قبل أن نفهم تقنية PAM4، ما هي تقنية التعديل؟ تقنية التعديل هي تقنية تحويل إشارات النطاق الأساسي (الإشارات الكهربائية الخام) إلى إشارات إرسال. ومن أجل ضمان فعالية الاتصال والتغلب على مشاكل إرسال الإشارات لمسافات طويلة، من الضروري نقل طيف الإشارة إلى قناة عالية التردد من خلال تعديل الإرسال.
PAM4 هي تقنية تعديل سعة النبض (PAM) من الدرجة الرابعة.
تعد إشارة PAM إحدى تقنيات نقل الإشارات الشائعة بعد NRZ (عدم العودة إلى الصفر).
تستخدم إشارة NRZ مستويين للإشارة، مرتفع ومنخفض، لتمثيل 1 و0 للإشارة المنطقية الرقمية، ويمكنها إرسال 1 بت من المعلومات المنطقية لكل دورة ساعة.
تستخدم إشارة PAM4 4 مستويات إشارة مختلفة لنقل الإشارة، ويمكن لكل دورة ساعة أن تنقل 2 بت من المعلومات المنطقية، وهي 00 و01 و10 و11.
لذلك، في ظل نفس ظروف معدل الباود، يكون معدل البت لإشارة PAM4 ضعف معدل إشارة NRZ، مما يضاعف كفاءة الإرسال ويقلل التكاليف بشكل فعال.
تم استخدام تقنية PAM4 على نطاق واسع في مجال التوصيل البيني للإشارات عالية السرعة. في الوقت الحاضر، توجد وحدة إرسال واستقبال بصرية 400 جيجا تعتمد على تقنية تعديل PAM4 لمركز البيانات ووحدة إرسال واستقبال بصرية 50 جيجا تعتمد على تقنية تعديل PAM4 لشبكة التوصيل البيني 5G.
عملية تنفيذ وحدة الإرسال والاستقبال الضوئية 400G DML المستندة إلى تعديل PAM4 هي كما يلي: عند إرسال إشارات الوحدة، يتم إدخال 16 قناة من الإشارات الكهربائية 25G NRZ من وحدة الواجهة الكهربائية، وتتم معالجتها مسبقًا بواسطة معالج DSP، وتشكيل PAM4، و إخراج 8 قنوات من الإشارات الكهربائية 25G PAM4، والتي يتم تحميلها على شريحة السائق. يتم تحويل الإشارات الكهربائية عالية السرعة إلى 8 قنوات من الإشارات الضوئية عالية السرعة بسرعة 50 جيجابت في الثانية من خلال 8 قنوات من الليزر، يتم دمجها بواسطة معدد إرسال بتقسيم الطول الموجي، ويتم تصنيعها في قناة واحدة من إخراج الإشارة الضوئية عالية السرعة 400 جيجا بايت. عند استقبال إشارات الوحدة، يتم إدخال الإشارة الضوئية عالية السرعة ذات القناة الواحدة 400G المستلمة من خلال وحدة الواجهة الضوئية، ويتم تحويلها إلى إشارة ضوئية عالية السرعة ذات 8 قنوات بسرعة 50 جيجابت في الثانية من خلال جهاز إزالة تعدد الإرسال، ويتم استقبالها بواسطة جهاز استقبال بصري، ويتم تحويلها إلى جهاز كهربائي إشارة. بعد استعادة الساعة والتضخيم والمساواة وإزالة التشكيل PAM4 بواسطة شريحة معالجة DSP، يتم تحويل الإشارة الكهربائية إلى 16 قناة من الإشارة الكهربائية 25G NRZ.
تطبيق تقنية تعديل PAM4 على الوحدات الضوئية بسرعة 400 جيجابت/ثانية. يمكن للوحدة الضوئية 400 جيجابت/ثانية المعتمدة على تعديل PAM4 أن تقلل من عدد أجهزة الليزر المطلوبة في طرف الإرسال وبالتالي تقلل عدد أجهزة الاستقبال المطلوبة في طرف الاستقبال بسبب استخدام تقنيات التعديل ذات الترتيب الأعلى مقارنةً بـ NRZ. يعمل تعديل PAM4 على تقليل عدد المكونات البصرية في الوحدة الضوئية، مما يمكن أن يحقق مزايا مثل انخفاض تكاليف التجميع، وتقليل استهلاك الطاقة، وحجم تعبئة أصغر.
هناك طلب على الوحدات الضوئية بسرعة 50 جيجابت/ثانية في شبكات النقل والوصل 5G، وتم اعتماد حل يعتمد على الأجهزة الضوئية 25G ومكمل بتنسيق تعديل سعة النبض PAM4 لتحقيق متطلبات النطاق الترددي المنخفض والعالي.
عند وصف إشارات PAM-4، من المهم الانتباه إلى الفرق بين معدل الباود ومعدل البت. بالنسبة لإشارات NRZ التقليدية، نظرًا لأن الرمز الواحد ينقل بتًا واحدًا من البيانات، فإن معدل البت ومعدل الباود هما نفسهما. على سبيل المثال، في شبكة إيثرنت 100 جيجا، باستخدام أربع إشارات 25.78125 جيجا بايت للإرسال، يكون معدل البت لكل إشارة أيضًا 25.78125 جيجابت في الثانية، وتحقق الإشارات الأربع نقل إشارة بسرعة 100 جيجابت في الثانية؛ بالنسبة لإشارات PAM-4، نظرًا لأن الرمز الواحد ينقل 2 بت من البيانات، فإن معدل البت الذي يمكن إرساله هو ضعف معدل الباود. على سبيل المثال، باستخدام 4 قنوات من إشارات 26.5625 جيجا بايت للإرسال في إيثرنت 200 جيجا بايت، يبلغ معدل البت على كل قناة 53.125 جيجا بايت في الثانية، ويمكن لأربع قنوات من الإشارات تحقيق نقل إشارة بسرعة 200 جيجا بايت في الثانية. بالنسبة لشبكة إيثرنت 400G، يمكن تحقيق ذلك باستخدام 8 قنوات بإشارات 26.5625 جيجا بايت.
وقت النشر: 02 يناير 2025