PAM4愿景下的光网络何处去

自从引入PAM4调制特别是100G PAM4的概念后，光网络的模型开始变得不稳定。几乎全部业内的人士都投身于100G PAM4事业，从芯片到模块再到设备。每一年人们都在宣称自己取得了重大进步。进步归进步，现实还是很骨感，让我们从头道来。 在光网络领域，PAM4（四电平相位调制）作为一种高效的数据传输技术，已经成为业界关注的焦点。自100G PAM4概念引入以来，整个光网络的架构和演进路线发生了显著变化。100G PAM4技术通过利用四个不同的信号电平来传输数据，相比传统的NRZ（非归零）调制，可以在相同的频谱资源下实现更高的数据速率，从而满足日益增长的带宽需求。 100G到200G的过渡原本设想清晰，但随着400G技术的发展，特别是4×100G PAM4方案的提出，业界意识到400G具有更大的成本效益和应用潜力。400GFR4解决方案依赖于高信号完整性的设计，但由于PAM4 DSP（数字信号处理器）未充分考虑光路非线性预算补偿，导致一些实际问题尚未得到有效解决。这些挑战包括带宽多径衰落和信噪比损伤，使得技术的长期适应性成为疑虑。 400G DR4则采用了4×100G PAM4结合硅光技术，硅光的优势在于提供清洁的信号源，并随着调制深度的增加，其可靠性增强。然而，该技术在400G以上的波分复用应用中存在局限，可能导致光纤资源的浪费和布线难题。 400G LR8基于8×50G PAM4，其核心挑战在于8路光学引擎的可生产性。虽然8×50G PAM4在成本和功耗方面相对平衡，但与4×100G PAM4方案相比，未能体现出明显的优越性，从而阻碍了其广泛应用。 在200G领域，4×50G PAM4和8×25G NRZ是两种主要的技术路径。前者虽然理论上可行，但信噪比较低，而后者依赖于零误码率的NRZ调制，提供了较高的性价比，适用于高性能要求的特定场景。 至于800G的前景，CO-package技术的兴起可能对800G可插拔光模块造成冲击，因为它们可以直接在板上实现3.2T或6.4T的传输。800G可插拔模块可能会采用8×100G PAM4或4×200G PAM4，但硅光技术在800G时代将发挥关键作用。 尽管PAM4在提高数据速率方面表现出色，但在构建光网络新世界的过程中，它面临着诸如信号完整性、损耗、成本和复杂性等挑战。光模块供应商和设备制造商需要共同合作，不断优化技术，以应对这些挑战，确保光网络的稳定性和可持续发展。未来的光网络将更加依赖于硅光、高级信号处理和更复杂的设计，以应对不断提高的带宽需求。