Trước khi tìm hiểu về công nghệ PAM4, chúng ta cần hiểu công nghệ điều chế là gì? Công nghệ điều chế là kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu băng tần cơ sở (tín hiệu điện thô) thành tín hiệu truyền dẫn. Để đảm bảo hiệu quả truyền thông và khắc phục các vấn đề trong truyền tín hiệu đường dài, cần phải chuyển đổi phổ tín hiệu sang kênh tần số cao thông qua điều chế để truyền dẫn.
PAM4 là kỹ thuật điều chế biên độ xung (PAM) bậc bốn.
Tín hiệu PAM là một công nghệ truyền tín hiệu phổ biến sau NRZ (Non Return to Zero).
Tín hiệu NRZ sử dụng hai mức tín hiệu, cao và thấp, để biểu thị bit 1 và 0 của tín hiệu logic số, và có thể truyền 1 bit thông tin logic mỗi chu kỳ xung nhịp.
Tín hiệu PAM4 sử dụng 4 mức tín hiệu khác nhau để truyền tín hiệu, và mỗi chu kỳ xung nhịp có thể truyền 2 bit thông tin logic, cụ thể là 00, 01, 10 và 11.
Do đó, trong cùng điều kiện tốc độ truyền dữ liệu, tốc độ bit của tín hiệu PAM4 gấp đôi tốc độ bit của tín hiệu NRZ, giúp tăng gấp đôi hiệu quả truyền dẫn và giảm chi phí một cách hiệu quả.
Công nghệ PAM4 đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kết nối tín hiệu tốc độ cao. Hiện nay, có các module thu phát quang 400G dựa trên công nghệ điều chế PAM4 dành cho trung tâm dữ liệu và module thu phát quang 50G dựa trên công nghệ điều chế PAM4 dành cho mạng kết nối 5G.
Quá trình thực hiện mô-đun thu phát quang 400G DML dựa trên điều chế PAM4 như sau: khi phát tín hiệu, 16 kênh tín hiệu điện 25G NRZ nhận được sẽ được đưa vào từ bộ giao diện điện, xử lý sơ bộ bằng bộ xử lý DSP, điều chế PAM4 và xuất ra 8 kênh tín hiệu điện 25G PAM4, được nạp vào chip điều khiển. Các tín hiệu điện tốc độ cao này được chuyển đổi thành 8 kênh tín hiệu quang tốc độ cao 50Gbps thông qua 8 kênh laser, kết hợp bởi bộ ghép kênh phân chia bước sóng và tổng hợp thành 1 kênh tín hiệu quang tốc độ cao 400G đầu ra. Khi nhận tín hiệu, 1 kênh tín hiệu quang tốc độ cao 400G nhận được sẽ được đưa vào thông qua bộ giao diện quang, chuyển đổi thành 8 kênh tín hiệu quang tốc độ cao 50Gbps thông qua bộ tách kênh, được thu bởi bộ thu quang và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Sau quá trình khôi phục xung nhịp, khuếch đại, cân bằng và giải điều chế PAM4 bằng chip xử lý DSP, tín hiệu điện được chuyển đổi thành 16 kênh tín hiệu điện NRZ 25G.
Áp dụng công nghệ điều chế PAM4 cho các module quang 400Gb/s. Module quang 400Gb/s dựa trên điều chế PAM4 có thể giảm số lượng laser cần thiết ở đầu phát và do đó giảm số lượng bộ thu cần thiết ở đầu thu nhờ sử dụng các kỹ thuật điều chế bậc cao hơn so với NRZ. Điều chế PAM4 giảm số lượng linh kiện quang học trong module quang, mang lại những lợi thế như chi phí lắp ráp thấp hơn, tiêu thụ điện năng ít hơn và kích thước đóng gói nhỏ hơn.
Trong mạng truyền dẫn và mạng trục 5G, nhu cầu về các module quang 50 Gbit/s rất lớn, và một giải pháp dựa trên các thiết bị quang 25G, được bổ sung bởi định dạng điều chế biên độ xung PAM4, được áp dụng để đáp ứng yêu cầu về chi phí thấp và băng thông cao.
Khi mô tả tín hiệu PAM-4, điều quan trọng là phải chú ý đến sự khác biệt giữa tốc độ baud và tốc độ bit. Đối với tín hiệu NRZ truyền thống, vì mỗi ký hiệu truyền một bit dữ liệu, nên tốc độ bit và tốc độ baud là như nhau. Ví dụ, trong Ethernet 100G, sử dụng bốn tín hiệu 25,78125GBaud để truyền, tốc độ bit trên mỗi tín hiệu cũng là 25,78125Gbps, và bốn tín hiệu đạt được tốc độ truyền tín hiệu 100Gbps; Đối với tín hiệu PAM-4, vì mỗi ký hiệu truyền 2 bit dữ liệu, nên tốc độ bit có thể truyền gấp đôi tốc độ baud. Ví dụ, sử dụng 4 kênh tín hiệu 26,5625GBaud để truyền trong Ethernet 200G, tốc độ bit trên mỗi kênh là 53,125Gbps, và 4 kênh tín hiệu có thể đạt được tốc độ truyền tín hiệu 200Gbps. Đối với Ethernet 400G, điều này có thể đạt được với 8 kênh tín hiệu 26,5625GBaud.
Thời gian đăng bài: 02/01/2025