Non-Return-to-Zero (NRZ)

Apakah Non-Return-to-Zero (NRZ)?

Non-return-to-zero (NRZ) ialah kaedah modulasi isyarat digital binari yang digunakan dalam modul optik. NRZ menggunakan dua tahap isyarat yang berbeza — diwakili oleh 0 dan 1. Setiap tahap isyarat mewakili satu bit maklumat logik. Tahap isyarat binari dihantar melalui voltan arus terus (DC) tertentu, dan amplitud isyarat pembawa adalah malar sepanjang setiap tempoh bit. Dalam NRZ logik positif yang biasa digunakan, tahap isyarat keadaan rendah (0) sepadan dengan voltan yang lebih negatif, manakala tahap isyarat keadaan tinggi (1) sepadan dengan voltan yang lebih positif.

Apakah Perbezaan Antara NRZ dan PAM4?

Kadar Bit

Memandangkan setiap simbol pengekodan NRZ hanya mengandungi satu bit maklumat logik manakala setiap simbol PAM4 mewakili dua bit, kadar bit NRZ adalah sama dengan kadar baud NRZ dan bit PAM4 ialah dua kali ganda kadar baud PAM4. Iaitu:

50Gbaud NRZ = 50Gbps, 50Gbaud PAM4 = 100Gbps.

Salah satu contoh penggunaannya ialah modul Lambda tunggal 100G berkelajuan tinggi, seperti QSFP-100G-DR-S dan QSFP-100G-FR-S, yang boleh menukar isyarat NRZ 4x25Gbps kepada isyarat PAM4l 1x50Gbaud.

SNR (Nisbah Isyarat kepada Hingar) dan Kadar Ralat Bit (BER)

Dari segi Ketumpatan Spektrum Kuasa, PAM4 menghasilkan tiga corak mata yang berbeza, manakala NRZ menampilkan satu mata besar. Rajah mata PAM4 mendedahkan keterbatasan semula jadinya berkenaan nisbah isyarat kepada hingar (SNR) dan Kadar Ralat Bit (BER). Oleh sebab amplitud isyarat (ketinggian mata) PAM4 hanya satu pertiga daripada NRZ, aras voltan adalah lebih dekat antara satu sama lain, menjadikannya lebih terdedah kepada gangguan hingar. Ini meningkatkan SNR PAM4 sebanyak -9.54 dB dan BER yang lebih tinggi.

Teknik penyamaan lanjutan diperlukan dalam transceiver PAM4 untuk mengurangkan isu hingar. Kerumitan tambahan ini menjadikan reka bentuk optik PAM4 lebih rumit dan meningkatkan penggunaan kuasa berbanding penyelesaian lain.

Kehilangan Isyarat

PAM4 membolehkan penghantaran data sebanyak dua kali ganda berbanding NRZ dalam setiap tempoh simbol. Oleh itu, kadar baud hanyalah separuh daripada NRZ pada kadar bit yang sama. Kecekapan penghantaran yang berganda dalam pensinyalan PAM4 mengurangkan kehilangan isyarat yang disebabkan oleh saluran penghantaran dengan ketara. Kelebihan PAM4 ialah ia membolehkan kadar data yang lebih tinggi menggunakan saluran sedia ada tanpa meningkatkan kadar baud dan kehilangan isyarat saluran.

Penggunaan Kuasa

Untuk mengurangkan BER dalam isyarat PAM4, penyamaan pada hujung RX dan pengimbangan semula pada hujung TX diperlukan, yang kedua-duanya menggunakan lebih banyak kuasa berbanding NRZ. Walau bagaimanapun, teknologi fotonik silikon (SiPh) canggih dan terkini yang digunakan pada modul optik fotonik silikon dapat menyelesaikan masalah ini.

Apakah Kelebihan NRZ?

Kelebihan utama NRZ berbanding PAM4 ialah toleransi yang lebih baik terhadap hingar, keupayaan pembetulan ralat yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Selain itu, memandangkan kualiti isyarat NRZ secara relatifnya lebih baik berbanding PAM4, reka bentuk mekanikal optik NRZ adalah ringkas dan tidak memerlukan unit pemprosesan isyarat yang kompleks, seperti litar Pemulihan Jam. Kos peranti termodulasi NRZ selalunya lebih murah berbanding PAM4.