Neuartiger faseroptischer Empfänger hilft Wissenschaftlern, den Datenübertragungsrekord zu brechen
Dateninfrastrukturen werden durch die schnelle Entwicklung neuer Technologien zunehmend belastet – von 5G bis hin zum Internet der Dinge – durch welche die Nachfrage nach Anwendungen mit hohen Bandbreitenansprüchen weiterhin steigt. Die Anforderungen an die optische Konnektivität, die aus dieser Datenexplosion erwachsen, bedeuten einen steigenden Bedarf an energieeffizienten Mehrkanalverknüpfungen mit schnellen Datenübertragungsraten. Vertreter von IBM Research haben zusammen mit einem Konsortium des von der EU finanzierten ADDAPT-Projekts einen neuartigen optischen Empfänger vorgestellt, der über vier Glasfaserleiter eine Gesamtbandbreite von 160 Gb/s unterstützt. Ihre Arbeit wurde in einer Pressemitteilung durch die Optical Society (OSA) vorgestellt: „Dies ist nicht nur die bislang schnellste Datenübertragungsgeschwindigkeit; dieser neu entwickelte optische Empfänger verfügt auch über eine verknüpfte Ein-/Aus-Funktion.“ Der Empfänger kann eine Phasenkopplung innerhalb von 8 ns aktivieren und erreichen, was laut den Wissenschaftlern die kürzeste bislang erfasste Schaltzeit ist. Sie führen außerdem an, dass die Verknüpfungsnutzung in Datenzentren für 99 % der Links weniger als 10 % beträgt. Das bedeutet, dass optische Sendeempfänger – Geräte, die Glasfasertechnologie nutzen, um Daten zu versenden und zu empfangen – in der verbleibenden Zeit Leistung verschwenden, indem sie nutzlose Datenpakete versenden, denen Informationen fehlen. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die schnelle Ein-/Aus-Funktion die Verknüpfungsnutzung verbessert und den Energieverbrauch auf einem Chip oder in einem optischen Verbindungssystem deutlich verringert. Das liegt daran, dass der Empfänger nur dann Leistung nutzt, wenn über die optische Verknüpfung Datenpakete übermittelt werden. Alessandro Cevrero, einer der in der OSA-Pressemitteilung zitierten Wissenschaftler, sagte: „Dies ist der erste optische Empfänger, der die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsrate mit der schnellen Ein-/Aus-Funktion verbindet und dabei im eingeschalteten Zustand extrem wenig verbraucht.“ Er fügte hinzu, dass der Empfänger in diesem Zustand rund 88 MW verbraucht. Der optische Empfänger verfügt über vier identische Kanäle und ist mit analogen Kreisläufen ausgestattet, welche die Uhr des Empfängers schnell mit der Ankunft eingehender Daten abgleicht. Er erkennt die optischen Signalsequenzen, um das Verknüpfungssystem schnell ein- und auszuschalten. Cevrero erwähnte außerdem, dass die Verbesserung der Leistungseffizienz von optischen Verknüpfungen es Wissenschaftlern ermöglicht, deutlich schnellere, leistungsfähigere Computersysteme zu bauen, da man innerhalb desselben thermischen Haushalts des Pakets eine größere Bandbreite nutzen könnte. Darüber hinaus tragen die Energieeinsparungen dazu bei, die CO2-Emissionen des optischen Netzwerks zu verringern, was schließlich zu umweltfreundlicheren optischen Kommunikationssystemen führt. Laut Cevrero besteht der nächste Schritt für die Wissenschaftler darin, ein vollständiges, optisches Verbindungssystem durch Messung des optischen Transmitters zu bewerten. Kopplung bezieht sich auf den Einsatz von IT-Traffic-Austauschpunkten, die mehrere eigenständige Einheiten umfassen. ADDAPT (Adaptive Data and Power Aware Transceivers for Optical Communications) zielte auf die Entwicklung und technologische Einbindung dynamischer Sendeempfänger-Subsysteme ab. Die Arbeit während der Projektlaufzeit konzentrierte sich auf normbasierte, marktfähige Lösungen. Dabei wurden das Wissen und die Fähigkeiten der akademischen Welt mit denen der Industrie kombiniert, einschließlich Geräteherstellern, Anbietern von Kommunikationsausrüstung und Netzwerkbetreibern. Weitere Informationen: Projektwebsite: ADDAPT-Projektwebsite
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