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 di trasmissione del segnale su lunghe distanze, è necessario trasferire lo spettro del segnale su un canale ad alta frequenza tramite la modulazione per la trasmissione.
PAM4 è una tecnica di modulazione di ampiezza di impulso (PAM) di quarto ordine.
Il segnale PAM è una tecnologia di trasmissione del segnale molto diffusa, dopo il NRZ (Non Return to Zero).
Il segnale NRZ utilizza due livelli di segnale, alto e basso, per rappresentare rispettivamente l'1 e lo 0 del segnale logico digitale e può trasmettere 1 bit di informazione logica 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, a parità di velocità di trasmissione, la velocità di trasmissione del segnale PAM4 è il doppio di quella 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, esistono moduli ricetrasmettitori ottici da 400G basati sulla tecnologia di modulazione PAM4 per i data center e moduli ricetrasmettitori ottici da 50G basati sulla tecnologia di modulazione PAM4 per le reti di interconnessione 5G.
Il processo di implementazione del modulo ricetrasmettitore ottico DML 400G basato sulla modulazione PAM4 è il seguente: durante la trasmissione dei segnali unitari, i 16 canali di segnali elettrici NRZ a 25G ricevuti vengono immessi dall'unità di interfaccia elettrica, preelaborati dal processore DSP, modulati in PAM4 e generati in uscita con 8 canali di segnali elettrici PAM4 a 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 tramite 8 canali laser, combinati da un multiplexer a divisione di lunghezza d'onda e sintetizzati in 1 canale di segnale ottico ad alta velocità a 400G in uscita. Durante la ricezione dei segnali unitari, il segnale ottico ad alta velocità a 400G ricevuto (1 canale) viene immesso attraverso l'unità di interfaccia ottica, convertito in 8 canali di segnale ottico ad alta velocità a 50 Gbps tramite 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 NRZ a 25G.
Applicazione della 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 fase di trasmissione e, di conseguenza, il numero di ricevitori necessari in fase di 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, offrendo vantaggi quali minori costi di assemblaggio, minore consumo energetico e dimensioni di ingombro ridotte.
Nelle reti di trasmissione e backhaul 5G è richiesta la disponibilità di moduli ottici da 50 Gbit/s, e per soddisfare i requisiti di basso costo e larghezza di banda elevata si adotta una soluzione basata su dispositivi ottici da 25G, integrata con il formato di modulazione di ampiezza di impulso PAM4.
Quando si descrivono i 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, il bit rate e il baud rate sono uguali. Ad esempio, in Ethernet a 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 di 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 di segnali da 26,5625 GBaud per la trasmissione in Ethernet a 200G, il bit rate su ciascun canale è di 53,125 Gbps e 4 canali di segnali possono raggiungere una trasmissione di segnale di 200 Gbps. Per Ethernet a 400G, è possibile utilizzare 8 canali di segnali a 26,5625 Gbaud.
Data di pubblicazione: 2 gennaio 2025