Antes de entender a tecnologia PAM4, o que é tecnologia de modulação? A tecnologia de modulação é a técnica de conversão de sinais de banda base (sinais elétricos brutos) em sinais de transmissão. Para garantir a eficácia da comunicação e superar problemas na transmissão de sinais de longa distância, é necessário transferir o espectro do sinal para um canal de alta frequência por meio da modulação para transmissão.
PAM4 é uma técnica de modulação de amplitude de pulso (PAM) de quarta ordem.
O sinal PAM é uma tecnologia popular de transmissão de sinal depois do NRZ (Non Return to Zero).
O sinal NRZ usa dois níveis de sinal, alto e baixo, para representar 1 e 0 do sinal lógico digital e pode transmitir 1 bit de informação lógica por ciclo de clock.
O sinal PAM4 usa 4 níveis de sinal diferentes para transmissão de sinal, e cada ciclo de clock pode transmitir 2 bits de informação lógica, ou seja, 00, 01, 10 e 11.
Portanto, sob as mesmas condições de taxa de transmissão, a taxa de bits do sinal PAM4 é o dobro da do sinal NRZ, o que dobra a eficiência da transmissão e reduz efetivamente os custos.
A tecnologia PAM4 tem sido amplamente utilizada na área de interconexão de sinais de alta velocidade. Atualmente, existem módulos transceptores ópticos de 400G baseados na tecnologia de modulação PAM4 para data centers e módulos transceptores ópticos de 50G baseados na tecnologia de modulação PAM4 para redes de interconexão 5G.
O processo de implementação do módulo transceptor óptico DML 400G baseado na modulação PAM4 é o seguinte: ao transmitir sinais unitários, os 16 canais recebidos de sinais elétricos 25G NRZ são inseridos na unidade de interface elétrica, pré-processados pelo processador DSP, modulados em PAM4, e emitem 8 canais de sinais elétricos 25G PAM4, que são carregados no chip driver. Os sinais elétricos de alta velocidade são convertidos em 8 canais de sinais ópticos de alta velocidade de 50Gbps por meio de 8 canais de lasers, combinados por um multiplexador por divisão de comprimento de onda, e sintetizados em 1 canal de saída de sinal óptico de alta velocidade 400G. Ao receber sinais unitários, o sinal óptico de alta velocidade 400G recebido de 1 canal é inserido na unidade de interface óptica, convertido em sinal óptico de alta velocidade de 50Gbps por meio de um demultiplexador, recebido por um receptor óptico e convertido em um sinal elétrico. Após a recuperação do clock, amplificação, equalização e demodulação PAM4 por um chip de processamento DSP, o sinal elétrico é convertido em 16 canais de sinal elétrico 25G NRZ.
Aplicação da tecnologia de modulação PAM4 em módulos ópticos de 400 Gb/s. O módulo óptico de 400 Gb/s baseado na modulação PAM4 pode reduzir o número de lasers necessários na extremidade transmissora e, consequentemente, o número de receptores necessários na extremidade receptora, devido ao uso de técnicas de modulação de ordem superior em comparação com a NRZ. A modulação PAM4 reduz o número de componentes ópticos no módulo óptico, o que pode trazer vantagens como menores custos de montagem, menor consumo de energia e menor tamanho de encapsulamento.
Há uma demanda por módulos ópticos de 50 Gbit/s em redes de transmissão e backhaul 5G, e uma solução baseada em dispositivos ópticos 25G e complementada pelo formato de modulação de amplitude de pulso PAM4 é adotada para atingir requisitos de baixo custo e alta largura de banda.
Ao descrever sinais PAM-4, é importante prestar atenção à diferença entre taxa de transmissão e taxa de bits. Para sinais NRZ tradicionais, como um símbolo transmite um bit de dados, a taxa de bits e a taxa de transmissão são as mesmas. Por exemplo, em Ethernet 100G, usando quatro sinais de 25,78125 GBaud para transmissão, a taxa de bits em cada sinal também é de 25,78125 Gbps, e os quatro sinais alcançam a transmissão do sinal de 100 Gbps; Para sinais PAM-4, como um símbolo transmite 2 bits de dados, a taxa de bits que pode ser transmitida é o dobro da taxa de transmissão. Por exemplo, usando 4 canais de sinais de 26,5625 GBaud para transmissão em Ethernet 200G, a taxa de bits em cada canal é de 53,125 Gbps, e 4 canais de sinais podem alcançar a transmissão do sinal de 200 Gbps. Para Ethernet 400G, isso pode ser alcançado com 8 canais de sinais de 26,5625 GBaud.
Horário da publicação: 02/01/2025