Перш чым зразумець тэхналогію PAM4, што такое тэхналогія мадуляцыі? Тэхналогія мадуляцыі - гэта тэхніка пераўтварэння сігналаў асноўнай паласы (неапрацаваных электрычных сігналаў) у сігналы перадачы. Для таго, каб забяспечыць эфектыўнасць сувязі і пераадолець праблемы пры перадачы сігналу на вялікія адлегласці, неабходна перадаць спектр сігналу ў высокачашчынны канал з дапамогай мадуляцыі для перадачы.
PAM4 - гэта метад мадуляцыі амплітуднай імпульснай мадуляцыі (PAM) чацвёртага парадку.
Сігнал PAM - папулярная тэхналогія перадачы сігналу пасля NRZ (без вяртання да нуля).
Сігнал NRZ выкарыстоўвае два ўзроўні сігналу, высокі і нізкі, для прадстаўлення 1 і 0 лічбавага лагічнага сігналу і можа перадаваць 1 біт лагічнай інфармацыі за такт.
Сігнал PAM4 выкарыстоўвае 4 розныя ўзроўні сігналу для перадачы сігналу, і кожны такт можа перадаваць 2 біта лагічнай інфармацыі, а менавіта 00, 01, 10 і 11.
Такім чынам, пры аднолькавых умовах хуткасці перадачы дадзеных, бітрэйт сігналу PAM4 у два разы перавышае бітрэйт сігналу NRZ, што падвойвае эфектыўнасць перадачы і эфектыўна зніжае выдаткі.
Тэхналогія PAM4 шырока выкарыстоўваецца ў галіне высакахуткаснага ўзаемасувязі сігналаў. У цяперашні час існуе модуль аптычнага прыёмаперадатчыка 400G на аснове тэхналогіі мадуляцыі PAM4 для цэнтра апрацоўкі дадзеных і модуль аптычнага прыёмаперадатчыка 50G на аснове тэхналогіі мадуляцыі PAM4 для сеткі ўзаемасувязі 5G.
Працэс рэалізацыі модуля аптычнага прыёмаперадатчыка 400G DML на аснове мадуляцыі PAM4 выглядае наступным чынам: пры перадачы адзінкавых сігналаў атрыманыя 16 каналаў электрычных сігналаў 25G NRZ паступаюць з блока электрычнага інтэрфейсу, папярэдне апрацоўваюцца працэсарам DSP, мадулююцца PAM4 і выводзіць 8 каналаў электрычных сігналаў 25G PAM4, якія загружаюцца ў чып драйвера. Высакахуткасныя электрычныя сігналы пераўтвараюцца ў 8 каналаў высакахуткасных аптычных сігналаў 50 Гбіт/с праз 8 каналаў лазераў, аб'яднаных мультыплексарам з падзелам даўжынь хваль, і сінтэзуюцца ў 1 канал высакахуткаснага аптычнага сігналу 400 Гбіт/с. Пры прыёме сігналаў блока атрыманы 1-канальны высакахуткасны аптычны сігнал 400G падаецца праз блок аптычнага інтэрфейсу, пераўтворыцца ў 8-канальны высакахуткасны аптычны сігнал 50 Гбіт/с праз дэмультыплексар, атрыманы аптычным прыёмнікам і пераўтвораны ў электрычны сігнал. Пасля аднаўлення тактавай частоты, узмацнення, выраўноўвання і дэмадуляцыі PAM4 чыпам апрацоўкі DSP электрычны сігнал пераўтворыцца ў 16 каналаў электрычнага сігналу 25G NRZ.
Прымяніць тэхналогію мадуляцыі PAM4 да аптычных модуляў 400 Гбіт/с. Аптычны модуль 400 Гбіт/с, заснаваны на мадуляцыі PAM4, можа паменшыць колькасць неабходных лазераў на перадаючым канцы і, адпаведна, паменшыць колькасць неабходных прымачоў на прыёмным канцы з-за выкарыстання метадаў мадуляцыі больш высокага парадку ў параўнанні з NRZ. Мадуляцыя PAM4 памяншае колькасць аптычных кампанентаў у аптычным модулі, што можа прынесці такія перавагі, як меншыя выдаткі на зборку, меншае энергаспажыванне і меншы памер упакоўкі.
Існуе попыт на аптычныя модулі 50 Гбіт/с у сетках перадачы і транзітных сетак 5G, і рашэнне, заснаванае на аптычных прыладах 25G і дапоўненае фарматам амплітуднай мадуляцыі імпульсаў PAM4, прынята для дасягнення патрабаванняў да нізкай кошту і высокай прапускной здольнасці.
Пры апісанні сігналаў PAM-4 важна звярнуць увагу на розніцу паміж хуткасцю перадачы і бітавай хуткасцю. Для традыцыйных сігналаў NRZ, паколькі адзін сімвал перадае адзін біт даных, бітрэйт і хуткасць перадачы аднолькавыя. Напрыклад, у 100G Ethernet з выкарыстаннем чатырох сігналаў 25,78125 Гбіт/с для перадачы хуткасць перадачы кожнага сігналу таксама роўная 25,78125 Гбіт/с, а чатыры сігналы забяспечваюць перадачу сігналу 100 Гбіт/с; Для сігналаў PAM-4, паколькі адзін сімвал перадае 2 біта даных, хуткасць перадачы ў бітах у два разы перавышае хуткасць перадачы. Напрыклад, пры выкарыстанні 4 каналаў сігналаў 26,5625 Гбіт/с для перадачы ў 200G Ethernet, бітрэйт на кожным канале складае 53,125 Гбіт/с, а 4 каналы сігналаў могуць дасягнуць перадачы сігналу 200 Гбіт/с. Для 400G Ethernet гэта можа быць дасягнута з дапамогай 8 каналаў сігналаў 26,5625 ГБад.
Час публікацыі: 2 студзеня 2025 г