Πριν κατανοήσουμε την τεχνολογία PAM4, τι είναι η τεχνολογία διαμόρφωσης; Η τεχνολογία διαμόρφωσης είναι η τεχνική μετατροπής των σημάτων βασικής ζώνης (ακατέργαστων ηλεκτρικών σημάτων) σε σήματα μετάδοσης. Προκειμένου να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας και να ξεπεραστούν τα προβλήματα στη μετάδοση σήματος σε μεγάλες αποστάσεις, είναι απαραίτητο να μεταφερθεί το φάσμα σήματος σε ένα κανάλι υψηλής συχνότητας μέσω διαμόρφωσης για μετάδοση.
Η PAM4 είναι μια τεχνική διαμόρφωσης πλάτους παλμού τέταρτης τάξης (PAM).
Το σήμα PAM είναι μια δημοφιλής τεχνολογία μετάδοσης σήματος μετά το NRZ (Non Return to Zero).
Το σήμα NRZ χρησιμοποιεί δύο επίπεδα σήματος, υψηλό και χαμηλό, για να αναπαραστήσει το 1 και το 0 του ψηφιακού λογικού σήματος και μπορεί να μεταδώσει 1 bit λογικής πληροφορίας ανά κύκλο ρολογιού.
Το σήμα PAM4 χρησιμοποιεί 4 διαφορετικά επίπεδα σήματος για τη μετάδοση σήματος και κάθε κύκλος ρολογιού μπορεί να μεταδώσει 2 bits λογικής πληροφορίας, συγκεκριμένα 00, 01, 10 και 11.
Επομένως, υπό τις ίδιες συνθήκες ρυθμού baud, ο ρυθμός μετάδοσης bit του σήματος PAM4 είναι διπλάσιος από αυτόν του σήματος NRZ, γεγονός που διπλασιάζει την απόδοση μετάδοσης και μειώνει αποτελεσματικά το κόστος.
Η τεχνολογία PAM4 έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της διασύνδεσης σήματος υψηλής ταχύτητας. Προς το παρόν, υπάρχουν μονάδες οπτικού πομποδέκτη 400G που βασίζονται στην τεχνολογία διαμόρφωσης PAM4 για κέντρα δεδομένων και μονάδες οπτικού πομποδέκτη 50G που βασίζονται στην τεχνολογία διαμόρφωσης PAM4 για δίκτυα διασύνδεσης 5G.
Η διαδικασία υλοποίησης της μονάδας οπτικού πομποδέκτη 400G DML που βασίζεται στη διαμόρφωση PAM4 έχει ως εξής: κατά τη μετάδοση σημάτων μονάδας, τα λαμβανόμενα 16 κανάλια ηλεκτρικών σημάτων 25G NRZ εισάγονται από τη μονάδα ηλεκτρικής διεπαφής, προεπεξεργάζονται από τον επεξεργαστή DSP, διαμορφώνονται με PAM4 και εξάγονται 8 κανάλια ηλεκτρικών σημάτων 25G PAM4, τα οποία φορτώνονται στο τσιπ του οδηγού. Τα ηλεκτρικά σήματα υψηλής ταχύτητας μετατρέπονται σε 8 κανάλια οπτικών σημάτων υψηλής ταχύτητας 50Gbps μέσω 8 καναλιών λέιζερ, συνδυάζονται από έναν πολυπλέκτη διαίρεσης μήκους κύματος και συντίθενται σε 1 κανάλι εξόδου οπτικού σήματος υψηλής ταχύτητας 400G. Κατά τη λήψη σημάτων μονάδας, το λαμβανόμενο οπτικό σήμα υψηλής ταχύτητας 400G 1 καναλιού εισάγεται μέσω της μονάδας οπτικής διεπαφής, μετατρέπεται σε οπτικό σήμα υψηλής ταχύτητας 50Gbps 8 καναλιών μέσω ενός αποπολυπλέκτη, λαμβάνεται από έναν οπτικό δέκτη και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα. Μετά την ανάκτηση του ρολογιού, την ενίσχυση, την εξίσωση και την αποδιαμόρφωση PAM4 από ένα τσιπ επεξεργασίας DSP, το ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται σε 16 κανάλια ηλεκτρικού σήματος 25G NRZ.
Εφαρμογή τεχνολογίας διαμόρφωσης PAM4 σε οπτικές μονάδες 400Gb/s. Η οπτική μονάδα 400Gb/s που βασίζεται στη διαμόρφωση PAM4 μπορεί να μειώσει τον αριθμό των απαιτούμενων λέιζερ στο άκρο μετάδοσης και αντίστοιχα να μειώσει τον αριθμό των απαιτούμενων δεκτών στο άκρο λήψης λόγω της χρήσης τεχνικών διαμόρφωσης υψηλότερης τάξης σε σύγκριση με την NRZ. Η διαμόρφωση PAM4 μειώνει τον αριθμό των οπτικών εξαρτημάτων στην οπτική μονάδα, γεγονός που μπορεί να προσφέρει πλεονεκτήματα όπως χαμηλότερο κόστος συναρμολόγησης, μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και μικρότερο μέγεθος συσκευασίας.
Υπάρχει ζήτηση για οπτικές μονάδες 50Gbit/s σε δίκτυα μετάδοσης και backhaul 5G, και υιοθετείται μια λύση που βασίζεται σε οπτικές συσκευές 25G και συμπληρώνεται από τη μορφή διαμόρφωσης πλάτους παλμού PAM4 για την επίτευξη απαιτήσεων χαμηλού κόστους και υψηλού εύρους ζώνης.
Κατά την περιγραφή σημάτων PAM-4, είναι σημαντικό να δοθεί προσοχή στη διαφορά μεταξύ του ρυθμού baud και του ρυθμού bit. Για τα παραδοσιακά σήματα NRZ, επειδή ένα σύμβολο μεταδίδει ένα bit δεδομένων, ο ρυθμός bit και ο ρυθμός baud είναι οι ίδιοι. Για παράδειγμα, στο 100G Ethernet, χρησιμοποιώντας τέσσερα σήματα 25,78125GBaud για μετάδοση, ο ρυθμός bit σε κάθε σήμα είναι επίσης 25,78125Gbps και τα τέσσερα σήματα επιτυγχάνουν μετάδοση σήματος 100Gbps. Για τα σήματα PAM-4, επειδή ένα σύμβολο μεταδίδει 2 bit δεδομένων, ο ρυθμός bit που μπορεί να μεταδοθεί είναι διπλάσιος από τον ρυθμό baud. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας 4 κανάλια σημάτων 26,5625GBaud για μετάδοση στο 200G Ethernet, ο ρυθμός bit σε κάθε κανάλι είναι 53,125Gbps και 4 κανάλια σημάτων μπορούν να επιτύχουν μετάδοση σήματος 200Gbps. Για το 400G Ethernet, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με 8 κανάλια σημάτων 26,5625 GBaud.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Ιανουαρίου 2025