Før vi forstår PAM4-teknologi, hva er modulasjonsteknologi? Modulasjonsteknologi er teknikken for å konvertere basebåndsignaler (rå elektriske signaler) til transmisjonssignaler. For å sikre kommunikasjonseffektivitet og overvinne problemer i langdistanse signaloverføring, er det nødvendig å overføre signalspekteret til en høyfrekvent kanal gjennom modulering for overføring.
PAM4 er en fjerdeordens pulsamplitudemodulasjon (PAM) modulasjonsteknikk.
PAM-signal er en populær signaloverføringsteknologi etter NRZ (Non Return to Zero).
NRZ-signalet bruker to signalnivåer, høyt og lavt, for å representere 1 og 0 i det digitale logiske signalet, og kan overføre 1 bit med logisk informasjon per klokkesyklus.
PAM4-signalet bruker 4 forskjellige signalnivåer for signaloverføring, og hver klokkesyklus kan overføre 2 bits med logisk informasjon, nemlig 00, 01, 10 og 11.
Derfor, under de samme baudrateforholdene, er bithastigheten til PAM4-signalet dobbelt så høy som for NRZ-signalet, noe som dobler overføringseffektiviteten og effektivt reduserer kostnadene.
PAM4-teknologi har blitt mye brukt innen høyhastighets signalforbindelse. For tiden finnes det 400G optiske transceivermoduler basert på PAM4-modulasjonsteknologi for datasentre og 50G optiske transceivermoduler basert på PAM4-modulasjonsteknologi for 5G-forbindelsesnettverk.
Implementeringsprosessen for den optiske transceivermodulen 400G DML basert på PAM4-modulering er som følger: Når enhetssignaler sendes, mates de mottatte 16 kanalene med 25G NRZ-elektriske signalene inn fra den elektriske grensesnittsenheten, forhåndsbehandles av DSP-prosessoren, PAM4-moduleres og sendes ut med 8 kanaler med 25G PAM4-elektriske signaler, som lastes inn på driverbrikken. De høyhastighets elektriske signalene konverteres til 8 kanaler med 50 Gbps høyhastighetsoptiske signaler gjennom 8 laserkanaler, kombinert av en bølgelengdemultiplekser og syntetisert til 1 kanal med 400G høyhastighetsoptisk signalutgang. Når enhetssignaler mottas, mates det mottatte 1-kanals 400G høyhastighetsoptiske signalet inn gjennom den optiske grensesnittsenheten, konverteres til et 8-kanals 50 Gbps høyhastighetsoptisk signal gjennom en demultiplekser, mottas av en optisk mottaker og konverteres til et elektrisk signal. Etter klokkegjenoppretting, forsterkning, utjevning og PAM4-demodulering av en DSP-prosesseringsbrikke, konverteres det elektriske signalet til 16 kanaler med 25G NRZ-elektrisk signal.
Bruk PAM4-modulasjonsteknologi på 400 Gb/s optiske moduler. Den optiske 400 Gb/s-modulen basert på PAM4-modulasjon kan redusere antallet nødvendige lasere i sendeenden og tilsvarende redusere antallet nødvendige mottakere i mottakerenden på grunn av bruk av høyereordens modulasjonsteknikker sammenlignet med NRZ. PAM4-modulasjon reduserer antallet optiske komponenter i den optiske modulen, noe som kan gi fordeler som lavere monteringskostnader, redusert strømforbruk og mindre pakningsstørrelse.
Det er etterspørsel etter 50 Gbit/s optiske moduler i 5G-overførings- og backhaul-nettverk, og en løsning basert på 25G optiske enheter og supplert med PAM4 pulsamplitudemodulasjonsformat er tatt i bruk for å oppnå lave kostnader og høye båndbreddekrav.
Når man beskriver PAM-4-signaler, er det viktig å være oppmerksom på forskjellen mellom baudrate og bitrate. For tradisjonelle NRZ-signaler, siden ett symbol overfører én bit med data, er bitraten og baudraten den samme. For eksempel, i 100G Ethernet, med fire 25,78125 GBaud-signaler for overføring, er bitraten på hvert signal også 25,78125 Gbps, og de fire signalene oppnår 100 Gbps signaloverføring. For PAM-4-signaler, siden ett symbol overfører 2 bits med data, er bitraten som kan overføres dobbelt så høy som baudraten. For eksempel, med 4 kanaler med 26,5625 GBaud-signaler for overføring i 200G Ethernet, er bitraten på hver kanal 53,125 Gbps, og 4 kanaler med signaler kan oppnå 200 Gbps signaloverføring. For 400G Ethernet kan det oppnås med 8 kanaler med 26,5625 GBaud-signaler.
Publisert: 02.01.2025