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¿Qué es PAM4 y cuáles son las diferencias entre PAM4 y NRZ?

Updated on abr 12, 2022
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La PAM4 significa modulación de amplitud de pulsos en 4 niveles, que es un tipo de modulación PAM. 400G PAM4 es la tecnología de modulación que se adapta a la interconexión de señales de alta velocidad en el centro de datos de próxima generación, allanando el camino hacia la Ethernet de 400G en los centros de datos. ¿Qué es PAM4? ¿Cuáles son las diferencias entre PAM4 y NRZ? ¿Por qué se ha elegido para aplicarla a 400G Ethernet? Encuentre las respuestas aquí.

¿Qué es PAM4?

La PAM4 es una tecnología que utiliza cuatro niveles de señal diferentes para la transmisión de señales y cada período de símbolo representa 2 bits de información lógica (0, 1, 2, 3). Al transmitir dos bits en una ranura de símbolo, PAM4 reduce a la mitad el ancho de banda de la señal. Por lo tanto, es factible aumentar el ancho de banda mediante el uso de la tecnología de modulación avanzada PAM4 para aumentar la tasa de datos sin tener que configurar el centro de datos con más fibras. Se pueden realizar 400G Ethernet con cuatro carriles de PAM4 (8 × 50 Gbps). Esto duplica de forma efectiva la velocidad de datos de una red, lo que permite utilizar 400G PAM4 para transmisiones de corta y larga distancia.

¿Por qué se aplica 400G PAM4 en 400G Ethernet?

Dado que el ancho de banda de NRZ requiere el doble que el de PAM4 para los mismos datos en todo su recorrido y que la velocidad de datos de 25Gbps por carril utilizando la señalización NRZ ya estaba llegando a su límite, cuando se debatió el estándar IEEE 802.3bs de 400G, se propuso la tecnología PAM4 para sustituir a NRZ. La propuesta fue finalmente aprobada tras su análisis y certificación.

Ventajas de PAM4 400G

El estándar LR8/FR8 de 400G es el primer estándar de interfaz PAM4 de 400G y luego la modulación PAM4 se aplica ampliamente en los transceptores 400G. En lugar de utilizar NRZ con una tasa de baudios de 16× 25G para 400G Ethernet, la modulación PAM4 proporciona una ruta desde 100G Ethernet utilizando una tasa de baudios de 4× 25G hasta 400G Ethernet a través de una arquitectura con una tasa de baudios de 8× 25G, lo que significa que los enlaces de 400G Ethernet son una solución con una tasa de baudios de 8× 50G, lo que disminuye tanto el coste de las fibras como la pérdida del enlace.

PAM4 vs. NRZ

La señalización NRZ utiliza dos niveles de señal en los que el voltaje positivo define el bit 1 y el voltaje cero define el bit 0. La señal de 1 bit se transmite durante un ciclo de reloj.

PAM4 vs. NRZ

PAM4 vs. NRZ

Tasa de bits - PAM4 duplica la tasa de bits para una determinada tasa de baudios respecto a NRZ. Así, una señal PAM4 de 28 Gbaudios puede ofrecer la misma tasa de bits que una señal NRZ de 56 Gbaudios.

Pérdida de señal - PAM4 permite transmitir el doble de información por ciclo de símbolo que NRZ. Por lo tanto, a la misma tasa de bits, PAM4 solo tiene la mitad de la tasa de baudios de la señal NRZ, por lo que la pérdida de señal causada por el canal de transmisión en la señalización PAM4 se reduce considerablemente. Esta ventaja clave de PAM4 permite el uso de canales existentes e interconexiones a velocidades de bits más altas sin duplicar la velocidad en baudios ni aumentar la pérdida del canal.


Consumo de Energía - La reducción de la BER (Tasa de error binario) en un canal PAM4 requiere ecualización en el extremo Rx y precompensación en el extremo Tx, que consumen más energía que el enlace NRZ para una velocidad de reloj determinada. Esto significa que los transceptores PAM4 generan más calor en cada extremo del enlace. Sin embargo, la nueva plataforma de fotónica de silicio (SiPh) de última generación puede reducir eficazmente el consumo de energía y puede utilizarse en transceptores de 400G. Por ejemplo, el transceptor de fotónica de silicio de 400G de FS combina chips SiPh y señalización PAM4, lo que lo convierte en una solución rentable y de menor consumo para el centro de datos de 400G.

400G PAM4: soluciones de transceptor FS

PAM4, una solución de costo relativamente bajo para 400GbE y centros de datos, se ha adoptado en la industria de transceptores, lo que permite velocidades de datos de alta velocidad, hacia 400G y más. Las interfaces ópticas 400G de FS que usan 4× 100G PAM4 u 8× 50G PAM4 que han sido estandarizadas por los grupos de trabajo de IEEE se encuentran en la siguiente tabla:

Estándar Tipos de transceptor Distancia Tipos de fibra Carriles Consumo de energía
IEEE P802.3cm 400GBASE-SR8 100m MMF 8× 50G PAM4 <10W
IEEE 802.3bs 400GBASE-DR4 500m SMF 4× 100G PAM4 <10W
400GBASE-LR8 10km SMF 8× 50G PAM4 <14W
IEEE P802.3cn 400GBASE-ER8 40km SMF 8× 50G PAM4 <14W
100G Lambda MSA 400GBASE-XDR4 2km SMF 8× 50G PAM4 <12W
400GBASE-FR4 2km SMF 4× 100G PAM4 <12W
400GBASE-LR4 10km SMF 4× 100G PAM4 <12W

Conclusión

La PAM4 es la tendencia de desarrollo de interfaces de interconexión de alta velocidad, promueve que los centros de datos alcancen velocidades 400G. A medida que el mercado avanza hacia la modulación basada en PAM4, cada vez más fabricantes de chips y proveedores de transceptores están fabricando nuevos productos 400G utilizando PAM4, la PAM4 400G pasa de la teoría a la práctica. La velocidad 400G basada en la PAM4 50G o la PAM4 100G se va a convertir en la base de la próxima generación de Ethernet y destacará por su alto rendimiento y gran potencial.

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