加速数据中心从 100GE 迁移至 400GE - 高级调制和编码挑战
白皮书
高级调制和编码挑战
互联世界及其实现即时数据访问的美好前景，引发市场需求日益增长，并推动数据中心收发信机技术源源不断地创新。目前，100G 以太网（GE）数据传输技术的开发工作正在进行中，而且还将继续发展完善。从 100GE 迁移到 400GE 不是渐进性的演变，而是一种革命性的升级。不归零（NRZ）和 4 电平脉冲幅度调制（PAM4）是两种支持 400 千兆以太网（GE）的调制技术。它们都有各自独特的挑战。
目前，100GE 最常用的调制方案是不归零（NRZ）调制。不归零（NRZ）是双态传输系统（也称为双电平脉冲幅度调制或 PAM2），其中逻辑“1”用正电压表示，“0”由等效（通常）负电压表示。100GE 是通过使用 4 通道 25 Gb/s NRZ 调制信号实现的。NRZ技术在过去 50 年中不断发展，速度从每秒 110 bits 提高到 100 Gb/s，在此过程中曾出现了许多新的概念和挑战，现在都已得到研究和解决。理论上，继续应用这些相同的概念，并使用 8 通道 56 Gb/s 信令，是可以使 NRZ 达到 400GE 速度的。但是，随着 NRZ设计的速度超过 28 Gb/s，传输介质的信道损耗将会成为限制因素。
根据 Shannon Hartley 定理，在有噪声的情况下，通过指定信道带宽传输的无误码数据量在理论上有一个最大值。因此，要提高数据速率或信道容量，要么增加信道带宽，要么增加信号电平数量。故此需要新的多电平信号调制技术。PAM4 信号使用了 4 个幅度电平（逻辑位分别为 00、01、10 和 11）来表示符号。每秒传输的符号数（波特率）是每秒传输的比特数的一半。例如，28 千兆波特（GBaud）的数据速率意味着每秒传输 56 千兆比特数据。与 28 GBaud NRZ 相比，相同带宽的数据速率（吞吐量）翻一番。在 28 GBaud NRZ 中，由于一个比特表示一个符号，所以数据速率基本上等于 28 Gb/s。
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