Vantaggi di PAM4? Qual è la differenza tra PAM4 e NRZ?

La tecnologia PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4) viene utilizzata per convertire i dati digitali in segnali analogici. Nella rete Ethernet 400G, la tecnologia PAM4 viene utilizzata per convertire i dati digitali in segnali ottici per la trasmissione in fibra ottica. La tecnologia PAM4 rappresenta 4 diversi stati digitali modificando l'ampiezza e la fase del segnale ottico, ciascuno dei quali rappresenta 2 bit di dati. Rispetto alla tradizionale tecnologia di modulazione NRZ (Non-Return-to-Zero), la tecnologia PAM4 può trasmettere più dati a parità di larghezza di banda, aumentando così la velocità di trasmissione. Nella rete Ethernet 400G, la tecnologia PAM4 è ampiamente utilizzata per la trasmissione dati tra moduli ottici e fibre ottiche.

Vantaggi AM4:

1. Miglioramento dell'utilizzo della larghezza di banda: PAM4 ha una capacità di elaborazione doppia rispetto a NRZ alla stessa velocità in baud, quindi può aumentare la larghezza di banda della rete senza aggiungere ulteriori fibre ottiche, migliorando in modo efficace l'utilizzo della larghezza di banda.

2. Riduzione della perdita di segnale: PAM4 consente di trasmettere il doppio delle informazioni in ogni periodo di simbolo rispetto a NRZ, quindi a parità di velocità di codifica, la velocità in baud (velocità di simbolo) di PAM4 è solo la metà di quella del segnale NRZ, riducendo così la perdita di segnale nella trasmissione del segnale. Questo vantaggio consente a PAM4 di utilizzare canali e interconnessioni esistenti per velocità in bit più elevate senza aumentare le perdite di canale.

3. Ridurre la domanda di dispositivi ottici: PAM4 utilizza un formato di modulazione di ordine elevato, che può ridurre il numero di dispositivi ottici utilizzati e ridurre i requisiti di prestazioni per i dispositivi ottici, riducendo così i costi.

4. Adatto per reti DWDM integrate: i moduli ottici PAM4 possono essere utilizzati direttamente negli switch delle reti DWDM integrate, offrendo soluzioni semplici ed economiche per i clienti che realizzano reti dati DWDM integrate.

Svantaggi di PAM4:

1. Limitazione della distanza di trasmissione: i moduli ottici PAM4 richiedono l'uso di amplificatori per trasmettere su distanze superiori a 5 km ed è necessario un multiplexer DWDM separato dotato di compensazione della dispersione e amplificatori, il che aumenta la complessità e il costo del sistema.

2. Interferenza da rumore: PAM4 è suscettibile a interferenze da rumore. I suoi requisiti aggiuntivi in ​​termini di livello di tensione riducono l'intervallo di livello, con conseguente necessità di un rapporto segnale/rumore più elevato, soprattutto nelle trasmissioni a lunga distanza e in ambienti rumorosi, con conseguente impatto sulla qualità del segnale.

3. Piccola apertura del diagramma a occhio verticale: l'apertura del diagramma a occhio verticale del segnale PAM4 è piccola, il che lo rende più sensibile al rumore e si traduce in un tasso di errore di bit più elevato. Tuttavia, PAM4 è possibile perché la correzione degli errori in avanti (FEC) può aiutare il sistema a raggiungere il tasso di errore di bit richiesto.

4. Aumento del consumo energetico: per ridurre il tasso di errore di bit nel canale PAM4, è necessario eseguire l'equalizzazione in ricezione e la precompensazione in trasmissione. Ciò aumenterà ulteriormente il consumo energetico e la generazione di calore, con conseguente aumento del consumo energetico del trasmettitore PAM4.

NRZ (Non-Return-to-Zero) e PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4) sono due diverse tecnologie di modulazione utilizzate per convertire i dati digitali in segnali analogici per la trasmissione in fibra ottica. Differiscono per bitrate e perdita di segnale.

PAM4 utilizza 4 diversi livelli di segnale per la trasmissione. Ogni periodo di simbolo può rappresentare 2 bit di informazione logica (0, 1, 2, 3), ovvero ci sono quattro livelli in un'unità di tempo. Pertanto, a parità di baud rate, la velocità di trasmissione di PAM4 è doppia rispetto a quella di NRZ. In altre parole, PAM4 può aumentare la larghezza di banda della rete senza dover aggiungere ulteriori fibre ottiche, migliorando efficacemente l'utilizzo della larghezza di banda.

Bit rate: la tecnologia NRZ rappresenta 2 diversi stati digitali modificando l'ampiezza del segnale ottico, ciascuno dei quali rappresenta 1 bit di dati. Rispetto alla tecnologia PAM4, rappresenta 4 diversi stati digitali modificando l'ampiezza e la fase del segnale ottico, ciascuno dei quali rappresenta 2 bit di dati. Pertanto, la tecnologia PAM4 può trasmettere più dati a parità di larghezza di banda, raggiungendo così bit rate più elevati.

Perdita di segnale: la tecnologia NRZ può subire perdite di segnale durante la trasmissione poiché l'ampiezza del segnale ottico può essere indebolita da rumore e attenuazione. La tecnologia PAM4 rappresenta 4 diversi stati digitali modificando l'ampiezza e la fase del segnale ottico, in modo da resistere meglio al rumore e ridurre la possibilità di perdita di segnale.