В более высоких скоростях передачи данных, старая NRZ модуляция становится все более неадекватной. Обеспечить более быструю скорость можно с использованием 4-х уровневой амплитудно-импульсной модуляции (PAM4 модуляция). Сигнализация PAM4 относится к 4-х уровневой амплитудно-импульсной модуляции, которая является одним из видов модуляции PAM. В PAM4 модуляции, бит имеет четыре уровня амплитуды, два бита сгруппированы в один символ. Скорость передачи данных в бодах передает два бита за интервал передачи. Два бита могут быть 00, 01, 10 или 11, как показано на рис.1. PAM4 модуляция за счет использования четырех уровней амплитуды позволяет увеличивать пропускную способность при неизменной полосе. Что дает возможность увеличить пропускную способность путем использования передовой технологии модуляции PAM4 для увеличения скорости передачи данных без необходимости конфигурировать ЦОД с большим количеством волокон. Фактически, сигнал PAM4 был принят как альтернативный тип модуляции при создании 100G Ethernet, а 400G Ethernet может быть реализован с четырьмя линиями PAM4 (8×50 Гбит/с). Это эффективно удваивает скорость передачи данных в сети, позволяя использовать 400G PAM4 модуляцию для передачи на короткие и большие расстояния.
Рис. 1. Модуляция NRZ (М=2). PAM4 модуляция (М=4).
PAM4 модуляция не была применена в 400G сразу. Стандарт 400G LR8/FR8 становится первым стандартом интерфейса 400G PAM4, а затем модуляция PAM4 широко применяется в модулях 400G. Сигнализация NRZ использует два уровня сигнала, на которых положительное напряжение определяет бит 1, а нулевое напряжение определяет бит 0. Один бит сигнала передается во время тактового цикла. В PAM4 cигнализации, бит имеет четыре уровня амплитуды, два бита сгруппированы в один символ. Скорость передачи данных в бодах составляет половину скорости передачи битов. Например, 28 бод PAM4 соответствует 56 NRZ. Таким образом, PAM4 обеспечивает вдвое большую пропускную способность, используя половину пропускной способности по сравнению с NRZ.
В PAM4 модуляции одновременно могут происходить два перехода. Эти переходы могут привести к двум ошибкам в каждом символе. Если стандартная сигнализация PAM-4 преобразуется в код Грея, то частота ошибок по битам снижается до одного бита на символ, и общая частота ошибок по битам уменьшается вдвое. При более высокой скорости передачи данных потери канала будут увеличиваться, и те же технологии канала не могут использоваться для более высокой пропускной способности. Поскольку скорость передачи данных PAM4 составляет только половину скорости сигнала NRZ, потери сигнала ниже при том же битовом режиме.
PAM4 модуляция является тенденцией развития высокоскоростных интерфейсов межсоединений, продвигая ЦОД на скорости до 400G. По мере того как рынок переходит к PAM4, все больше производителей микросхем и поставщиков трансиверов производят новые продукции 400G с использованием PAM4 модуляции, переводя 400G PAM4 из теории в практику. 400G на основе 50G PAM4 или 100G PAM4 становится базовой скоростью Ethernet следующих поколений, которые будут выделяться своей высокой эффективностью и возможностями.
Версия сайта для слабовидящих