高速数据传输主要有几种方式？

1. 光纤传输 - 光纤传输是目前最为高效和常用的高速致据传输方式之一。已利用光信号在光纤中进行传输，具有极高的传输速率， 长距离传输能力和良好的抗干扰性。光纤传输己成为互联网骨千网，数据中心等应用中的核心传输技术

图 1. 光波系统组成及器件

2. 电缆传输 - 电缆传输也是一种重要的数据传输方式，尤其是基于铜线的以太网传输。尽管其传输速率和传输距离相比光纤有所不足，但在一些短距离、低成本的场景下仍然得到广泛应用。随着技术的进步，铜缆传输技术也在不断演进，以提高其传输速率和性能。

3. 无线通信 - 无线通信如W-Fi蓝牙、5G等技术在高速数据传输中发挥著越来越重要的作用。利用无线电波或电磁波在空中进行数据传输，具有灵活性高等优势。尤其是5G技术，其超高速、低延迟的特性为物联网、自动驾驶、远程医疗等领域带来了革命性的变化。

4. 专网传输 - 在一些对效据传输性能要求极高的场景下，如金融交易、云计算数据中心等，还会采用专用网络传输技木。这些技术通过构建专用的数据传输通道，确保教据传输的安全性和高效性。

随着技术的不断进步，未来还可能出现更多创新的高速数据传输方式。

高速数据传输线路设计原理

高速数据传输线路设计原理是指在一定频率范围内实现高速数据的快速传输，保证数据传输过程中的稳定性和可靠性，同时也要考虑成本和功耗因素。

在设计高速数据传输线路时，我们需要考虑以下几个关键原理：

信号完整性原理

在高速数据传输中，信号完整性是最重要的一个因素。信号完整性主要包括保持信号的准确性和稳定性，避免信号失真和衰减。为了保持信号的完整性，我们需要考虑信号的传输速度、传输距离、信号线的阻抗匹配、信号线的走线规划、信号线的屏蔽和互联线等因素。

差分信号传输原理

差分信号传输是高速数据传输线路设计中常用的技术之一。通过差分信号传输可以有效降低信号线的串扰和噪声干扰，提高数据传输的稳定性和可靠性。差分信号传输主要包括差分传输线的设计、差分信号的发送和接收端的设计、差分信号的功耗分配等。

信号线的走线规划原理

在高速数据传输线路设计中，信号线的走线规划是非常重要的一环。合理的信号线走线规划可以减少信号的串扰和噪声干扰，提高数据传输的性能和稳定性。在信号线的走线规划中，我们需要考虑信号线的长度、宽度、间距、走线方向、层间叠压等因素。

电磁兼容性原理

高速数据传输线路设计中，电磁兼容性是一个需要重点考虑的问题。电磁兼容性主要是指在数据传输过程中避免电磁辐射和电磁干扰对其他电路或设备造成影响。为了保证电磁兼容性，我们需要考虑高速数据传输线缆的屏蔽、地线的规划、电源线的布局、滤波器的设计等。

下一代高速数据传输的需求

随着数据传输需求的不断增加，高速连接器技术变得越来越重要。目前在业界引起广泛关注的超大规模数据中心就离不开各类高速线缆和连接器。由于AI (人工智能)和ML (机器学习)技术的快速进步，预计到 2030 年将达到或超过 2 万亿美元。为了满足 AI 对海量计算能力和存储容量的需求，超大型企业必须考虑连接计算资源，并开创出专用生成式 AI数据中心的新时代。这种面向未来的想法直接导致了 224 Gbps-PAM4 解决方案的开发。224G技术于两年前开始开发，推动了半导体和互连领域的物理定律，成为支持生成式 AI革命的架构。

但由于物理层面的限制，下一代数据中心需要找寻224 Gbps-PAM4 架构才能维持下一步的迅猛发展。

图 2. 224 Gbps 以上的电信号

尽管关于224 Gbps传输技术的研究已经展开，工作组也已经成立，但目前还没有发布任何标准。一个研究方向是调制方式——是继续使用 PAM4调制还是转到更高阶的方案，譬如 PAM6（每符号约 2.6 比特）、 PAM8（每符号 3 比特）乃至 PAM16（每符号 4 比特）。其他可能的方法包括离散多音（DMT）或部分响应PAM4调制。

PAM4调制的优势

PAM是什么意思？

PAM（Pulse Amplitude Modulation) 脉冲幅度调制信号是下一代数据中心做高速信号互连的一种热门信号传输技术，可以广泛应用于200G/400G接口的电信号或光信号传输。脉冲幅度调制是一种在物理层使用的多电平信号方案，允许通过改变电压脉冲的幅度来每时钟周期传输多个比特。结果是数据速率增加。PAM4调制（四电平脉冲幅度调制）使用四个电压级别每时钟信号传输 2 比特，相比传统的无归零 (NRZ) 信号，数据速率翻倍。

高速接口的路线图IEEE以太网已经在400G和800G以太网中使用PAM4调制方案。您还可以看到其他技术如计算机串行总线（包括 PCIe 6、7 和 USB 5）将利用脉冲幅度, 内存技术也将加入PAM4调制潮流。

继续使用PAM4调制的优势在于，业界已经对这项技术开展了大量的研究，而其劣势则在于这种调制方式要求整个链路具有相对较大的器件带宽。224 Gbps PAM4 的波特率为112 GBd，因此整个系统的带宽（包括线缆、连接器、调制器、检波器、ADC 和 DAC）必须为 84GHz 左右，生产中测试频率需要达到 56GHz（Nyquist频率）。