PAM4: Узнайте 400G Ethernet здесь

Опубликовано 19 декабрь 2019 г.
2020-07-08 08:15:55
210
https://img-en.fs.com/community/uploads/author/202003/25/1-4-1.jpg

Charlene

Переводчик Антон

PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) - это технология модуляции, что подходит для высокоскоростного межсоединения сигналов в дата-центре следующего поколения, который прокладывает путь к 400G Ethernet в ЦОД.

Понимание PAM4

Сигнализация PAM4 относится к 4-уровневой амплитудно-импульсной модуляции, которая является одним из видов модуляции PAM. Для модуляции PAM4, корость передачи данных в бодах передает два бита за интервал передачи. Два бита могут быть 00, 01, 10 или 11, как показано на следующем рисунке. PAM реализует больше данных по существующему волокну, другими словами, Это говорит о том, что возможно 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. Однако, он не был введен в использовании из-за более высокой стоимости и незрелости техники. PAM4 на 25Gbaud и 50Gbaud в настоящее время доступны на рынке для новых приложений в ЦОД.

NRZ vs PAM4.jpg

Зачем использовать PAM4 в 400G Ethernet?

PAM4 не был применен в 400G сразу. 400G IEEE 802.3bs представляет собой один из начальных стандартов 200G/400G, что стандартизировал интерфейс 400G SR16 с использованием 25 Гбит/с NRZ. В ранней версии 400GBASE SR16 использовалась зрелый 25 Гбит/с VSCEL на основе традиционой схемы модуляции NRZ для достижения расстояния до 100м путем увеличения параллельности с 4 оптических каналов для 100G до 16 оптических каналов для 400G. Но применение требует большого количества волокон, так что это не экономически выгодный вариант. Кроме того, 16 оптических каналов для параллельной передачи явно требуют большого размера и энергопотребления, что не подходит для приложения 400G Ethernet в ЦОД. Таким образом, интерфейсы 400G SR16 не предполагается развертывать на рынке.

Примечание: Сигнализация NRZ использует два уровня сигнала, на которых положительное напряжение определяет бит 1, а нулевое напряжение определяет бит 0. 1 бит сигнала передается во время тактового цикла.

Поскольку пропускная способность NRZ требует в два раза больше, чем PAM4 для одних и тех же данных по всему, и скорость передачи данных 25 Гбит/с на каждую полосу с использованием сигнализации NRZ уже достигла своего предела, когда обсуждался стандарт 400GE IEEE 802.3bs, технология PAM4 была предложена вместо NRZ. Предложение было принято в конце концов после анализа и сертификации. Стандарт 400G LR8/FR8 становится первым стандартом интерфейса 400G PAM4, а затем модуляция PAM4 широко применяется в модулях 400G. Вместо использования 16 25G скорость передачи в бодах NRZ для 400G Ethernet, модуляция PAM4 предлагает путь от 100G Ethernet с использованием 4×25G скорость передачи в бодах до 400G Ethernet через архитектуру со скоростью передачи в бодах 8×25G, что означает линии связи 400G Ethernet через решение с 8×50G битовой скоростью, что снижает стоимость волокон и потери соединения.

PAM4 в приложениях модулей 400G

Оптические интерфейсы 400G используют 4×100G PAM4 или 8×50G PAM4, которые были стандартизированы рабочими группами IEEE, представлены на следующем графике:

Cтандарт Тип Mодуля Линк Расстояние Тип Hосителя Дорожки Ограждающие
IEEE 802.3bs 400GBASE-DR4 500m SMF 4× 100G PAM4
400GBASE-FR8 2km SMF 8× 50G PAM4
400GBASE-LR8 10km SMF 8× 50G PAM4
IEEE P802.3cm 400GBASE-SR8 100m MMF 8× 50G PAM4
400GBASE-SR4.2 100m MMF 8× 50G PAM4
IEEE P802.3cn 400GBASE-ER8 40km SMF 8× 50G PAM4
100G Lambda
MSA
400GBASE-FR4 2km SMF 4× 100G PAM4
400GBASE-LR4 10km SMF 4× 100G PAM4

PAM4 является тенденцией развития высокоскоростных интерфейсов межсоединений, продвигая ЦОД на скорости до 400G. По мере того как рынок переходит к PAM4 на основе модуляции, все больше производителей микросхем и поставщиков трансиверов производят новые продукции 400G с использованием PAM4, переводя 400G PAM4 из теории в практику. 400G на основе 50G PAM4 или 100G PAM4, безусловно, станет базовой скоростью Ethernet следующего поколения и будут выделяться своей высокой эффективностью и возможностями.