PAM4 teknolojisini anlamadan önce, modülasyon teknolojisi nedir? Modülasyon teknolojisi, temel bant sinyallerini (ham elektrik sinyalleri) iletim sinyallerine dönüştürme tekniğidir. İletişim etkinliğini sağlamak ve uzun mesafeli sinyal iletimindeki sorunların üstesinden gelmek için, sinyal spektrumunun iletim için modülasyon yoluyla yüksek frekanslı bir kanala aktarılması gereklidir.
PAM4, dördüncü dereceden bir darbe genlik modülasyonu (PAM) tekniğidir.
PAM sinyali, NRZ'den (Non Return to Zero) sonra popüler bir sinyal iletim teknolojisidir.
NRZ sinyali, dijital mantık sinyalinin 1 ve 0 değerlerini temsil etmek için yüksek ve düşük olmak üzere iki sinyal seviyesi kullanır ve saat döngüsü başına 1 bit mantık bilgisi iletebilir.
PAM4 sinyali, sinyal iletimi için 4 farklı sinyal seviyesi kullanır ve her saat döngüsünde 00, 01, 10 ve 11 olmak üzere 2 bitlik mantıksal bilgi iletebilir.
Bu nedenle, aynı baud hızı koşullarında, PAM4 sinyalinin bit hızı NRZ sinyalinin bit hızının iki katıdır; bu da iletim verimliliğini iki katına çıkarır ve maliyetleri etkili bir şekilde düşürür.
PAM4 teknolojisi, yüksek hızlı sinyal ara bağlantısı alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, veri merkezleri için PAM4 modülasyon teknolojisine dayalı 400G optik alıcı-verici modülü ve 5G ara bağlantı ağları için PAM4 modülasyon teknolojisine dayalı 50G optik alıcı-verici modülü bulunmaktadır.
PAM4 modülasyonuna dayalı 400G DML optik alıcı-verici modülünün uygulama süreci şu şekildedir: İletim birimi sinyallerinde, alınan 16 kanallı 25G NRZ elektrik sinyalleri elektrik arayüz ünitesinden giriş olarak alınır, DSP işlemcisi tarafından ön işleme tabi tutulur, PAM4 modülasyonu uygulanır ve 8 kanallı 25G PAM4 elektrik sinyali sürücü çipine yüklenir. Yüksek hızlı elektrik sinyalleri, 8 kanallı lazerler aracılığıyla 8 kanallı 50Gbps yüksek hızlı optik sinyale dönüştürülür, dalga boyu bölmeli çoklayıcı ile birleştirilir ve 1 kanallı 400G yüksek hızlı optik sinyal çıkışına sentezlenir. Alım birimi sinyallerinde, alınan 1 kanallı 400G yüksek hızlı optik sinyal optik arayüz ünitesinden giriş olarak alınır, demultiplekser aracılığıyla 8 kanallı 50Gbps yüksek hızlı optik sinyale dönüştürülür, optik alıcı tarafından alınır ve elektrik sinyaline dönüştürülür. DSP işlemci çipi tarafından saat sinyalinin geri kazanılması, yükseltilmesi, eşitlenmesi ve PAM4 demodülasyonundan sonra, elektrik sinyali 16 kanallı 25G NRZ elektrik sinyaline dönüştürülür.
400 Gb/s optik modüllere PAM4 modülasyon teknolojisi uygulanmıştır. PAM4 modülasyonuna dayalı 400 Gb/s optik modül, NRZ'ye kıyasla daha yüksek dereceli modülasyon tekniklerinin kullanımı sayesinde, verici uçtaki gerekli lazer sayısını ve buna bağlı olarak alıcı uçtaki gerekli alıcı sayısını azaltabilir. PAM4 modülasyonu, optik modüldeki optik bileşen sayısını azaltarak daha düşük montaj maliyetleri, daha düşük güç tüketimi ve daha küçük paketleme boyutu gibi avantajlar sağlayabilir.
5G iletim ve geri bağlantı ağlarında 50 Gbit/s optik modüllere olan talep artmaktadır ve düşük maliyet ve yüksek bant genişliği gereksinimlerini karşılamak için 25G optik cihazlara dayalı ve PAM4 darbe genlik modülasyonu formatıyla desteklenen bir çözüm benimsenmiştir.
PAM-4 sinyallerini tanımlarken, baud hızı ve bit hızı arasındaki farka dikkat etmek önemlidir. Geleneksel NRZ sinyallerinde, bir sembol bir bit veri ilettiği için bit hızı ve baud hızı aynıdır. Örneğin, 100G Ethernet'te, iletim için dört adet 25.78125 GBaud sinyali kullanıldığında, her sinyalin bit hızı da 25.78125 Gbps'dir ve dört sinyal 100 Gbps sinyal iletimi sağlar; PAM-4 sinyallerinde ise, bir sembol 2 bit veri ilettiği için, iletilebilen bit hızı baud hızının iki katıdır. Örneğin, 200G Ethernet'te iletim için 4 kanal 26.5625 GBaud sinyali kullanıldığında, her kanalın bit hızı 53.125 Gbps'dir ve 4 kanal sinyal 200 Gbps sinyal iletimi sağlayabilir. 400G Ethernet için, 26.5625 GBaud sinyallerin 8 kanalı ile bu sağlanabilir.
Yayın tarihi: 02 Ocak 2025