400G Transceiver Technologie
High Speed trifft Bandbreite
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Entwicklung der Bandbreite
Der weltweite Bedarf nach höherer Bandbreite und der stetige Anstieg des benötigten Datenvolumens erfordert neue Technologien, um diesem Trend folgen zu können. Waren im Jahr 1999 noch 1G das Maß aller Dinge, sind wir 21 Jahre später beim 400-fachen Datenvolumen angelangt. Um die Anforderungen von Applikationen wie 5G, Internet of Things (IoT) oder Cloud Rechenzentren erfüllen zu können ist die neue 400G Technologie die nächste Stufe, um mit dieser Entwicklung schritthalten zu können.
QSFP-DD – Ein Formfaktor, viele Einsatzmöglichkeiten
Bei den 400G Modulen hat sich der QSFP-DD als beliebtester Formfaktor gegen die CFP8 und OSFP Module durchgesetzt. Er zeichnet sich durch seine geringen Maße und vor allem durch seinem niedrigen Stromverbrauch von maximal 15 Watt aus. Dabei gibt es verschiedene Modelle, um bestimmte Anwendungen abzudecken bzw. um die verschiedenen Glasfaserarten zu unterstützen. Die Tabelle zeigt einen Überblick der verschiedenen QSFP-DD Module und ihre unterschiedlichen Eigenschaften:
PAM4 - Puls Amplituden Modulation
Durch den stetig wachsenden Bedarf an höheren Datenraten ist die bisher übliche NRZ-Codierung (Non Return to Zero) an Ihre Grenzen gekommen. Bei 400G Modulen kommt daher die Puls Amplituden Modulation, kurz PAM4, zum Einsatz.
NRZ vs PAM4
Bei der NRZ Codierung gibt es ausschließlich zwei diskrete Amplitudenwerte. Das Signal kann entweder „High“ oder „Low“ sein. Folglich kann pro Symbol nur ein Informationsbit übertragen werden. Bei der Puls Amplituden Modulation können dagegen 4 diskrete Amplitudenwerte verwendet werden. Das bedeutet, dass bei der PAM4 Codierung die doppelte Anzahl an Informationsbits pro Zeiteinheit übertragen wird.
Signalmethoden: Augendiagramm
Durch den Einsatz der Puls Amplituden Modulation können die Grenzen der Non Return to Zero-Codierung überwunden werden. Der entscheidende Unterschied liegt wie beschrieben in den unterschiedlichen Amplitudenwerten der PAM4 Codierung. Bei der Betrachtung der Signale der beiden Modulationsarten auf dem Oszilloskop kann der Unterschied verdeutlicht werden. Dabei kommt es zur Ausbildung der sogenannten Augendiagramme:
Betrachtet man die Signale der NRZ Modulation, sieht man die charakteristische Ausbildung einer einzigen Augenöffnung mit 2 festen Amplitudenwerten und jeweils einer ansteigenden und einer abfallenden Flanke für jedes Symbol.
Im Vergleich dazu kommt es bei PAM4 zur Ausbildung von 3 charakteristischen Augenöffnungen mit 4 diskreten Amplitudenwerten. Dadurch können 2 Bits pro Symbol und somit auch die doppelte Datenrate pro Zeiteinheit übertragen werden.
400G Network-Switching mit KI-Unterstützung
Um den steigenden Bedarf an Bandbreite und Skalierbarkeit zu decken, sind auch die Anforderung im Bereich Network-Switching gestiegen. Hier bietet die Huawei Cloud Engine-Serie dank einer telemetriebasierten Datenerfassung und einer intelligenten Betriebs- und Wartungsplattform die Switching-Lösung der Zukunft. So unterstützt ein eingebetteter KI-Chip die Edge-KI-Verarbeitung sowie das lokale Störungs- und Fehlermanagement. Und dank des iLossless-Algorithmus kann der netzwerkweite Datenverkehr in Echtzeit erlernt und trainiert werden.
