PAM4 기술을 이해하기 전에 변조 기술이란 무엇일까요? 변조 기술은 기저대역 신호(원시 전기 신호)를 전송 신호로 변환하는 기술입니다. 통신 효율을 확보하고 장거리 신호 전송의 문제점을 극복하기 위해서는 신호 스펙트럼을 변조를 통해 고주파 채널로 이동시켜 전송해야 합니다.
PAM4는 4차 펄스 진폭 변조(PAM) 기법입니다.
PAM 신호는 NRZ(Non Return to Zero) 신호 이후에 널리 사용되는 신호 전송 기술입니다.
NRZ 신호는 높은 레벨과 낮은 레벨, 두 가지 신호 레벨을 사용하여 디지털 논리 신호의 1과 0을 나타내며, 클록 주기당 1비트의 논리 정보를 전송할 수 있습니다.
PAM4 신호는 신호 전송을 위해 4개의 서로 다른 신호 레벨을 사용하며, 각 클록 사이클마다 00, 01, 10, 11의 2비트 논리 정보를 전송할 수 있습니다.
따라서 동일한 보드율 조건에서 PAM4 신호의 비트 전송률은 NRZ 신호의 두 배이므로 전송 효율이 두 배로 증가하고 비용을 효과적으로 절감할 수 있습니다.
PAM4 기술은 고속 신호 상호 연결 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 현재 데이터 센터용 PAM4 변조 기술 기반 400G 광 트랜시버 모듈과 5G 상호 연결 네트워크용 PAM4 변조 기술 기반 50G 광 트랜시버 모듈이 있습니다.
PAM4 변조 기반 400G DML 광 트랜시버 모듈의 구현 과정은 다음과 같습니다. 송신 시, 수신된 16채널의 25G NRZ 전기 신호가 전기 인터페이스 유닛을 통해 입력되어 DSP 프로세서에서 전처리되고, PAM4 변조를 거쳐 8채널의 25G PAM4 전기 신호로 출력되어 드라이버 칩에 입력됩니다. 이 고속 전기 신호는 8채널의 레이저를 통해 8채널의 50Gbps 고속 광 신호로 변환되고, 파장 분할 다중화기(WDM)를 통해 결합되어 1채널의 400G 고속 광 신호로 출력됩니다. 수신 시, 수신된 1채널의 400G 고속 광 신호가 광 인터페이스 유닛을 통해 입력되어, 역다중화기(DMM)를 통해 8채널의 50Gbps 고속 광 신호로 변환된 후, 광 수신기에 수신되어 전기 신호로 변환됩니다. DSP 처리 칩을 통한 클록 복구, 증폭, 등화 및 PAM4 복조를 거쳐 전기 신호는 16채널의 25G NRZ 전기 신호로 변환됩니다.
400Gb/s 광 모듈에 PAM4 변조 기술을 적용합니다. PAM4 변조 기반 400Gb/s 광 모듈은 NRZ 변조 방식보다 고차 변조 기술을 사용하기 때문에 송신단에서 필요한 레이저 개수를 줄일 수 있으며, 이에 따라 수신단에서 필요한 수신기 개수도 줄일 수 있습니다. PAM4 변조는 광 모듈 내 광 부품 수를 감소시켜 조립 비용 절감, 전력 소비 감소, 소형화 등의 이점을 제공합니다.
5G 전송 및 백홀 네트워크에서 50Gbit/s 광 모듈에 대한 수요가 있으며, 저비용 및 고대역폭 요구 사항을 충족하기 위해 25G 광 장치 기반 솔루션에 PAM4 펄스 진폭 변조 형식을 보완한 방식이 채택되었습니다.
PAM-4 신호를 설명할 때, 보드율과 비트율의 차이를 이해하는 것이 중요합니다. 기존 NRZ 신호의 경우, 하나의 심볼이 1비트의 데이터를 전송하므로 비트율과 보드율이 같습니다. 예를 들어, 100G 이더넷에서 25.78125GBaud 신호 4개를 사용하여 전송하면 각 신호의 비트율은 25.78125Gbps가 되며, 이 4개의 신호를 통해 100Gbps의 신호 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 그러나 PAM-4 신호의 경우, 하나의 심볼이 2비트의 데이터를 전송하므로 전송 가능한 비트율은 보드율의 두 배가 됩니다. 예를 들어, 200G 이더넷에서 26.5625GBaud 신호 4개 채널을 사용하여 전송하면 각 채널의 비트율은 53.125Gbps가 되며, 이 4개의 채널을 통해 200Gbps의 신호 전송 속도를 달성할 수 있습니다. 400G 이더넷의 경우, 26.5625GBaud 신호 8개 채널을 사용하면 200Gbps의 신호 전송 속도를 달성할 수 있습니다.
게시 시간: 2025년 1월 2일