Bericht von der 36. European Conference on Optical Communications ECOC 2010: Die Verfügbarkeit von 40/100 Gigabit Ethernet im Blick

Vom 19 bis 23.9.2010 fand in Turin die 36. European Conference on Optical Communications, kurz ECOC, statt. Wie im letzten Jahr hat man sich auf dem Kongress angesichts der zukünftig extrem steigenden Anforderungen an Netze wieder stark auf die Grundlagenarbeit konzentriert. Die von asiatischen Unternehmen dominierte Ausstellung zeigte, wie weit die Verfügbarkeit von 40- und 100 Gb-Transceivern bereits ist; viele interessante europäische und amerikanische Hersteller verzichteten auf eine Teilnahme.

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Der ECOC-Kongress ist die wichtigste Veranstaltung für Fragen der optischen Kommunikation in Europa und gehört auch weltweit zu den Top-Acts in diesem Sektor. Diskutiert wurde (wieder) in folgenden Themenbereichen:

• Fasern, Anschlusseinrichtungen und Verstärker
• Wellenleiter und optoelektronische Geräte
• Subsysteme und Netzwerkelemente für optische Netze
• Übertragungssysteme
• Backbone- und Core-Netze
• Netze im Zugriffsbereich und LANs

Schauen wir nur auf die Dinge, die unmittelbare Konsequenzen für Datennetze haben. Und das ist primär die Integration optischer Komponenten.

Verschiedene Entwicklungen auf gleichen Prinzipien

Die Grundprinzipien der Integration optischer Komponenten sind schon länger bekannt. Mittlerweile haben aber verschiedene Entwicklungen den Weg vom Labor in die Praxis gefunden. Manche von ihnen werden auch das Bild zukünftiger Corporate Networks erheblich prägen.

Bei der optischen Übertragung ist vor allem die Integration optischer Komponenten die Haupt-Triebfeder. Sie prägt ab jetzt das Bild zukünftiger Corporate Networks. Der aktuelle kommerzielle Erfolg bei InP- und InGaAsP-basierten Photonic Integrated Circuits (PICs) hat hier die Welt verändert. Bis vor wenigen Jahren war zwar die Theorie klar, dennoch hat dies zunächst nicht zu Produkten geführt, die hinsichtlich ihres Preis-Leistungs-Verhältnisses oder in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit geeignet gewesen wären, die bestehenden, aus Einzelkomponenten zusammengesetzten Schaltungen wie Transceiver, zu ersetzen.

Mittlerweile gibt es jedoch eine Reihe stabiler Herstellungsprozesse, die bestimmte Komponenten zusammenfügen können. Die so erzielten Reduktionen in Größe und Gewicht waren dabei weniger überraschend als die Gewinne bei Kosten, Stromverbrauch, Zuverlässigkeit und Leistung. Nunmehr werden geeignete PICs für eine Reihe von Anwendungen entwickelt.

Zwei wesentliche Anwendungsbereiche

Es gibt für den Betreiber von Corporate Networks zwei wesentliche Anwendungsbereiche, nämlich die Kommunikation innerhalb einer Multi-Core Architektur und die Kommunikation über Systemgrenzen hinweg.

Im normalen VLSI-Bereich gilt nach wie vor „Moore´s Law“. Es wird oft als die Verdopplung der Leistung innerhalb von 18 Monaten missverstanden, tatsächlich bezieht es sich jedoch auf die Verdopplung von Transistorfunktionen in der Fläche. Die heute existierenden Multi-Core Architekturen haben allesamt ein gewaltiges Problem, nämlich die Kommunikation zwischen den Kernen und zwischen Kernen und weiteren Komponenten, wie Speicherchips. IBM, Intel, AMD und andere Hersteller arbeiten hier mit Hochdruck an Alternativen zur elektrischen Übertragung, denn man kann jetzt schon ausrechnen, wann diese endgültig ausgereizt sein wird.

Die Probleme bei den sozusagen inneren Übertragungswegen stellen ein ernst zu nehmendes Hindernis für die zukünftige Leistungsentwicklung dar. Außerdem sind sie in erheblichem Maße für den Energieverbrauch der Chips und die dadurch entstehende Abwärme-Problematik verantwortlich. Gefragt ist also eine andere Übertragungstechnologie, die letztlich nur durch die PICs erreicht werden kann. Dabei ersetzen integrierte optische Wellenleiter die bisherigen Leiterbahnen und optische Transceiver die bisherigen elektrischen Treiber. Abbildung 1 zeigt diese Idee.

Eine unmittelbare Konsequenz aus diesen Überlegungen ist natürlich, dass die Herstellungsverfahren für VLSI im herkömmlichen Sinne und für PICs nicht zu völlig artfremden Gebilden führen, sondern dass man die entsprechenden Prozesse so kombinieren kann, dass sie ganz am Ende in einen einheitlichen Chipaufbau münden, sonst wäre das Ganze ja sinnlos.

Auf der ECOC 2009 hatte IBM schon über einige Elemente berichtet, die zurzeit. für Supercomputer entwickelt werden, letztlich natürlich aber auch einen Einfluss auf „normale“ Rechner haben werden. Ein Board hat dabei nicht mehr die üblichen Leiterbahnen, sondern Lichtwellenleiter in verschiedenen Ebenen.

In Abbildung 2 sehen wir die so entstehende Struktur: in der untersten Ebene des Elektro-Optischen-Prozessor-Packages liegen die Prozessoren. Sie haben dort noch elektrische I/Os. Diese werden in der mittleren Ebene durch spezielle Transceiver in optische I/Os umgewandelt. Die oberste Schicht besteht dann aus Lichtwellenleitern (blau) und Einspeisepunkten (schwarze Kästchen). Um daraus eine sinnvolle Kommunikation zu bilden, muss es eine Reihe von Funktionen geben, die in der mittleren Ebene liegen. Zum einen sind die Einspeisepunkte letztlich optische Add-Drop Multiplexer, zum anderen muss es ein Routing und Switching über das Gitter geben. Das in dieser Abbildung dargestellte Gitter ist allerdings nicht die einzige Alternative, man könnte auch mehr lineare Strukturen bilden.

Dieser Ansatz hat sich mittlerweile auch bei anderen Herstellern verfestigt.

weiter mit: Raus aus dem Gehäuse

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