Antes de comprender la tecnología PAM4, ¿qué es la tecnología de modulación? La tecnología de modulación es la técnica para convertir señales de banda base (señales eléctricas sin procesar) en señales de transmisión. Para garantizar la eficacia de la comunicación y superar los problemas en la transmisión de señales a larga distancia, es necesario transferir el espectro de la señal a un canal de alta frecuencia mediante modulación.
PAM4 es una técnica de modulación de amplitud de pulso (PAM) de cuarto orden.
La señal PAM es una tecnología de transmisión de señales muy popular después de NRZ (Non Return to Zero).
La señal NRZ utiliza dos niveles de señal, alto y bajo, para representar el 1 y el 0 de la señal lógica digital, y puede transmitir 1 bit de información lógica por ciclo de reloj.
La señal PAM4 utiliza 4 niveles de señal diferentes para la transmisión de la señal, y cada ciclo de reloj puede transmitir 2 bits de información lógica, a saber, 00, 01, 10 y 11.
Por lo tanto, bajo las mismas condiciones de velocidad de transmisión, la tasa de bits de la señal PAM4 es el doble que la de la señal NRZ, lo que duplica la eficiencia de transmisión y reduce eficazmente los costos.
La tecnología PAM4 se ha utilizado ampliamente en el campo de la interconexión de señales de alta velocidad. Actualmente, existen módulos transceptores ópticos de 400G basados en la tecnología de modulación PAM4 para centros de datos y módulos transceptores ópticos de 50G basados en la tecnología de modulación PAM4 para redes de interconexión 5G.
El proceso de implementación del módulo transceptor óptico DML de 400G basado en modulación PAM4 es el siguiente: al transmitir señales, las señales eléctricas NRZ de 25G recibidas (16 canales) se introducen desde la unidad de interfaz eléctrica, se preprocesan mediante el procesador DSP, se modulan en PAM4 y se generan 8 canales de señales eléctricas PAM4 de 25G, que se cargan en el chip controlador. Estas señales eléctricas de alta velocidad se convierten en 8 canales de señales ópticas de alta velocidad de 50 Gbps mediante 8 láseres, se combinan mediante un multiplexor de división de longitud de onda y se sintetizan en 1 canal de señal óptica de alta velocidad de 400G. Al recibir señales, la señal óptica de alta velocidad de 400G (1 canal) se introduce a través de la unidad de interfaz óptica, se convierte en una señal óptica de alta velocidad de 50 Gbps (8 canales) mediante un demultiplexor, se recibe mediante un receptor óptico y se convierte en una señal eléctrica. Tras la recuperación del reloj, la amplificación, la ecualización y la demodulación PAM4 mediante un chip de procesamiento DSP, la señal eléctrica se convierte en 16 canales de señal eléctrica NRZ de 25G.
Aplique la tecnología de modulación PAM4 a los módulos ópticos de 400 Gb/s. El módulo óptico de 400 Gb/s basado en modulación PAM4 puede reducir la cantidad de láseres necesarios en el extremo transmisor y, por consiguiente, la cantidad de receptores necesarios en el extremo receptor, gracias al uso de técnicas de modulación de orden superior en comparación con NRZ. La modulación PAM4 reduce la cantidad de componentes ópticos en el módulo, lo que ofrece ventajas como menores costos de ensamblaje, menor consumo de energía y un tamaño de empaque más pequeño.
Existe demanda de módulos ópticos de 50 Gbit/s en las redes de transmisión y de retorno 5G, y se adopta una solución basada en dispositivos ópticos de 25G, complementada con el formato de modulación por amplitud de pulso PAM4, para cumplir con los requisitos de bajo costo y alto ancho de banda.
Al describir las señales PAM-4, es importante prestar atención a la diferencia entre la velocidad en baudios y la velocidad de bits. Para las señales NRZ tradicionales, dado que un símbolo transmite un bit de datos, la velocidad de bits y la velocidad en baudios son iguales. Por ejemplo, en Ethernet de 100G, al usar cuatro señales de 25,78125 GBaud para la transmisión, la velocidad de bits en cada señal también es de 25,78125 Gbps, y las cuatro señales logran una transmisión de señal de 100 Gbps. Para las señales PAM-4, dado que un símbolo transmite 2 bits de datos, la velocidad de bits que se puede transmitir es el doble de la velocidad en baudios. Por ejemplo, al usar 4 canales de señales de 26,5625 GBaud para la transmisión en Ethernet de 200G, la velocidad de bits en cada canal es de 53,125 Gbps, y los 4 canales de señales pueden lograr una transmisión de señal de 200 Gbps. Para Ethernet de 400G, esto se puede lograr con 8 canales de señales de 26,5625 GBaud.
Fecha de publicación: 2 de enero de 2025