مزايا PAM4؟ ما الفرق بين PAM4 وNRZ؟

يُستخدم PAM4 (تعديل سعة النبضة 4) لتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات تناظرية. في إيثرنت 400G، يُستخدم PAM4 لتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات ضوئية لنقلها عبر الألياف الضوئية. تُمثل تقنية PAM4 أربع حالات رقمية مختلفة عن طريق تغيير سعة وطور الإشارة الضوئية، حيث تُمثل كل حالة بتّين من البيانات. بالمقارنة مع تقنية تعديل عدم العودة إلى الصفر (NRZ) التقليدية، يُمكن لـ PAM4 نقل بيانات أكثر ضمن نفس النطاق الترددي، مما يُعزز معدل نقل البيانات. في إيثرنت 400G، تُستخدم تقنية PAM4 على نطاق واسع لنقل البيانات بين الوحدات الضوئية والألياف الضوئية.

مزايا AM4:

1. تحسين استخدام النطاق الترددي: يتمتع PAM4 بمعدل إنتاج مضاعف مقارنة بـ NRZ بنفس معدل الباود، وبالتالي يمكنه زيادة عرض النطاق الترددي للشبكة دون إضافة ألياف بصرية إضافية، مما يحسن استخدام النطاق الترددي بشكل فعال.

2. تقليل فقدان الإشارة: يسمح PAM4 بنقل كمية معلومات مضاعفة في كل فترة رمزية مقارنة بـ NRZ، وبالتالي عند نفس معدل الكود، يكون معدل الباود (معدل الرمز) لـ PAM4 نصف معدل إشارة NRZ فقط، وبالتالي تقليل فقدان إشارة الإرسال. تمكن هذه الميزة PAM4 من استخدام القنوات والوصلات الموجودة لمعدلات بت أعلى دون زيادة خسائر القناة.

3. تقليل الطلب على الأجهزة البصرية: يستخدم PAM4 تنسيق التعديل عالي الترتيب، والذي يمكنه تقليل عدد الأجهزة البصرية المستخدمة وتقليل متطلبات الأداء للأجهزة البصرية، وبالتالي تقليل التكاليف.

4. مناسب لشبكات DWDM المضمنة: يمكن استخدام وحدات PAM4 الضوئية مباشرة في مفاتيح شبكات DWDM المضمنة، مما يوفر حلولاً فعالة من حيث التكلفة وبسيطة للعملاء الذين يقومون ببناء شبكات بيانات DWDM المضمنة.

عيوب PAM4:

1. الحد من مسافة الإرسال: تتطلب وحدات PAM4 البصرية استخدام مكبرات للصوت لنقل أكثر من 5 كم، ويلزم تجهيز جهاز إرسال DWDM منفصل بتعويض التشتت ومكبرات الصوت، مما يزيد من تعقيد النظام وتكلفته.

٢. التأثر بتداخل الضوضاء: PAM4 عرضة لتداخل الضوضاء. متطلباته الإضافية لمستوى الجهد تقلل من فاصل المستوى، مما يتطلب نسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى، خاصةً في البيئات الصاخبة والمسافات الطويلة، مما يؤثر على جودة الإشارة.

٣. فتحة صغيرة في مخطط العين الرأسي: فتحة إشارة PAM4 في مخطط العين الرأسي صغيرة، مما يجعلها أكثر حساسية للضوضاء، ويؤدي إلى معدل خطأ بت أعلى. ومع ذلك، يُمكن استخدام PAM4 بفضل تصحيح الخطأ الأمامي (FEC) الذي يُساعد النظام على تحقيق معدل خطأ البت المطلوب.

٤. زيادة استهلاك الطاقة: لتقليل معدل خطأ البت في قناة PAM4، يجب إجراء معادلة عند الطرف المستقبل، وتعويض مسبق عند الطرف المرسل. سيؤدي ذلك إلى زيادة استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك جهاز الإرسال والاستقبال PAM4 للطاقة.

NRZ (عدم العودة إلى الصفر) وPAM4 (تعديل سعة النبضة 4) هما تقنيتان مختلفتان للتعديل تُستخدمان لتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات تناظرية لنقلها عبر الألياف الضوئية. تختلفان في معدل البت وفقدان الإشارة.

يستخدم PAM4 أربعة مستويات إشارة مختلفة لنقل الإشارة. يمكن لكل فترة رمزية أن تمثل بتّين من المعلومات المنطقية (0، 1، 2، 3)، أي أن هناك أربعة مستويات في وحدة زمنية واحدة. لذلك، عند معدل البود نفسه، يكون معدل نقل PAM4 ضعف معدل نقل NRZ. بمعنى آخر، يمكن لـ PAM4 زيادة عرض النطاق الترددي للشبكة دون الحاجة إلى إضافة ألياف بصرية إضافية، مما يُحسّن استخدام عرض النطاق الترددي بشكل فعال.

معدل البت: تُمثل تقنية NRZ حالتين رقميتين مختلفتين بتغيير سعة الإشارة الضوئية، حيث تُمثل كل حالة بتًا واحدًا من البيانات. بالمقارنة مع تقنية PAM4، تُمثل هذه التقنية أربع حالات رقمية مختلفة بتغيير سعة وطور الإشارة الضوئية، حيث تُمثل كل حالة بتَّين من البيانات. وبالتالي، تُمكّن تقنية PAM4 من نقل بيانات أكثر ضمن النطاق الترددي نفسه، مما يُحقق معدلات بت أعلى.

فقدان الإشارة: قد تعاني تقنية NRZ من فقدان الإشارة أثناء الإرسال، نظرًا لضعف سعة الإشارة الضوئية بسبب الضوضاء والتوهين. تُمثل تقنية PAM4 أربع حالات رقمية مختلفة عن طريق تغيير سعة وطور الإشارة الضوئية، مما يُحسّن من مقاومة الضوضاء ويقلل من احتمالية فقدان الإشارة.