Рекордная скорость закладывает основы будущего стандарта Ethernet

Оптические линии, позволяют передавать данные существенно быстрее и на более длинные дистанции, чем традиционные коаксиальные кабели и медные провода, потребляют меньше энергии и не подвержены электромагнитным помехам. Однако стандарты кодирования данных в оптических сигналах отстают в развитии от растущих потребностей к ширине полосы пропускания.

«Для существующей оптической сети по прежнему используется формат модуляции On-off keying (OOK), который не позволяет достичь скорости 100 ГБ/с в оптических межсоединениях из-за аппаратных ограничений полосы пропускания», – указывает Фан Ли (Fan Li) из компании ZTE USA. OOK это простейшая форма амплитудной модуляции, представляющая цифровые данные как наличие (двоичная единица) и отсутствие (двоичный ноль) сигнала.

Вместе с другими инженерами из ZTE USA Ли установил новый рекорд производительности оптоволоконного соединения, продемонстрировав передачу 560 ГБ/с на расстояние 2 км по одномодовому (SFM-28) оптоволокну. Их схема базируется на продвинутом методе широкополосной многопотоковой модуляции, OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing).

OFDM-модуляция применяется почти во всех современных технологиях беспроводных коммуникаций, но имеет недостаток: большое отношение пиковой к средней мощности из-за когерентного сложения многих потоков данных, ухудшающее производительность в высокочастотной области. Чтобы избежать этого исследователи применили специальный вариант OFDM – DFT-spread – и технику выравнивания на этапе калибровки.

Ещё одним ключевым элементом экспериментальной конфигурации было уплотнение каналов по схеме грубого спектрального мультиплексирования (coarse wavelength division multiplexing, CWDM). Каждый из четырёх каналов передавал сигналы 128-QAM OFDM со скоростью 140 ГБ/с. Суммарно это давало 560 ГБ/с, чего более чем достаточно для реализации будущего стандарта 400 ГБ/с Ethernet.

Следующей задачей будет снижение вычислительной сложности этой конфигурации и перенос её на заказную микросхему.

Учёные представят результаты своего эксперимента 20-24 марта на конференции OFC в Анахейме (штат Калифорния).