当大数据、云计算和物联网走向规模应用，我们也跟随技术发展进入到互联网 2.0时代，人工智能、智能互联成为新时代的关键词。据调研数据显示，到2020年，将有500亿台相互连接的智能设备，平均每人每天通过PC、手机和可穿戴设备将会生成1.5G的数据量。万物的智能互联将会引发数据生态的巨变，越来越多的国家将提高宽带速率作为发展战略重要一环，以应对其激增的压力。中国政府早在十三五规划中便已提出了“网络强国”战略，网络传输速率提升势在必行。

目前，由于流量激增的刺激，更复杂的调制方式受到业界日益重视，其中，PAM4是目前呼声最高的调制方式，它将有可能推动整个行业向更高速率的光通信迈进。

传统的数字信号最多采用的是NRZ（Non-Return-to-Zero）信号，即采用高、低两种信号电平来表示要传输的数字逻辑信号的1、0信息，每个信号符号周期可以传输1bit的逻辑信息；而PAM信号则可以采用更多的信号电平，从而每个信号符号周期可以传输更多bit的逻辑信息。比如以PAM4信号来说，其采用4个不同的信号电平来进行信号传输，每个符号周期可以表示2个bit的逻辑信息（0、1、2、3）。

由于PAM4信号每个符号周期可以传输2bit的信息，因此要实现同样的信号传输能力，PAM4信号的符号速率只需要达到NRZ信号的一半即可，因此传输通道对其造成的损耗大大减小。随着未来技术的发展，也不排除采用更多电平的PAM8甚至PAM16信号进行信息传输的可能性。由于PAM4存在每符号2位，4符号电平和每UI 3眼图，每个符号周期可以传输两倍于NRZ的信息。

多年来，NRZ调制一直是非相干光通信的主要技术，但随着速率的提升，如200G/400G，NRZ调制在色散影响、光电转换带宽和成本上遇到了较大的困难。目前大多数的光通信系统使用NRZ调制，NRZ比较适用于长距离的传输线路，因为单模光纤的色散可以通过另外增加一条负色散的光纤来补偿。随着单通道通信速率接近 56Gb/s，信道对高带宽信号的损耗驱使业界将向其他调制格式转移。简单的基带 NRZ 信号将会逐步被带宽效率更高的 PAM4来取代。由于PAM4是将2个bit合并成一个码元，因此在一个给定的速率，PAM4需要的带宽比 NRZ降低了一半。在NRZ调制格式中，主要用比特率来标示速率，但PAM4中，主要用波特率来表示速率。

近年来，850nm波段方面，Szczerba等人做了很多前沿的工作。2011年，Szczerba等人报道了用850nmVCSEL实现在多模光纤中传输30Gbps信号，传输距离可以达到 200m的PAM4调制方式系统。2013年，其搭建的系统在多模光纤中可以实现60Gbit/s时传输2m，50Gbit/s时传输50m，40Gbit/s 时传输100m。2014年的ECOC，其又报道了70Gbps4-PAM 调制格式的传输，系统采用了离线的均衡器。

长波长段方面，Pavan等人做了比较多的突破。2014 年，Pavan等人报道其实现了用PAM4调制方式调制50Gbit/s信号，VCSEL工作波长在1060nm，在OM3光纤中传输距离可以达到200m；在同年的ECOC，同样是Pavan等人展示了51.56 Gbit/s PAM4格式在多模光纤中传输100m的技术，其VCSEL工作波长在905nm。

因此，从这些实验来看，PAM4信号的产生就是通过两路幅值相差一半的NRZ电信号相加产生，并通过施加一定的偏压给到VCSEL。

2. 研究的基本内容与方案

A. 总结光信号传输方式，PAM4传输方式的特点以及使用场景；

B. 适当的借助仿真软件进行仿真。