Avant de comprendre la technologie PAM4, qu'est-ce que la modulation ? La modulation est la technique de conversion des signaux en bande de base (signaux électriques bruts) en signaux de transmission. Afin de garantir l'efficacité des communications et de surmonter les problèmes de transmission longue distance, il est nécessaire de transférer le spectre du signal vers un canal haute fréquence par modulation.
PAM4 est une technique de modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) du quatrième ordre.
Le signal PAM est une technologie de transmission de signal populaire après NRZ (Non Return to Zero).
Le signal NRZ utilise deux niveaux de signal, haut et bas, pour représenter le 1 et le 0 du signal logique numérique et peut transmettre 1 bit d'informations logiques par cycle d'horloge.
Le signal PAM4 utilise 4 niveaux de signal différents pour la transmission du signal, et chaque cycle d'horloge peut transmettre 2 bits d'informations logiques, à savoir 00, 01, 10 et 11.
Par conséquent, dans les mêmes conditions de débit en bauds, le débit binaire du signal PAM4 est deux fois supérieur à celui du signal NRZ, ce qui double l'efficacité de la transmission et réduit efficacement les coûts.
La technologie PAM4 est largement utilisée dans le domaine de l'interconnexion de signaux haut débit. Il existe actuellement des modules émetteurs-récepteurs optiques 400G basés sur cette technologie pour les centres de données et des modules émetteurs-récepteurs optiques 50G basés sur cette technologie pour les réseaux d'interconnexion 5G.
Le processus de mise en œuvre du module émetteur-récepteur optique DML 400G basé sur la modulation PAM4 est le suivant : lors de la transmission des signaux unitaires, les 16 canaux de signaux électriques NRZ 25 G reçus sont reçus par l'interface électrique, prétraités par le processeur DSP, modulés par PAM4 et génèrent 8 canaux de signaux électriques PAM4 25 G chargés sur la puce de commande. Les signaux électriques haut débit sont convertis en 8 canaux de signaux optiques haut débit 50 Gbit/s par l'intermédiaire de 8 canaux laser, combinés par un multiplexeur en longueur d'onde, puis synthétisés en un canal de sortie de signal optique haut débit 400G. Lors de la réception des signaux unitaires, le signal optique haut débit 400G à un canal reçu est reçu par l'interface optique, converti en 8 canaux de signaux optiques haut débit 50 Gbit/s par l'intermédiaire d'un démultiplexeur, reçu par un récepteur optique et converti en signal électrique. Après récupération d'horloge, amplification, égalisation et démodulation PAM4 par une puce de traitement DSP, le signal électrique est converti en 16 canaux de signal électrique 25G NRZ.
La technologie de modulation PAM4 est appliquée aux modules optiques 400 Gbit/s. Grâce à l'utilisation de techniques de modulation d'ordre supérieur par rapport à la modulation NRZ, le module optique 400 Gbit/s basé sur la modulation PAM4 permet de réduire le nombre de lasers requis à l'émission et, par conséquent, le nombre de récepteurs requis à la réception. La modulation PAM4 réduit le nombre de composants optiques, ce qui présente des avantages tels que des coûts d'assemblage réduits, une consommation d'énergie réduite et un boîtier plus compact.
Il existe une demande de modules optiques 50 Gbit/s dans les réseaux de transmission et de backhaul 5G, et une solution basée sur des dispositifs optiques 25G et complétée par le format de modulation d'amplitude d'impulsion PAM4 est adoptée pour répondre aux exigences de faible coût et de bande passante élevée.
Lors de la description des signaux PAM-4, il est important de prêter attention à la différence entre débit en bauds et débit binaire. Pour les signaux NRZ traditionnels, puisqu'un symbole transmet un bit de données, le débit binaire et le débit en bauds sont identiques. Par exemple, en Ethernet 100G, avec quatre signaux de 25,78125 Gbauds, le débit binaire de chaque signal est également de 25,78125 Gbit/s, et les quatre signaux atteignent une transmission de 100 Gbit/s. Pour les signaux PAM-4, puisqu'un symbole transmet deux bits de données, le débit binaire pouvant être transmis est deux fois supérieur au débit en bauds. Par exemple, en Ethernet 200G, avec quatre canaux de signaux de 26,5625 Gbauds, le débit binaire de chaque canal est de 53,125 Gbit/s, et quatre canaux de signaux peuvent atteindre une transmission de 200 Gbit/s. Pour Ethernet 400G, cela peut être réalisé avec 8 canaux de signaux 26,5625GBaud.
Date de publication : 02/01/2025