Voordat we de PAM4-technologie begrijpen, wat is modulatietechnologie? Modulatietechnologie is de techniek om basisbandsignalen (ruwe elektrische signalen) om te zetten in transmissiesignalen. Om de effectiviteit van de communicatie te waarborgen en problemen bij signaaloverdracht over lange afstanden te voorkomen, is het noodzakelijk om het signaalspectrum via modulatie over te brengen naar een hoogfrequent kanaal voor transmissie.
PAM4 is een modulatietechniek met pulsamplitudemodulatie van de vierde orde (PAM).
Het PAM-signaal is een populaire signaaloverdrachttechnologie na NRZ (Non Return to Zero).
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 aan logische informatie per klokcyclus verzenden.
Het PAM4-signaal gebruikt 4 verschillende signaalniveaus voor signaaloverdracht en elke klokcyclus kan 2 bits aan logische informatie verzenden, namelijk 00, 01, 10 en 11.
Onder dezelfde baudrate-omstandigheden is de bitsnelheid van het PAM4-signaal dus twee keer zo hoog als die van het NRZ-signaal. Hierdoor wordt de transmissie-efficiëntie verdubbeld en worden de kosten effectief verlaagd.
PAM4-technologie wordt veel gebruikt voor snelle signaalinterconnectie. 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 verloopt als volgt: bij het verzenden van eenheidssignalen worden de ontvangen 16 kanalen van 25G NRZ elektrische signalen ingevoerd via de elektrische interface-eenheid, voorbewerkt door de DSP-processor, gemoduleerd via PAM4 en uitgevoerd via 8 kanalen van 25G PAM4 elektrische signalen, die vervolgens worden geladen op de driverchip. De snelle elektrische signalen worden omgezet in 8 kanalen van 50 Gbps snelle optische signalen via 8 laserkanalen, gecombineerd door een golflengteverdelingsmultiplexer en gesynthetiseerd tot 1 kanaal van 400G snelle optische signaaluitvoer. Bij het ontvangen van eenheidssignalen wordt het ontvangen 1-kanaals 400G snelle optische signaal ingevoerd via de optische interface-eenheid, omgezet in 8-kanaals 50 Gbps snelle optische signalen via een demultiplexer, ontvangen door een optische ontvanger en omgezet in een elektrisch signaal. Na klokherstel, versterking, equalisatie en PAM4-demodulatie door een DSP-verwerkingschip wordt het elektrische signaal omgezet in 16 kanalen van 25G NRZ-elektrische signalen.
Pas PAM4-modulatietechnologie toe op optische modules met een snelheid van 400 Gb/s. De optische module met een snelheid van 400 Gb/s op basis van PAM4-modulatie kan het aantal benodigde lasers aan de zendzijde en het aantal benodigde ontvangers aan de ontvangstzijde verminderen dankzij het gebruik van hogere-orde modulatietechnieken ten opzichte van NRZ. PAM4-modulatie vermindert het aantal optische componenten in de optische module, wat voordelen kan opleveren 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 vereisten voor lage kosten en hoge bandbreedte te voldoen, wordt een oplossing gebaseerd op optische 25G-apparaten, aangevuld met het PAM4-pulsamplitudemodulatieformaat, toegepast.
Bij de beschrijving van PAM-4-signalen is het belangrijk om aandacht te besteden aan het verschil tussen baudrate en bitrate. Voor traditionele NRZ-signalen zijn de bitrate en baudrate hetzelfde, aangezien één symbool één bit data verzendt. Bijvoorbeeld, in 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 signaaltransmissie van 100 Gbps. Voor PAM-4-signalen is de bitrate die kan worden verzonden, tweemaal de baudrate, aangezien één symbool 2 bits data verzendt. Bijvoorbeeld, bij 200G Ethernet met vier kanalen van 26,5625 GBaud voor transmissie, is de bitrate van elk kanaal 53,125 Gbps, en kunnen vier kanalen een signaaltransmissie van 200 Gbps bereiken. Voor 400G Ethernet kan dit worden bereikt met acht kanalen van 26,5625 GBaud.
Plaatsingstijd: 02-01-2025