Con la creciente popularidad de los centros de datos y otras aplicaciones de interconexión hambrientas de ancho de banda, el crecimiento actual del ancho de banda de las redes ópticas de corta distancia exige velocidades de transmisión de datos de más de 100 Gb / s, lo que exige el desarrollo de enlaces ópticos multicanal de bajo consumo energéticocon velocidades de transferencia de datos rápidas.
Basado en la tecnología complementaria de semiconductores de óxido de metal COMS, una técnica estándar de fabricación de chips de bajo costo y alto volumen que se utiliza actualmente para la mayoría de los procesadores y chips, un grupo de investigadores de IBM Research en Zurich, Suiza, juntoscon un consorcio que trabaja en el marco del proyecto "ADDAPT", financiado por la UE, ha demostrado un nuevo receptor óptico RX que puede lograr un ancho de banda agregado de 160 Gb / s a través de cuatro fibras ópticas. Esta no es solo la velocidad de transmisión de datos más rápida hasta la fecha, pero el receptor óptico recientemente desarrollado también presenta la funcionalidad de encendido / apagado del enlace y puede reactivarse y lograr el bloqueo de fase en ocho nanosegundos, el tiempo de conmutación más corto registrado. Presentarán su innovación en OFC 2018, 11-15Marzo, San Diego, California, EE. UU.
Según los investigadores, la función de encendido / apagado rápido mejorará la utilización del enlace y reducirá en gran medida el consumo de energía en un chip o en un sistema de interconexión óptica. A diferencia de muchos transceptores ópticos comerciales que siempre se encienden independientemente de la actividad de transmisión, ella energía aquí solo se usaría cuando los paquetes de datos se transmitan a través del enlace óptico. El diseño novedoso, empaquetado con una matriz de fotodiodos de 850 nanómetros, apunta a enlaces ópticos basados en VCSEL de bajo costo para interconexiones de centros de datos.
"Este es el primer receptor óptico que combina una velocidad de transmisión de datos de alta velocidad y una rápida funcionalidad de encendido y apagado, mientras que es extremadamente bajo en el estado de" encendido "aproximadamente 88 milivatios", dijo Alessandro Cevrero,autor principal del artículo y científico de IBM Research Lab, Suiza. Hoy en día, la utilización de enlaces en los centros de datos es inferior al diez por ciento para el 99 por ciento de los enlaces. Esto significa que solo el diez por ciento del tiempo de trabajo de los enlaces se usa realmente para transmitirdatos del usuario, mientras que el resto del tiempo se desperdicia enviando paquetes de datos inactivos que faltan información. Para mejorar la eficiencia energética en el sistema de interconexión óptica, los investigadores desarrollaron la funcionalidad de encendido / apagado rápido para el receptor, de modo que los enlaces se pueden apagar durantetiempo de inactividad y se vuelve a encender cuando los datos están listos para ser transmitidos.
"Nuestro diseño, por primera vez, permite el encendido / apagado de un enlace óptico por paquete", dijo Cevrero. El tiempo de encendido es de solo ocho nanosegundos, que es más corto que la longitud promediode tiempo para un paquete de datos individual en un protocolo de red típico transmitido a una velocidad de 160 Gb / s ". Hubo intentos científicos previos de desactivar los enlaces cuando no hay datos, sin embargo, la escala de tiempo para encender y apagar el enlace fueórdenes de magnitud más largas que las de un paquete de datos individual. Para lograr un encendido más corto, el tiempo a una velocidad de transmisión de datos muy alta es el desafío clave ".
Para abordar esto, el equipo de Cevrero diseñó un receptor óptico con cuatro canales idénticos asociados con un protocolo de enlace propuesto. El protocolo de enlace está equipado con circuitos analógicos inteligentes de desarrollo propio que pueden alinear rápidamente el reloj del receptor con la llegada de los datos entrantes,y detecta las secuencias de señal óptica para encender y apagar rápidamente el sistema de enlace.
Luego, los investigadores probaron el receptor a 40 Gb / s de segundo con un transmisor de referencia que consiste en un modulador Mach-Zehnder de 850 nanómetros seguido de un atenuador óptico variable. También realizaron experimentos de encendido / apagado mediante la generación de una señal óptica que implementaprotocolo de enlace propuesto. Como resultado, observaron un ciclo de alimentación correcto a través de un ciclo de alimentación de 109, y que el receptor funciona sin errores a 40 Gb / s en segundo lugar, produciendo un ancho de banda agregado de 160 Gb / s sobre fibras multimodo. Los datos experimentales también mostraronesa utilización del enlace del diez por ciento corresponde al ahorro de energía del 85 por ciento en el receptor.
Cevrero señaló que mejorar la eficiencia energética de los enlaces ópticos permite a los científicos construir sistemas informáticos significativamente más rápidos y de mayor rendimiento, ya que uno puede "meter" un mayor ancho de banda en el mismo presupuesto térmico del paquete. Ahorrar en el consumo de energía también ayuda a reducir el dióxido de carbonoemisión de la red óptica, que conduce a sistemas de comunicación óptica más ecológicos.
El siguiente paso de los investigadores, dijo Cevrero, es validar un sistema completo de interconexión óptica midiendo el transmisor óptico, así como aumentar la velocidad de transmisión de datos en el lado del receptor a 56 Gb / s por canal.
Escuche del equipo de investigación: 4x40 Gb / s 2 pJ / bit Optical RX con 8ns Power-on y CDR Lock Time en 14nm CMOS ", por A. Cevrero, I. Ozkaya, T. Morf, T.Toifl, M. Seifried, F. Ellinger, M. Khafaji, J. Pliva, R. Henker, N. Ledentsov, J.-R. Kropp, V. Shchukin, M. Zoldak, L. Halmo, I. Eddie, J. Turkiewicz,tendrá lugar el lunes 11 de marzo de 2018 en el Centro de Convenciones de San Diego, California.
Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Europea a través del proyecto ADDAPT del Séptimo Programa Marco 7PM Transceptores adaptativos de datos y potencia para comunicaciones ópticas, subvención 619197.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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