Bevor wir uns mit der PAM4-Technologie befassen, sollten wir uns zunächst mit Modulationstechnologie befassen. Modulationstechnologie ist die Technik zur Umwandlung von Basisbandsignalen (elektrischen Rohsignalen) in Übertragungssignale. Um eine effektive Kommunikation zu gewährleisten und Probleme bei der Signalübertragung über große Entfernungen zu überwinden, ist es notwendig, das Signalspektrum zur Übertragung durch Modulation auf einen Hochfrequenzkanal zu übertragen.
PAM4 ist eine Pulsamplitudenmodulationstechnik (PAM) vierter Ordnung.
Das PAM-Signal ist eine beliebte Signalübertragungstechnologie nach NRZ (Non Return to Zero).
Das NRZ-Signal verwendet zwei Signalpegel, hoch und niedrig, um die 1 und 0 des digitalen Logiksignals darzustellen, und kann 1 Bit Logikinformationen pro Taktzyklus übertragen.
Das PAM4-Signal verwendet 4 verschiedene Signalpegel zur Signalübertragung und jeder Taktzyklus kann 2 Bit logische Informationen übertragen, nämlich 00, 01, 10 und 11.
Daher ist die Bitrate des PAM4-Signals unter denselben Baudratenbedingungen doppelt so hoch wie die des NRZ-Signals, was die Übertragungseffizienz verdoppelt und die Kosten effektiv senkt.
Die PAM4-Technologie wird im Bereich der Hochgeschwindigkeits-Signalverbindung häufig eingesetzt. Derzeit gibt es optische 400G-Transceiver-Module auf Basis der PAM4-Modulationstechnologie für Rechenzentren und optische 50G-Transceiver-Module auf Basis der PAM4-Modulationstechnologie für 5G-Verbindungsnetze.
Der Implementierungsprozess des optischen 400G-DML-Transceivermoduls basierend auf PAM4-Modulation läuft wie folgt ab: Bei der Übertragung von Einheitssignalen werden die empfangenen 16 Kanäle elektrischer 25G-NRZ-Signale von der elektrischen Schnittstelleneinheit eingegeben, vom DSP-Prozessor vorverarbeitet, PAM4-moduliert und als 8 Kanäle elektrischer 25G-PAM4-Signale ausgegeben, die auf den Treiberchip geladen werden. Die elektrischen Hochgeschwindigkeitssignale werden über 8 Laserkanäle in 8 Kanäle optischer Hochgeschwindigkeitssignale mit 50 Gbit/s umgewandelt, von einem Wellenlängenmultiplexer kombiniert und zu einem Kanal optischer Hochgeschwindigkeitssignale mit 400G synthetisiert. Beim Empfang von Einheitssignalen wird das empfangene optische 1-Kanal-400G-Hochgeschwindigkeitssignal über die optische Schnittstelleneinheit eingegeben, über einen Demultiplexer in ein optisches 8-Kanal-Hochgeschwindigkeitssignal mit 50 Gbit/s umgewandelt, von einem optischen Empfänger empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Nach der Taktrückgewinnung, Verstärkung, Entzerrung und PAM4-Demodulation durch einen DSP-Verarbeitungschip wird das elektrische Signal in 16 Kanäle eines elektrischen 25G-NRZ-Signals umgewandelt.
Wenden Sie die PAM4-Modulationstechnologie auf optische 400-Gbit/s-Module an. Das auf PAM4-Modulation basierende optische 400-Gbit/s-Modul kann die Anzahl der benötigten Laser auf der Sendeseite und entsprechend die Anzahl der benötigten Empfänger auf der Empfangsseite reduzieren, da im Vergleich zu NRZ Modulationstechniken höherer Ordnung zum Einsatz kommen. Die PAM4-Modulation reduziert die Anzahl der optischen Komponenten im optischen Modul, was Vorteile wie geringere Montagekosten, reduzierten Stromverbrauch und kleinere Gehäusegrößen mit sich bringt.
Es besteht Bedarf an optischen Modulen mit 50 Gbit/s in 5G-Übertragungs- und Backhaul-Netzwerken. Um die Anforderungen an niedrige Kosten und hohe Bandbreite zu erfüllen, wird eine Lösung auf Basis optischer 25G-Geräte eingesetzt, die durch das Pulsamplitudenmodulationsformat PAM4 ergänzt wird.
Bei der Beschreibung von PAM-4-Signalen ist der Unterschied zwischen Baudrate und Bitrate zu beachten. Bei herkömmlichen NRZ-Signalen sind Bitrate und Baudrate identisch, da ein Symbol ein Datenbit überträgt. Beispielsweise beträgt bei 100G-Ethernet bei der Übertragung von vier 25,78125-GBaud-Signalen die Bitrate jedes Signals ebenfalls 25,78125 Gbit/s, sodass die vier Signale eine Signalübertragung von 100 Gbit/s erreichen. Bei PAM-4-Signalen überträgt ein Symbol zwei Datenbits, sodass die übertragbare Bitrate doppelt so hoch ist wie die Baudrate. Beispielsweise beträgt bei der Übertragung von vier Kanälen mit 26,5625-GBaud-Signalen in 200G-Ethernet die Bitrate jedes Kanals 53,125 Gbit/s, sodass mit vier Signalkanälen eine Signalübertragung von 200 Gbit/s erreicht werden kann. Bei 400G-Ethernet kann dies mit acht Kanälen mit 26,5625-GBaud-Signalen erreicht werden.
Beitragszeit: 02.01.2025