56 GBit/s pro Kanal mit NRZ-Modulation

200G mit passiven QSFP-Verbindungen über Kupfer

| Autor / Redakteur: Bernhard Lück / Andreas Donner

Mit den passiven QSFP-Kabelsystemen von Leoni sollen 200G über Kupfer übertragen werden können.
Mit den passiven QSFP-Kabelsystemen von Leoni sollen 200G über Kupfer übertragen werden können. (Bild: Leoni AG)

Kabelanbieter Leoni ist es nach eigenen Angaben gelungen, 56 GBit/s pro Kanal über passive DACs mit NRZ-Modulation zu übertragen. Prototypen mit ein und zwei Meter Übertragungslänge hätten in Tests bis 56 GHz hervorragende elektrische Eigenschaften gezeigt.

Leoni sei es gelungen, eine frequenzstabile Systemlösung bis zu zwei Meter für den QSFP-Formfaktor und passive 56 GBit/s bereitzustellen. Durch Einsatz eines speziell entwickelten High-Speed-Kabels und einer komplexen PCB könne Leoni die NRZ-Modulation für eine Datenrate von 56 GBit/s erhöhen. 56 GBit/s bedeute auch gleichzeitig eine Bereitstellung der Bandbreite des gesamten Systems mit entsprechender SI-Performance von 56 GHz. Bei vier Datenpaaren (QSFP) könnten über diese passiven Leitungen 200G sicher übertragen werden.

Mit NRZ-modulierten 56-GBit/s-Systemen sei es möglich, eine passive Infrastruktur im Rechenzentrum zu erhalten. Ein aktives Verstärken von Switches und Servern mit zusätzlicher Elektronik würde entfallen, wodurch viel Energie gespart werden könne. Außerdem seien Tests und Simulationen mit bestehender Ausstattung möglich. Und 200G sind Leoni zufolge erst der Anfang. Viele Rechenzentrumsbetreiber und Komponentenhersteller würden bei der Next-Generation-Verkabelung bis 400G über Kurzstrecken auf aktive Komponenten mit zusätzlicher Elektronik in den Steckern setzen.

Aktiv vs. passiv oder PAM4 vs. NRZ

Es gebe nur zwei Möglichkeiten, um den Generationswechsel von 100G zu 200G oder 400G vorzunehmen: Entweder müssten zusätzliche Datenpaare zugefügt werden, oder die tatsächliche Datenrate pro Datenpaar müsse angehoben werden. Ein Anheben der Datenrate werde aufgrund der hohen Frequenz zurzeit normativ diskutiert. Technisch sei das mit bestehenden passiven Komponenten nur extrem schwer realisierbar. In den Standard sei deshalb eine Datenratenerhöhung durch ein Wechseln des Modulationsverfahrens von NRZ auf PAM4 eingebracht worden. Mit PAM4 sei es möglich, bei gleicher Bandbreite die doppelte Datenrate in der gleichen Zeit über eine Verbindung zu schicken wie bei NRZ. Bestehende Netzwerke müssten 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 stelle somit neue Anforderungen an Design, Messbarkeit, Testverfahren und Simulationsmöglichkeiten von Übertragungssystemen. Diese würden zurzeit erforscht und entwickelt.

200G und was dann?

Leoni bietet Lösungen für aktive und passive Ansätze mit unterschiedlichen Datenraten und Transceiver-Steckern. 200G mit NRZ über ein QSFP-Assembly sei die jüngste Lösung. Das nächste Ziel stehe aber schon im Fokus: Aktuell würde eine Machbarkeitsstudie und die Prototypenentwicklung für 400G mit NRZ über acht Datenpaare laufen.

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