Voordat we de PAM4-technologie begrijpen, wat is modulatietechnologie? Modulatietechnologie is de techniek om basisbandsignalen (onbewerkte elektrische signalen) om te zetten in transmissiesignalen. Om effectieve communicatie te garanderen en problemen bij signaaloverdracht over lange afstanden te verhelpen, is het noodzakelijk om het signaalspectrum via modulatie naar een hoogfrequent kanaal over te brengen voor transmissie.
PAM4 is een vierde-orde pulsamplitudemodulatie (PAM) modulatietechniek.
Het PAM-signaal is na NRZ (Non Return to Zero) een populaire signaaloverdrachtstechnologie.
Het NRZ-signaal gebruikt twee signaalniveaus, hoog en laag, om de 1 en 0 van het digitale logische signaal weer te geven, en kan 1 bit logische informatie per klokcyclus verzenden.
Het PAM4-signaal maakt gebruik van 4 verschillende signaalniveaus voor signaaloverdracht, en elke klokcyclus kan 2 bits logische informatie verzenden, namelijk 00, 01, 10 en 11.
Daarom is de bitsnelheid van een PAM4-signaal onder dezelfde baudrate-omstandigheden tweemaal zo hoog als die van een NRZ-signaal, wat de transmissie-efficiëntie verdubbelt en de kosten effectief verlaagt.
De PAM4-technologie wordt veelvuldig gebruikt voor snelle signaalverbindingen. Momenteel zijn er 400G optische transceivermodules gebaseerd op PAM4-modulatietechnologie voor datacenters en 50G optische transceivermodules gebaseerd op PAM4-modulatietechnologie voor 5G-interconnectienetwerken.
Het implementatieproces van de 400G DML optische transceivermodule op basis van PAM4-modulatie is als volgt: bij het verzenden van signalen worden de ontvangen 16 kanalen van 25G NRZ elektrische signalen via de elektrische interface-eenheid ingevoerd, voorbewerkt door de DSP-processor, PAM4-gemoduleerd en resulterend in 8 kanalen van 25G PAM4 elektrische signalen, die naar de driverchip worden gestuurd. Deze snelle elektrische signalen worden via 8 laserkanalen omgezet in 8 kanalen van 50 Gbps snelle optische signalen, gecombineerd door een golflengtemultiplexer en samengevoegd tot 1 kanaal van 400G snelle optische signaaluitvoer. Bij het ontvangen van signalen wordt het ontvangen 1-kanaals 400G snelle optische signaal via de optische interface-eenheid ingevoerd, via een demultiplexer omgezet in 8 kanalen van 50 Gbps snelle optische signalen, ontvangen door een optische ontvanger en omgezet in een elektrisch signaal. Na klokherstel, versterking, egalisatie en PAM4-demodulatie door een DSP-processorchip wordt het elektrische signaal omgezet in 16 kanalen van 25G NRZ-elektrische signalen.
De PAM4-modulatietechnologie wordt toegepast op 400 Gb/s optische modules. Een 400 Gb/s optische module gebaseerd op PAM4-modulatie kan het aantal benodigde lasers aan de zendzijde en daarmee ook het aantal benodigde ontvangers aan de ontvangstzijde verminderen, dankzij het gebruik van modulatietechnieken van hogere orde in vergelijking met NRZ. PAM4-modulatie reduceert het aantal optische componenten in de optische module, wat voordelen oplevert zoals lagere assemblagekosten, een lager energieverbruik en een kleinere behuizing.
Er is vraag naar optische modules van 50 Gbit/s in 5G-transmissie- en backhaulnetwerken. Om aan de eisen voor lage kosten en hoge bandbreedte te voldoen, is gekozen voor een oplossing gebaseerd op 25G-optische componenten, aangevuld met het PAM4-pulsamplitudemodulatieformaat.
Bij de beschrijving van PAM-4-signalen is het belangrijk om het verschil tussen baudrate en bitrate te benadrukken. Bij traditionele NRZ-signalen, waarbij één symbool één bit data verzendt, zijn de bitrate en baudrate gelijk. Bijvoorbeeld, bij 100G Ethernet, met vier signalen van 25,78125 GBaud voor transmissie, is de bitrate van elk signaal ook 25,78125 Gbps, en bereiken de vier signalen een transmissiesnelheid van 100 Gbps. Bij PAM-4-signalen, waarbij één symbool twee bits data verzendt, is de maximale transmissiesnelheid tweemaal de baudrate. Bijvoorbeeld, bij 200G Ethernet met vier kanalen van 26,5625 GBaud, is de bitrate van elk kanaal 53,125 Gbps, en bereiken de vier kanalen een transmissiesnelheid van 200 Gbps. Bij 400G Ethernet kan dit bereikt worden met acht kanalen van 26,5625 GBaud.
Geplaatst op: 2 januari 2025