PAM4 の利点は何ですか? PAM4 と NRZ の違いは何ですか?

PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4) は、デジタルデータをアナログ信号に変換するために使用されます。400G イーサネットでは、PAM4 はデジタルデータを光信号に変換し、光ファイバーで伝送するために使用されます。PAM4 技術は、光信号の振幅と位相を変更することで 4 つの異なるデジタル状態を表し、各状態は 2 ビットのデータを表します。従来の NRZ (Non-Return-to-Zero) 変調技術と比較して、PAM4 は同じ帯域幅でより多くのデータを送信できるため、データ伝送速度が向上します。400G イーサネットでは、PAM4 技術は光モジュールと光ファイバー間のデータ伝送に広く使用されています。

AM4 の利点:

1. 帯域幅利用率の向上: PAM4 は同じボーレートで NRZ の 2 倍のスループットを実現しているため、光ファイバーを追加することなくネットワーク帯域幅を増やすことができ、帯域幅利用率を効果的に向上させることができます。

2. 信号損失の削減: PAM4 では、NRZ に比べて各シンボル期間に 2 倍の情報量を伝送できるため、同じコード レートでは、PAM4 のボー レート (シンボル レート) は NRZ 信号の半分になり、信号伝送の信号損失が削減されます。この利点により、PAM4 では、チャネル損失を増やすことなく、既存のチャネルと相互接続を使用してより高いビット レートを実現できます。

3. 光デバイスの需要を削減: PAM4 は高次変調形式を使用するため、使用される光デバイスの数を減らし、光デバイスのパフォーマンス要件を軽減して、コストを削減できます。

4. 組み込み DWDM ネットワークに適しています: PAM4 光モジュールは組み込み DWDM ネットワークのスイッチで直接使用できるため、組み込み DWDM データ ネットワークを構築する顧客にコスト効率に優れたシンプルなソリューションを提供します。

PAM4の欠点:

1. 伝送距離の制限：PAM4 光モジュールでは、5km を超える伝送には増幅器の使用が必要であり、分散補償と増幅器を備えた別の DWDM マルチプレクサが必要になるため、システムの複雑さとコストが増加します。

2. ノイズ干渉の影響を受ける：PAM4はノイズ干渉の影響を受けやすいです。追加の電圧レベル要件によりレベル間隔が狭まり、特に長距離伝送やノイズの多い環境ではより高い信号対雑音比が必要となり、信号品質に影響を与えます。

3. 垂直アイ ダイアグラムの開口部が小さい: PAM4 信号の垂直アイ ダイアグラムの開口部は小さいため、ノイズの影響を受けやすく、ビット エラー レートが高くなります。ただし、PAM4 が可能なのは、前方誤り訂正 (FEC) によってシステムが必要なビット エラー レートを達成できるためです。

4. 消費電力の増加：PAM4チャネルのビットエラー率を低減するには、受信側でイコライゼーション処理を行い、送信側でプリコンペンセイション処理を実行する必要があります。これにより、消費電力と発熱が増加し、PAM4トランシーバーの消費電力が増加します。

NRZ（非ゼロ復帰）とPAM4（パルス振幅変調4）は、光ファイバー伝送においてデジタルデータをアナログ信号に変換するために使用される2つの異なる変調技術です。ビットレートと信号損失が異なります。

PAM4 は、信号伝送に 4 つの異なる信号レベルを使用します。各シンボル期間は 2 ビットの論理情報 (0、1、2、3) を表すことができます。つまり、1 単位時間あたりに 4 つのレベルがあります。したがって、同じボー レートでは、PAM4 のスループットは NRZ の 2 倍です。つまり、PAM4 は光ファイバを追加せずにネットワーク帯域幅を増やすことができ、帯域幅の利用率を効果的に向上させます。

ビットレート: NRZ テクノロジーは、光信号の振幅を変更することで 2 つの異なるデジタル状態を表します。各状態は 1 ビットのデータを表します。PAM4 テクノロジーと比較すると、光信号の振幅と位相を変更することで 4 つの異なるデジタル状態を表します。各状態は 2 ビットのデータを表します。したがって、PAM4 テクノロジーは同じ帯域幅でより多くのデータを送信できるため、より高いビットレートを実現できます。

信号損失：NRZ技術では、光信号の振幅がノイズや減衰によって弱まるため、伝送中に信号損失が発生する可能性があります。PAM4技術は、光信号の振幅と位相を変化させることで4つの異なるデジタル状態を表現するため、ノイズ耐性が向上し、信号損失の可能性を低減します。