Großes Einsparpotenzial im Rechenzentrum Passive Netzwerkstruktur bis 200 G ist möglich!

QSFP-Kabelsystem übertragt 200 G über Kupfer
QSFP-Kabelsystem übertragt 200 G über Kupfer

Leoni kann 200 G über eine passive Kupferverkabelung übertragen. Damit demonstriert das Unternehmen, dass die passive Infrastruktur im Rechenzentrum weiterhin eine Zukunft hat!

Als einem der ersten Hersteller von QSFP-Kupferkabelsystemen ist es Leoni gelungen, 56 GBit/s pro Kanal über passive DACs mit NRZ-Modulation (Non Return to Zero) zu übertragen.  Dadurch ist das aktive Verstärken von Switches und Servern mit zusätzlicher Elektronik und Steckern auch künftig nicht zwingend erforderlich, wodurch sich zum Beispiel Energiekosten einsparen lassen.  Zudem können Tests und Simulationen mit bestehender Ausstattung durchgeführt werden. Nach Angaben von Leoni haben Prototypen mit einer Übertragungslänge von 1 und 2 Metern hervorragende elektrische Eigenschaften gezeigt.

Aktiv versus Passiv

Es gibt nur zwei Möglichkeiten, um den Generationswechsel von 100 G zu 200 G oder 400 G vorzunehmen: Entweder müssen zusätzliche Datenpaare zugefügt werden oder die tatsächliche Datenrate pro Datenpaar muss angehoben werden. Ein Anheben der Datenrate wird aufgrund der hohen Frequenz zurzeit normativ diskutiert. Technisch ist das mit bestehenden passiven Komponenten nur extrem schwer realisierbar. In den Standard wurde deshalb eine Datenratenerhöhung durch ein Wechseln des Modulationsverfahrens von NRZ auf die aktive Technologie PAM4 (Pulsamplitudenmodulation, Level 4) eingebracht. Mit PAM4 ist es möglich, bei gleicher Bandbreite die doppelte Datenrate in der gleichen Zeit über eine Verbindung zu schicken wie bei NRZ.

NRZ versus PAM4

Bestehende Netzwerke müssen zur Nutzung dieser aktiven Technologie aber aufgerüstet werden. Der Wechsel von passiver NRZ- zu aktiver PAM4-Modulation bei Datenraten bis zu 56 GBit/s pro Kanal stellt neue Anforderungen an Design, Messbarkeit, Testverfahren und Simulationsmöglichkeiten von Übertragungssystemen. Diese werden zurzeit erforscht und entwickelt.

Leoni bietet Lösungen sowohl für aktive als auch passive Ansätze mit unterschiedlichen Datenraten und Transceiver-Steckern.

200 G mit NRZ über ein QSFP-Assembly ist die jüngste Entwicklung. Das nächste Ziel ist aber schon im Fokus: Aktuell laufen Machbarkeitsstudien und Prototypenentwicklungen für 400 G mit NRZ über acht Datenpaare. Das entspricht einem Datenvolumen von fast 12 DVDs pro Sekunde, nennt sich in der Fachsprache „double density“ (kurz: DD) und ist ein erneuter Meilenstein in der Evolution hochfrequenter Datenübertragungen in Rechenzentren.