NRZ vs PAM4 сигналы

Хит 400G-DR4 PAM4 1310nm 500m MTP/MPO SMF 137,862₽ (включая НДС)

Хит 400GBASE-SR8 PAM4 850nm 100m MTP/MPO MMF 82,662₽ (включая НДС)

Хит 100GBASE-SR4 QSFP28 850nm 100m MTP/MPO MMF 13,662₽ (включая НДС)

Хит 40GBASE-SR4 QSFP+ 850nm 150m MTP/MPO MMF 5,382₽ (включая НДС)

Хит 10GBASE-SR SFP+ 850nm 300m LC MMF 2,760₽ (включая НДС)

 





Основы NRZ и PAM4 сигналов

NRZ - это метод модуляции, использующий два уровня сигнала для представления 1/0 информации о цифровом логическом сигнале. Логический 0 — это отрицательное напряжение, а логическая 1 — положительное напряжение. За каждый такт может быть передан или получен один бит логической информации. Скорость передачи данных в бодах, или скорость, с которой может изменяться символ, равна битовой скорости для сигналов NRZ.

PAM4 модуляция - это технология, которая использует четыре различных уровня сигнала для передачи сигнала, и каждый период символа представляет 2 бита логической информации (0, 1, 2, 3). Для достижения этого, форма сигнала имеет 4 различных уровня с двумя битами: 00, 01, 10 или 11, как показано ниже.С двумя битами на символ скорость передачи данных в бодах составляет половину битовой скорости.

Сравнение NRZ и PAM4 сигналов

Битовая скорость

Передача с механизмом NRZ будет иметь ту же скорость передачи данных в бодах и битовую скорость, поскольку один символ может передавать один бит. 28Гбит/с (гигабит в секунду) битовая скорость равна 28GBdps (gigabaud в секунду) скорости передачи данных в бодах. В то время как, поскольку PAM4 модуляция передает 2 бита на символ, 56Гбит/с PAM4 будет иметь линейную передачу со скоростью 28Гбит/с. Таким образом, PAM4 удваивает скорость передачи данных для заданной скорости передачи данных в бодах по сравнению с NRZ, обеспечивая более высокую эффективность для высокоскоростной оптической передачи, такой как 400G. Если говорить более конкретно, то интерфейс Ethernet 400 Гбит/с может быть реализован с восемью полосами

Потеря сигнала

PAM4 модуляция позволяет передавать в два раза больше информации за символьный цикл, чем NRZ.Поэтому при той же скорости передачи данных PAM4 имеет только половину скорости передачи данных в бодах, также называемой символьной скоростью, по сравнению с сигналом NRZ, поэтому потеря сигнала, вызванная каналом передачи сигналов в PAM4 значительно уменьшена.Это ключевое преимущество PAM4 позволяет использовать существующие каналы и межсоединения с более высокими скоростями передачи без удвоения скорости передачи данных в бодах и увеличения потерь в канале.

Отношение сигнала-шума (SNR) и частота ошибок по битам(BER)

Согласно следующему рисунку высота глазка для PAM4 составляет 1/3 от высоты для NRZ, в результате чего PAM4 увеличивает SNR (отношение сигнала-шума ) на -9,54 дБ, что влияет на качество сигнала и вносит дополнительные ограничения в высокоскоростной передаче сигналов. На 33% меньшее отверстие глаза делает сигнализацию PAM4 более чувствительной к шуму, что приводит к больше частоте ошибок по битам. Тем не менее, PAM4 стал возможным благодаря упреждающей коррекции ошибок (FEC), которая может помочь системе связи достичь желаемого BER.

Потребляемая мощность

Уменьшение BER в канале PAM4 требует выравнивания на конце Rx и предварительной компенсации на конце Tx, которые потребляют больше энергии, чем канал NRZ для данной тактовой частоты. Это означает, что PAM4 модули выделяют больше тепла на каждом конце канала. Тем не менее, новый state-of-the-art silicon photonics (SiPh) может эффективно снизить потребляемую мощность и использоваться в 400G модулях. Например, FS Silicon Photonics 400G модуль сочетает в себе чипы SiPh и сигнализацию PAM4 модуляции, что делает его экономичным и эффективным решением с низкой потребляемой мощностью для центра обработки данных 400G.

Переход от NRZ к PAM4 модуляции для 400G Ethernet

В связи с тем, что по всему миру передаются огромные объемы данных, многие организации предъявляют требования о переход к 400G. Первоначально для 400G Ethernet используется скорость передачи данных в бодах 16x25G NRZ, например 400G-SR16, но потери связи и размер схемы не соответствуют требованиям 400G Ethernet. В то время как PAM4 модуляция обеспечивает более высокую скорость передачи данных при вдвое меньшей скорости передачи данных в бодах, а разработчики могут продолжать использовать существующие каналы с потенциальной скоростью передачи данных 400G Ethernet. В результате PAM4 обогнал NRZ в качестве предпочтительного метода модуляции для электрического или оптического сигнала передачи в оптических модулях 400G.

Статья по теме: PAM4: узнайте 400G Ethernet здесь