400G以太網改用PAM-4信令取代NRZ的原因和優勢
隨著互聯網的發展，數據中心和云計算的需求，網絡傳輸的速度和帶寬也不斷提高。目前，100G以太網已經成為數據中心的主流標準，但是隨著5G、物聯網、人工智能等新技術的出現，100G以太網已經不能滿足未來的需求，400G以太網成為了新的目標。然而，要實現400G以太網，傳統的NRZ（非歸零）信令已經不夠用了，因為它的波特率（每秒傳輸的符號數）和比特率（每秒傳輸的比特數）是相同的，也就是說，每個符號只能攜帶一個比特的信息。要想在相同的波特率下實現更高的比特率，就需要使用更高階的調制方式，例如PAM-4（4階脈沖幅度調制）信令，它可以在每個符號中攜帶兩個比特的信息，從而實現兩倍的比特率。因此，400G以太網改用PAM-4信令取代NRZ信令，是一種提高傳輸效率和降低成本的有效方法。
PAM-4信令的原理是將電壓分為四個不同的等級，分別對應00、01、10、11四種狀態，每個狀態代表兩個比特的信息。例如，如果電壓為0V，表示00，如果電壓為0.5V，表示01，如果電壓為1V，表示10，如果電壓為1.5V，表示11。這樣，每個符號就可以傳輸兩個比特的信息，比特率就是波特率的兩倍。例如，如果波特率為25Gbaud，那么比特率就是50Gbps。這樣，只需要8個PAM-4信道，就可以實現400Gbps的傳輸速率，而如果使用NRZ信令，就需要16個NRZ信道，這就增加了復雜度和成本。
PAM-4信令的優勢是可以在相同的波特率下實現兩倍的比特率，這意味著可以使用更低的波特率和更窄的頻帶來傳輸更多的數據，從而提高傳輸效率和降低成本。例如，如果使用NRZ信令，要實現400Gbps的傳輸速率，就需要使用56Gbaud的波特率和112GHz的頻帶，而如果使用PAM-4信令，只需要使用28Gbaud的波特率和56GHz的頻帶，這就節省了一半的資源。此外，PAM-4信令還可以與現有的光纖和光模塊兼容，無需更換硬件，只需要在收發端增加PAM-4編解碼器，就可以實現400G以太網的傳輸。
然而，PAM-4信令也有一些挑戰，主要是信號質量的保證。由于PAM-4信令的電平間隔是NRZ信令的一半，這導致了PAM-4信令對電壓噪聲的敏感性更高，需要更精確的電壓參考和更好的電源管理。同時，PAM-4信令的眼圖（信號波形的圖形表示）有三個眼，而NRZ信令只有一個眼，這意味著PAM-4信令的信號質量更難以保證，需要更高的信噪比和更低的誤碼率。為了解決這些問題，需要使用一些高性能、低功耗、低成本的設計工具和IP產品，例如Synopsys公司提供的PHY IP、Controller IP、Verification IP、DesignWare Library等，它們可以幫助客戶實現高效、可靠、安全的PAM-4信令解決方案。
400G以太網改用PAM-4信令取代NRZ信令，是一種符合未來發展趨勢的技術選擇，它可以在相同的波特率下實現兩倍的比特率，從而提高傳輸效率和降低成本。然而，PAM-4信令也有一些信號質量的挑戰，需要使用一些先進的設計工具和IP產品來解決。
隨著互聯網的發展，數據中心和云計算的需求，網絡傳輸的速度和帶寬也不斷提高。目前，100G以太網已經成為數據中心的主流標準，但是隨著5G、物聯網、人工智能等新技術的出現，100G以太網已經不能滿足未來的需求，400G以太網成為了新的目標。然而，要實現400G以太網，傳統的NRZ（非歸零）信令已經不夠用了，因為它的波特率（每秒傳輸的符號數）和比特率（每秒傳輸的比特數）是相同的，也就是說，每個符號只能攜帶一個比特的信息。要想在相同的波特率下實現更高的比特率，就需要使用更高階的調制方式，例如PAM-4（4階脈沖幅度調制）信令，它可以在每個符號中攜帶兩個比特的信息，從而實現兩倍的比特率。因此，400G以太網改用PAM-4信令取代NRZ信令，是一種提高傳輸效率和降低成本的有效方法。
PAM-4信令的原理是將電壓分為四個不同的等級，分別對應00、01、10、11四種狀態，每個狀態代表兩個比特的信息。例如，如果電壓為0V，表示00，如果電壓為0.5V，表示01，如果電壓為1V，表示10，如果電壓為1.5V，表示11。這樣，每個符號就可以傳輸兩個比特的信息，比特率就是波特率的兩倍。例如，如果波特率為25Gbaud，那么比特率就是50Gbps。這樣，只需要8個PAM-4信道，就可以實現400Gbps的傳輸速率，而如果使用NRZ信令，就需要16個NRZ信道，這就增加了復雜度和成本。
PAM-4信令的優勢是可以在相同的波特率下實現兩倍的比特率，這意味著可以使用更低的波特率和更窄的頻帶來傳輸更多的數據，從而提高傳輸效率和降低成本。例如，如果使用NRZ信令，要實現400Gbps的傳輸速率，就需要使用56Gbaud的波特率和112GHz的頻帶，而如果使用PAM-4信令，只需要使用28Gbaud的波特率和56GHz的頻帶，這就節省了一半的資源。此外，PAM-4信令還可以與現有的光纖和光模塊兼容，無需更換硬件，只需要在收發端增加PAM-4編解碼器，就可以實現400G以太網的傳輸。
然而，PAM-4信令也有一些挑戰，主要是信號質量的保證。由于PAM-4信令的電平間隔是NRZ信令的一半，這導致了PAM-4信令對電壓噪聲的敏感性更高，需要更精確的電壓參考和更好的電源管理。同時，PAM-4信令的眼圖（信號波形的圖形表示）有三個眼，而NRZ信令只有一個眼，這意味著PAM-4信令的信號質量更難以保證，需要更高的信噪比和更低的誤碼率。為了解決這些問題，需要使用一些高性能、低功耗、低成本的設計工具和IP產品，例如Synopsys公司提供的PHY IP、Controller IP、Verification IP、DesignWare Library等，它們可以幫助客戶實現高效、可靠、安全的PAM-4信令解決方案。
400G以太網改用PAM-4信令取代NRZ信令，是一種符合未來發展趨勢的技術選擇，它可以在相同的波特率下實現兩倍的比特率，從而提高傳輸效率和降低成本。然而，PAM-4信令也有一些信號質量的挑戰，需要使用一些先進的設計工具和IP產品來解決。