לפני שנבין את טכנולוגיית PAM4, מהי טכנולוגיית אפנון? טכנולוגיית אפנון היא טכניקה של המרת אותות פס בסיס (אותות חשמליים גולמיים) לאותות שידור. על מנת להבטיח יעילות תקשורת ולהתגבר על בעיות בהעברת אותות למרחקים ארוכים, יש צורך להעביר את ספקטרום האות לערוץ בתדר גבוה באמצעות אפנון לצורך השידור.
PAM4 היא טכניקת אפנון דופק משרעת (PAM) מסדר רביעי.
אות PAM היא טכנולוגיית העברת אותות פופולרית לאחר NRZ (Non Return to Zero).
אות NRZ משתמש בשתי רמות אות, גבוה ונמוך, כדי לייצג את ה-1 וה-0 של אות הלוגיקה הדיגיטלי, ויכול להעביר סיבית אחת של מידע לוגי לכל מחזור שעון.
אות PAM4 משתמש ב-4 רמות אות שונות להעברת אות, וכל מחזור שעון יכול להעביר 2 ביטים של מידע לוגי, כלומר 00, 01, 10 ו-11.
לכן, תחת אותם תנאי קצב באוד, קצב הסיביות של אות PAM4 כפול מזה של אות NRZ, מה שמכפיל את יעילות השידור ומפחית ביעילות את העלויות.
טכנולוגיית PAM4 נמצאת בשימוש נרחב בתחום חיבור אותות במהירות גבוהה. כיום, קיימים מודולי משדר-מקלט אופטי 400G המבוססים על טכנולוגיית אפנון PAM4 עבור מרכזי נתונים ומודולי משדר-מקלט אופטי 50G המבוססים על טכנולוגיית אפנון PAM4 עבור רשת חיבור 5G.
תהליך היישום של מודול המשדר-מקלט האופטי 400G DML המבוסס על אפנון PAM4 הוא כדלקמן: בעת שידור אותות יחידה, 16 הערוצים המתקבלים של אותות חשמליים 25G NRZ מוכנסים מיחידת הממשק החשמלי, עוברים עיבוד מקדים על ידי מעבד ה-DSP, מווסתים PAM4, ומוציאים 8 ערוצים של אותות חשמליים 25G PAM4, אשר נטענים על שבב הדרייבר. האותות החשמליים במהירות גבוהה מומרים ל-8 ערוצים של אותות אופטיים במהירות גבוהה של 50Gbps דרך 8 ערוצים של לייזרים, המשולבים על ידי מרבב חלוקת אורך גל, ומסונתזים לערוץ אחד של פלט אות אופטי במהירות גבוהה של 400G. בעת קבלת אותות יחידה, האות האופטי המתקבל בעל ערוץ אחד של 400G במהירות גבוהה מוכנס דרך יחידת הממשק האופטי, מומר לאות אופטי במהירות גבוהה של 8 ערוצים של 50Gbps דרך דה-מולטיפלקסר, מתקבל על ידי מקלט אופטי, ומומר לאות חשמלי. לאחר שחזור שעון, הגברה, שוויון ודה-מודולציה של PAM4 על ידי שבב עיבוד DSP, האות החשמלי מומר ל-16 ערוצים של אות חשמלי 25G NRZ.
יש ליישם טכנולוגיית אפנון PAM4 על מודולים אופטיים של 400Gb/s. מודול אופטי של 400Gb/s המבוסס על אפנון PAM4 יכול להפחית את מספר הלייזרים הנדרשים בקצה המשדר ובמקביל להפחית את מספר המקלטים הנדרשים בקצה המקבל, הודות לשימוש בטכניקות אפנון מסדר גבוה יותר בהשוואה ל-NRZ. אפנון PAM4 מפחית את מספר הרכיבים האופטיים במודול האופטי, מה שיכול להביא יתרונות כגון עלויות הרכבה נמוכות יותר, צריכת חשמל מופחתת וגודל אריזה קטן יותר.
יש ביקוש למודולים אופטיים של 50 ג'יגה-ביט לשנייה ברשתות שידור ותמסורת 5G, ופתרון המבוסס על התקנים אופטיים של 25G בתוספת פורמט אפנון אמפליטודת דופק PAM4 אומץ כדי להשיג דרישות של עלות נמוכה ורוחב פס גבוה.
כאשר מתארים אותות PAM-4, חשוב לשים לב להבדל בין קצב באוד (baud rate) לקצב סיביות (bit rate). עבור אותות NRZ מסורתיים, מכיוון שסמל אחד משדר סיבית אחת של נתונים, קצב הסיביות וקצב הבאוד זהים. לדוגמה, ב-100G Ethernet, באמצעות ארבעה אותות של 25.78125GBaud לשידור, קצב הסיביות בכל אות הוא גם 25.78125Gbps, וארבעת האותות משיגים שידור אות של 100Gbps; עבור אותות PAM-4, מכיוון שסמל אחד משדר 2 ביטים של נתונים, קצב הסיביות שניתן להעביר הוא כפול מקצב הבאוד. לדוגמה, באמצעות 4 ערוצים של אותות של 26.5625GBaud לשידור ב-200G Ethernet, קצב הסיביות בכל ערוץ הוא 53.125Gbps, ו-4 ערוצי אותות יכולים להשיג שידור אות של 200Gbps. עבור 400G Ethernet, ניתן להשיג זאת עם 8 ערוצים של אותות של 26.5625GBaud.
זמן פרסום: ינואר-02-2025