NRZ berbanding PAM4, Apakah Perbezaannya?

NRZ dan PAM4 ialah teknologi pengekodan dan modulasi yang penting dalam komunikasi serta penghantaran data moden. Kedua-duanya digunakan secara meluas dalam penghantaran isyarat digital. Peningkatan trend seperti pengkomputeran awan dan data raya telah mendorong pertumbuhan trafik secara eksponen serta kemunculan Ethernet 400G. Artikel ini akan memberikan pemahaman terperinci tentang kedua-dua teknologi modulasi, NRZ dan PAM4, serta membandingkannya supaya anda mengetahui teknologi yang lebih baik untuk keperluan kadar yang semakin meningkat.

Definisi NRZ dan PAM4

Apakah NRZ

NRZ ialah kaedah pengekodan isyarat digital tradisional yang digunakan terutamanya untuk penghantaran data binari. Ia menggunakan dua tahap isyarat untuk mewakili 0 dan 1 bagi isyarat digital. Logik 0 ialah voltan negatif dan logik 1 ialah voltan positif. Satu bit maklumat logik boleh dihantar atau diterima dalam setiap kitaran jam. Ketiadaan keadaan "kembali kepada sifar" merupakan ciri penting NRZ, yang bermaksud bahawa antara 1 dan 0 berturutan, isyarat tidak akan kembali ke tahap sifar, sekali gus membolehkan NRZ melaksanakan penghantaran data yang cekap pada frekuensi yang lebih rendah.

Apakah PAM4

PAM4 ialah teknologi modulasi baharu yang menggunakan empat tahap berbeza untuk mewakili data. Ia boleh menghantar dua bit data binari dalam tempoh simbol yang sama, iaitu 00, 01, 10 atau 11. Oleh itu, dalam keadaan lebar jalur yang sama, kadar penghantaran PAM4 adalah dua kali ganda berbanding NRZ. Hal ini juga menjadikannya popular dalam aplikasi berkelajuan tinggi seperti pusat data, pengkomputeran awan dan sebagainya. Ia lebih popular kerana kecekapannya yang tinggi dan penggunaan lebar jalur yang baik.

Perbandingan NRZ dan PAM4

Kadar Bit

Seperti yang kita semua ketahui, satu simbol boleh membawa satu bit. NRZ hanya boleh menghantar satu bit data binari dalam tempoh simbol yang sama, manakala PAM4 boleh menghantar dua bit. Oleh itu, dalam keadaan lebar jalur yang sama, apabila NRZ boleh menghantar 28Gbps, PAM4 boleh mencapai 56Gbps. Kadar bit 28Gbps bersamaan dengan kadar baud 28GBdps. Memandangkan setiap simbol PAM4 boleh membawa 2 bit, kelajuan penghantaran talian PAM4 56Gbps ialah 28GBdps. Jadi, pada kadar baud yang sama, PAM4 meningkatkan kadar bit kepada dua kali ganda berbanding NRZ, yang boleh memberikan kadar penghantaran lebih tinggi. Ia boleh menggunakan lebih sedikit saluran untuk melaksanakan antara muka Ethernet 400Gbps, manakala NRZ memerlukan lebih banyak saluran. PAM4 boleh menggunakan 8 saluran pada 50Gbps atau 4 saluran pada 100Gbps. NRZ memerlukan 16 atau 8 saluran pada lebar jalur yang sama.

Integriti penghantaran isyarat

Oleh kerana PAM4 menggunakan empat tahap berbeza untuk menghantar maklumat, manakala NRZ hanya menggunakan dua tahap, PAM4 lebih sensitif terhadap hingar dan herotan isyarat serta lebih mudah terjejas oleh gangguan. Walaupun ia boleh menghantar lebih banyak data dalam lebar jalur yang sama, keperluannya terhadap integriti isyarat adalah lebih tinggi. Pada masa yang sama, apabila jarak meningkat, pelemahan dan herotan isyarat turut meningkat, menyebabkan kadar kehilangan yang lebih tinggi. Sebaliknya, NRZ hanya menggunakan dua tahap isyarat untuk menghantar maklumat, menjadikannya lebih tahan terhadap gangguan dan membolehkannya dihantar pada jarak yang lebih jauh. QT's OSFP 400G modul ini mempunyai fungsi FEC, yang membantu memastikan integriti penghantaran isyarat dan boleh menyokong jarak yang lebih jauh.

