů 25G PAM4, které jsou načteny do budicího čipu. Vysokorychlostní elektrické signály jsou převedeny na 8 kanálů vysokorychlostních optických signálů 50 Gb/s prostřednictvím 8 laserových kanálů, kombinovány multiplexorem s vlnovým dělením a syntetizovány do 1 kanálu vysokorychlostního optického signálu 400G. Při příjmu jednotkových signálů je přijatý 1kanálový vysokorychlostní optický signál 400G vstupován přes jednotku optického rozhraní, převeden demultiplexorem na 8kanálový vysokorychlostní optický signál 50 Gb/s, přijímán optickým přijímačem a převáděn na elektrický signál. Po obnovení hodinové frekvence, zesílení, vyrovnání a demodulaci PAM4 pomocí DSP procesoru je elektrický signál převeden na 16 kanálů elektrického signálu 25G NRZ.
Aplikujte modulační technologii PAM4 na optické moduly s rychlostí 400 Gb/s. Optický modul s rychlostí 400 Gb/s založený na modulaci PAM4 může snížit počet potřebných laserů na vysílací straně a odpovídajícím způsobem snížit počet potřebných přijímačů na přijímací straně díky použití modulačních technik vyššího řádu ve srovnání s NRZ. Modulace PAM4 snižuje počet optických komponent v optickém modulu, což může přinést výhody, jako jsou nižší náklady na montáž, snížená spotřeba energie a menší rozměry balení.
V přenosových a páteřních sítích 5G je poptávka po optických modulech s rychlostí 50 Gbit/s a pro dosažení požadavků na nízké náklady a vysokou šířku pásma bylo přijato řešení založené na optických zařízeních 25G a doplněné o formát pulzně amplitudové modulace PAM4.
Při popisu signálů PAM-4 je důležité věnovat pozornost rozdílu mezi přenosovou rychlostí a bitovou rychlostí. U tradičních signálů NRZ, protože jeden symbol přenáší jeden bit dat, je bitová rychlost a přenosová rychlost stejné. Například v síti 100G Ethernet, při použití čtyř signálů s rychlostí 25,78125 GBaud pro přenos, je bitová rychlost každého signálu také 25,78125 Gbps a čtyři signály dosahují přenosové rychlosti 100 Gbps; u signálů PAM-4, protože jeden symbol přenáší 2 bity dat, je přenášená bitová rychlost dvojnásobná. Například při použití 4 kanálů signálů s rychlostí 26,5625 GBaud pro přenos v síti 200G Ethernet je bitová rychlost na každém kanálu 53,125 Gbps a 4 kanály signálů mohou dosáhnout přenosové rychlosti 200 Gbps. U sítě 400G Ethernet lze toho dosáhnout s 8 kanály signálů s rychlostí 26,5625 GBaud.
Čas zveřejnění: 2. ledna 2025