CMOS-Wandlertechnologie
Flott auf kurze Distanz
Die Nachfrage nach schnelleren Verbindungen und höheren Portdichten in Datenzentren führt dazu, dass immer höhere Übertragungsgeschwindigkeiten über kurze Distanzen auf Platinen sowie zwischen Servern und auf Backplanes gewünscht werden. Selbst Übertragungen über kurze Distanzen stoßen jedoch bei mehr als 30 Gbps auf fundamentale Hindernisse. In diesem Bereich ist die technische Grenze für eine effiziente Signalweiterleitung mit Standardmaterialien erreicht.
Fujitsu Semiconductor Europe (FSEU) hat nun die erfolgreiche Übertragung mit mehr als 100 Gbps über einen einzigen CEI-28G-VSR-Kanal demonstriert. Der für diese elektrische Chip-zu-Chip-Schnittstelle durch das Optical Internetworking Forum (OIF) definierte effektive Datendurchsatz wurde somit vervierfacht. Diese Demonstration zeigte, was auf kurze Distanzen in elektrischen Kanälen mit der in der Praxis bewährten CMOS-Wandlertechnologie erreicht werden kann, die bereits heute für optische Langstreckenübertragungssysteme eingesetzt werden. Kernpunkt der Untersuchung ist ein Vergleich der relativen Vor- und Nachteile der Pulsamplitudenmodulation als Codierverfahren gegenüber dem DMT-Verfahren (diskrete Mehrfachtoncodierung) für diesen spezifischen Kanal. Die Test- und Demonstrationsplattform von FSEU basiert auf den Testchips und Testplatinen für die Familie der 40 nm, 65 GSa/s-CMOS-Wandler („LEIA“-DAC als Sender und „LUKE“-ADC als Empfänger).
Auch in optischen Übertragungsnetzwerken sind aufgrund des höheren Datenverkehrs höhere Geschwindigkeiten im Kern des Netzes erwünscht. Dies führt dazu, dass in Metro-Netzwerken aus Kosten-, Leistungs- und Flexibilitätsgründen höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten gefordert werden. In den letzten Jahren hat die kohärente Erkennung in Langstreckenverbindungen höhere Leistungen und mehr Flexibilität ermöglicht, indem das Potential der digitalen Signalverarbeitung in Hochgeschwindigkeitswandlern ausgenutzt wurde; all diese Verfahren basieren auf Standard-CMOS-Technologien. Aufgrund der Weiterentwicklung des Marktes wird erwartet, dass der gleiche Ansatz auch für die Übertragung von 100 Gbps und mehr über einige Dutzend Kilometer Glasfaserkabel verfolgt werden muss.
Höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten lassen sich sowohl mit Multi-Level-Signalling als auch mit Multi-Carrier-Encoding erreichen. Für elektrische Verbindungen über kurze Strecken soll damit der Datendurchsatz über die gleiche elektrische Verbindung erhöht werden. Bei Verbindungen über kurze Strecken in Metro-Netzen sollen dagegen die Kosten und die Gesamtsystemleistung durch eine weiterhin niedrige Signalfrequenz (beispielsweise 10 GBaud) klein gehalten werden. Stattdessen sollen mithilfe der Codierung mehr Bits/Symbole über kostengünstigere Optiken übertragen werden.
Für Multi-Level-Signalling eröffnen sich sehr viele potenzielle Anwendungsbereiche. Geeignet ist dieses Verfahren sowohl für Entfernungen von einigen Zentimetern zwischen Chips und Modulen als auch für Strecken von mehreren Hundert Metern oder einigen Kilometern in Datenzentren. Allgemein geht man davon aus, dass eine nicht-binäre Signal-übertragung eine deutlich höhere Skalierbarkeit und Flexibilität ermöglicht und auch praktikabel ist, solange Leistung und Bandbreite niedrig genug sind.
Fujitsu Semiconductor Europe (FSEU) mit Sitz in Langen bei Frankfurt am Main gehört nach eigenen Angaben zu den wichtigsten Zulieferern von „Right-Sized“ und fortschrittlichen Halbleiterlösungen.
kf
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