Nisbah isyarat kepada hingar dan kadar ralat bit

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, ketinggian mata NRZ hanya satu pertiga daripada PAM4, yang hanya bermaksud bahawa PAM4 meningkatkan nisbah isyarat kepada hingar sebanyak -9.54 dB (kehilangan bajet pautan). Ini memberi kesan yang ketara terhadap kualiti isyarat dan akan memperkenalkan sekatan tambahan dalam penghantaran isyarat berkelajuan tinggi. Memandangkan bukaan mata menegak dikurangkan sebanyak 33%, ini juga akan menjadikan isyarat PAM4 lebih sensitif terhadap persekitaran hingar, yang mengakibatkan kadar ralat bit yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, memandangkan PAM4 mempunyai FEC, ia dapat membantu sistem pautan mencapai BER yang diperlukan, sekali gus membolehkan penggunaan PAM4.

Kerumitan

Pengekodan dan penyahkodan NRZ lebih ringkas berbanding PAM4, menjadikannya sesuai untuk kebanyakan sistem komunikasi tradisional. PAM4 melibatkan lebih banyak tahap, dan proses pengekodan serta penyahkodannya lebih rumit, serta memerlukan sokongan perkakasan berprestasi lebih tinggi. Oleh itu, kerumitan teknikal dan penggunaannya lebih tinggi berbanding NRZ, dan kos penggunaannya juga akan lebih tinggi.

Penggunaan kuasa

Walaupun kadar baud PAM4 adalah separuh daripada kadar baud NRZ pada kadar bit yang sama, memandangkan PAM4 menggunakan 4 aras untuk penghantaran maklumat dan perlu menggunakan FEC untuk mengawal BER dalam julat tertentu, ia mempunyai penggunaan kuasa yang lebih tinggi. Ini bermakna transceiver PAM4 akan menghasilkan haba yang lebih tinggi dan meningkatkan kos operasi serta penyelenggaraan. Walau bagaimanapun, QT's Transceiver 400G menggunakan cip DSP Broadcom dan Macom, yang mempunyai proses dan reka bentuk yang lebih baik serta dapat mengurangkan penggunaan kuasa keseluruhan dengan berkesan, sambil memastikan kecekapan dan kebolehpercayaan penghantaran data berkelajuan tinggi pada tahap maksimum.

Aplikasi

NRZ

Dalam Ethernet 25G, kadar bit NRZ ialah 25Gbps, yang biasanya boleh digunakan untuk aplikasi 100G kepada 4x 25G. Ini bukan sahaja membolehkan pengurusan trafik dan pengimbangan beban yang lebih baik, tetapi juga membantu mengoptimumkan prestasi rangkaian, mengurangkan kesesakan, dan meningkatkan kecekapan keseluruhan.

PAM4

PAM4 boleh mencapai aplikasi 400G hingga 4x 100G dan menyokong sambungan berkelajuan tinggi antara sejumlah besar pelayan dan peranti storan bagi memenuhi keperluan pemprosesan data raya dan pengkomputeran awan. Ia direka untuk meningkatkan kecekapan dan kecekapan spektrum penghantaran data bagi menyokong pelaksanaan aplikasi berkelajuan tinggi. Ini juga dapat membantu rangkaian mencapai kebolehpercayaan dan toleransi kesalahan yang lebih tinggi melalui sambungan berlebihan dan perkongsian beban untuk mengelakkan gangguan rangkaian.

Kesimpulan

NRZ dan PAM4 ialah dua kaedah modulasi yang berbeza dalam modul optik. Kedua-duanya mempunyai kelebihan masing-masing dalam aplikasi yang berbeza. Walaupun NRZ mempunyai kecekapan penghantaran yang lebih rendah berbanding PAM4, penghantarannya lebih stabil dan lebih sesuai untuk penghantaran jarak jauh. PAM4 menyokong kadar penghantaran yang lebih tinggi dalam jarak pendek. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan tentang NRZ dan PAM4, sila hubungi jurutera CCIE/HCIE QSFPTEK di [email protected].