Prima di comprendere la tecnologia PAM4, cos'è la tecnologia di modulazione? La tecnologia di modulazione è la tecnica di conversione dei segnali in banda base (segnali elettrici grezzi) in segnali di trasmissione. Per garantire l'efficacia della comunicazione e superare i problemi nella trasmissione del segnale a lunga distanza, è necessario trasferire lo spettro del segnale a un canale ad alta frequenza tramite modulazione.
PAM4 è una tecnica di modulazione di ampiezza di impulso (PAM) del quarto ordine.
Il segnale PAM è una tecnologia di trasmissione del segnale molto diffusa dopo NRZ (Non Return to Zero).
Il segnale NRZ utilizza due livelli di segnale, alto e basso, per rappresentare 1 e 0 del segnale logico digitale e può trasmettere 1 bit di informazioni logiche per ciclo di clock.
Il segnale PAM4 utilizza 4 diversi livelli di segnale per la trasmissione e ogni ciclo di clock può trasmettere 2 bit di informazioni logiche, ovvero 00, 01, 10 e 11.
Pertanto, nelle stesse condizioni di baud rate, il bit rate del segnale PAM4 è il doppio di quello del segnale NRZ, il che raddoppia l'efficienza di trasmissione e riduce efficacemente i costi.
La tecnologia PAM4 è ampiamente utilizzata nel campo dell'interconnessione di segnali ad alta velocità. Attualmente, sono disponibili moduli transceiver ottici da 400G basati sulla tecnologia di modulazione PAM4 per i data center e moduli transceiver ottici da 50G basati sulla tecnologia di modulazione PAM4 per le reti di interconnessione 5G.
Il processo di implementazione del modulo transceiver ottico DML 400G basato sulla modulazione PAM4 è il seguente: durante la trasmissione dei segnali unitari, i 16 canali di segnali elettrici NRZ 25G ricevuti vengono immessi dall'unità di interfaccia elettrica, preelaborati dal processore DSP, modulati PAM4 e generano 8 canali di segnali elettrici PAM4 25G, che vengono caricati sul chip driver. I segnali elettrici ad alta velocità vengono convertiti in 8 canali di segnali ottici ad alta velocità a 50 Gbps attraverso 8 canali laser, combinati da un multiplexer a divisione di lunghezza d'onda e sintetizzati in 1 canale di uscita del segnale ottico ad alta velocità 400G. Durante la ricezione dei segnali unitari, il segnale ottico ad alta velocità 400G a 1 canale ricevuto viene immesso attraverso l'unità di interfaccia ottica, convertito in un segnale ottico ad alta velocità a 8 canali a 50 Gbps attraverso un demultiplexer, ricevuto da un ricevitore ottico e convertito in un segnale elettrico. Dopo il recupero del clock, l'amplificazione, l'equalizzazione e la demodulazione PAM4 da parte di un chip di elaborazione DSP, il segnale elettrico viene convertito in 16 canali di segnale elettrico 25G NRZ.
Applicare la tecnologia di modulazione PAM4 ai moduli ottici da 400 Gb/s. Il modulo ottico da 400 Gb/s basato sulla modulazione PAM4 può ridurre il numero di laser necessari in trasmissione e, di conseguenza, il numero di ricevitori necessari in ricezione, grazie all'utilizzo di tecniche di modulazione di ordine superiore rispetto alla modulazione NRZ. La modulazione PAM4 riduce il numero di componenti ottici nel modulo ottico, con conseguenti vantaggi quali minori costi di assemblaggio, riduzione del consumo energetico e dimensioni ridotte del package.
Esiste una richiesta di moduli ottici da 50 Gbit/s nelle reti di trasmissione e backhaul 5G e viene adottata una soluzione basata su dispositivi ottici da 25G e integrata dal formato di modulazione di ampiezza di impulso PAM4 per soddisfare i requisiti di basso costo ed elevata larghezza di banda.
Nella descrizione dei segnali PAM-4, è importante prestare attenzione alla differenza tra baud rate e bit rate. Per i segnali NRZ tradizionali, poiché un simbolo trasmette un bit di dati, bit rate e baud rate sono gli stessi. Ad esempio, in Ethernet 100G, utilizzando quattro segnali da 25,78125 GBaud per la trasmissione, il bit rate su ciascun segnale è anch'esso di 25,78125 Gbps e i quattro segnali raggiungono una trasmissione del segnale di 100 Gbps; per i segnali PAM-4, poiché un simbolo trasmette 2 bit di dati, il bit rate che può essere trasmesso è il doppio del baud rate. Ad esempio, utilizzando 4 canali da 26,5625 GBaud per la trasmissione in Ethernet 200G, il bit rate su ciascun canale è di 53,125 Gbps e 4 canali di segnali possono raggiungere una trasmissione del segnale di 200 Gbps. Per Ethernet 400G, questo risultato può essere ottenuto con 8 canali di segnali da 26,5625 GBaud.
Data di pubblicazione: 02-01-2025