Giới thiệu về công nghệ PAM4

Trước khi hiểu công nghệ PAM4, công nghệ điều chế là gì? Công nghệ điều chế là kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu băng cơ sở (tín hiệu điện thô) thành tín hiệu truyền. Để đảm bảo hiệu quả giao tiếp và khắc phục các vấn đề trong truyền tín hiệu đường dài, cần phải chuyển phổ tín hiệu sang kênh tần số cao thông qua điều chế để truyền.

PAM4 là kỹ thuật điều chế điều chế biên độ xung thứ tư (PAM).

Tín hiệu PAM là một công nghệ truyền tín hiệu phổ biến sau NRZ (không trở về 0).

Tín hiệu NRZ sử dụng hai mức tín hiệu, cao và thấp, để biểu thị 1 và 0 của tín hiệu logic kỹ thuật số và có thể truyền 1 bit thông tin logic trên mỗi chu kỳ đồng hồ.

Tín hiệu PAM4 sử dụng 4 mức tín hiệu khác nhau để truyền tín hiệu và mỗi chu kỳ đồng hồ có thể truyền 2 bit thông tin logic, cụ thể là 00, 01, 10 và 11.
Do đó, trong cùng một điều kiện tốc độ baud, tốc độ bit của tín hiệu PAM4 gấp đôi tín hiệu NRZ, tăng gấp đôi hiệu quả truyền và giảm hiệu quả chi phí.

Công nghệ PAM4 đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kết nối tín hiệu tốc độ cao. Hiện tại, có mô -đun bộ thu phát quang 400G dựa trên công nghệ điều chế PAM4 cho trung tâm dữ liệu và mô -đun bộ thu phát quang 50G dựa trên công nghệ điều chế PAM4 cho mạng kết nối 5G.

Quá trình triển khai của mô -đun bộ thu phát quang 400G DML dựa trên điều chế PAM4 như sau: Khi truyền tín hiệu đơn vị, 16 kênh nhận được 25G NRZ Điện là đầu vào từ bộ xử lý DSP. Các tín hiệu điện tốc độ cao 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 được tổng hợp thành 1 kênh đầu ra tín hiệu quang tốc độ cao 400g. Khi nhận tín hiệu đơn vị, tín hiệu quang tốc độ cao 1 kênh nhận được là đầu vào thông qua bộ phận giao diện quang học, được chuyển đổi thành tín hiệu quang tốc độ cao 8 kênh 50Gbps thông qua tín hiệu khử trùng, nhận được bởi một máy thu quang và được chuyển thành tín hiệu điện. Sau khi phục hồi đồng hồ, 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 25G NRZ.

Áp dụng công nghệ điều chế PAM4 cho các mô -đun quang 400GB/s. Mô-đun quang học 400GB/s dựa trên điều chế PAM4 có thể làm giảm số lượng laser cần thiết ở đầu truyền và tương ứng giảm số lượng máy thu cần thiết ở đầu nhận do sử dụng các kỹ thuật điều chế bậc cao so với NRZ. Điều chế PAM4 làm giảm số lượng các thành phần quang học trong mô -đun quang học, có thể mang lại các lợi thế như chi phí lắp ráp thấp hơn, giảm mức tiêu thụ năng lượng và kích thước bao bì nhỏ hơn.

Có nhu cầu về các mô-đun quang 50gbit/s trong mạng truyền 5G và mạng backhaul, và một giải pháp dựa trên các thiết bị quang học 25G và được bổ sung bởi định dạng điều chế biên độ xung PAM4 được áp dụng để đạt được yêu cầu băng thông cao và chi phí thấp.

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 các tín hiệu NRZ truyền thống, vì một biểu tượng truyền một bit dữ liệu, tốc độ bit và tốc độ baud là như nhau. Ví dụ, trong 100g Ethernet, 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 truyền tín hiệu 100Gbps; Đối với các tín hiệu PAM-4, vì một biểu tượng truyền 2 bit dữ liệu, tốc độ bit có thể truyền có thể truyền gấp đôi tốc độ baud. Ví dụ, sử dụng 4 kênh 26.5625GBAUD để truyền trong 200G Ethernet, tốc độ bit trên mỗi kênh là 53.125Gbps và 4 kênh tín hiệu có thể đạt được truyền tín hiệu 200Gbps. Đối với 400g Ethernet, nó có thể đạt được với 8 kênh tín hiệu 26.5625GBAUD.