Перш чым разабрацца ў тэхналогіі PAM4, што такое тэхналогія мадуляцыі? Тэхналогія мадуляцыі — гэта метад пераўтварэння сігналаў базавай паласы (неапрацаваных электрычных сігналаў) у сігналы перадачы. Каб забяспечыць эфектыўнасць сувязі і пераадолець праблемы 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 — гэта папулярная тэхналогія перадачы сігналаў пасля NRZ (Non Return to Zero — незварот 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 тактавы цыкл можа перадаваць 2 біты лагічнай інфармацыі, а менавіта 00, 01, 10 і 11.
Такім чынам, пры аднолькавых умовах хуткасці перадачы дадзеных хуткасць перадачы сігналу PAM4 удвая вышэйшая за хуткасць перадачы сігналу NRZ, што падвойвае эфектыўнасць перадачы і эфектыўна зніжае выдаткі.
Тэхналогія PAM4 шырока выкарыстоўваецца ў галіне высакахуткасных сігнальных узаемасувяз. У цяперашні час існуе аптычны прыёмаперадатчык-модуль 400G на аснове тэхналогіі мадуляцыі PAM4 для цэнтраў апрацоўкі дадзеных і аптычны прыёмаперадатчык-модуль 50G на аснове тэхналогіі мадуляцыі PAM4 для сетак узаемасувязі 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 выходзяць 8 каналаў электрычных сігналаў 25G PAM4, якія загружаюцца на мікрасхему драйвера. Высокахуткасныя электрычныя сігналы пераўтвараюцца ў 8 каналаў высакахуткасных аптычных сігналаў 50 Гбіт/с праз 8 лазерных каналаў, аб'ядноўваюцца мультыплексарам з падзелам даўжынь хваль і сінтэзуюцца ў 1 канал высакахуткаснага аптычнага сігналу 400 Гбіт/с. Пры прыёме адзінкавых сігналаў атрыманы 1-канальны высакахуткасны аптычны сігнал 400 Гбіт/с паступае праз блок аптычнага інтэрфейсу, пераўтвараецца ў 8-канальны высакахуткасны аптычны сігнал 50 Гбіт/с праз дэмультыплексар, прымаецца аптычным прыёмнікам і пераўтвараецца ў электрычны сігнал. Пасля аднаўлення тактавай частоты, узмацнення, эквалізацыі і дэмадуляцыі PAM4 з дапамогай мікрасхемы апрацоўкі DSP электрычны сігнал пераўтвараецца ў 16 каналаў электрычнага сігналу 25G NRZ.
Ужыванне тэхналогіі мадуляцыі PAM4 для аптычных модуляў 400 Гбіт/с. Аптычны модуль 400 Гбіт/с на аснове мадуляцыі PAM4 можа паменшыць колькасць неабходных лазераў на перадаючым канцы і, адпаведна, паменшыць колькасць неабходных прыёмнікаў на прыёмным канцы дзякуючы выкарыстанню метадаў мадуляцыі вышэйшага парадку ў параўнанні з NRZ. Мадуляцыя PAM4 памяншае колькасць аптычных кампанентаў у аптычным модулі, што можа прынесці такія перавагі, як зніжэнне выдаткаў на зборку, зніжэнне спажывання энергіі і меншы памер упакоўкі.
Існуе попыт на аптычныя модулі з прапускной здольнасцю 50 Гбіт/с у сетках перадачы і магістральных перадачах 5G, і для дасягнення патрабаванняў да нізкай кошту і высокай прапускной здольнасці выкарыстоўваецца рашэнне на аснове аптычных прылад 25G і дапоўненае фарматам імпульснай амплітуднай мадуляцыі PAM4.
Пры апісанні сігналаў PAM-4 важна звярнуць увагу на розніцу паміж хуткасцю перадачы ў бодах і хуткасцю перадачы ў бітах. Для традыцыйных сігналаў NRZ, паколькі адзін сімвал перадае адзін біт дадзеных, хуткасць перадачы ў бітах і хуткасць перадачы ў бодах аднолькавыя. Напрыклад, у 100G Ethernet, выкарыстоўваючы чатыры сігналы з хуткасцю перадачы 25,78125 Гбіт/с, хуткасць перадачы кожнага сігнала таксама складае 25,78125 Гбіт/с, і чатыры сігналы дасягаюць хуткасці перадачы сігналу 100 Гбіт/с; для сігналаў PAM-4, паколькі адзін сімвал перадае 2 біты дадзеных, хуткасць перадачы ў бітах удвая перавышае хуткасць перадачы. Напрыклад, выкарыстоўваючы 4 каналы сігналаў з хуткасцю перадачы 26,5625 Гбіт/с для перадачы ў 200G Ethernet, хуткасць перадачы ў бітах кожнага канала складае 53,125 Гбіт/с, і 4 каналы сігналаў могуць дасягнуць хуткасці перадачы сігналу 200 Гбіт/с. Для 400G Ethernet гэта можа быць дасягнута з 8 каналамі сігналаў з хуткасцю перадачы 26,5625 Гбіт/с.
Час публікацыі: 02 студзеня 2025 г.