Wo Lichtwellenleiter elektrische Leitungen ersetzen

Soweit wir auch zurückblicken, Datenraten haben stets zugenommen. Eines der ersten „High-Speed“-Modems übertrug 14,4 kbit/s; heute sind Internet-Anschlüsse mit 200 Mbit/s verfügbar. Ein Mann hatte diese Entwicklung in groben Zügen bereits im Jahre 1965 vorausgesagt: Gordon Moore, Mitgründer von Intel, schätzte, dass sich die Dichte von integrierten Schaltkreisen jährlich verdoppeln würde. Diese Aussage ging als „Moore’s Law" in die Industriegeschichte ein. Jährlich höhere Dichten an Schaltkreisen hatten, so darf man durchaus interpretieren, auch steigende Datenraten zur Folge.

Aktuell sind die Treiber für steigende Datenraten Megatrends wie 5G-Mobilfunk, 4K-Video-Streaming und die Cloud. Die spannende Frage stellt sich, wie unsere Netzwerke konzipiert werden müssen, um diesen hohen Datenraten gerecht zu werden. Eine – vielleicht die relevanteste – Antwort darauf könnte die nächste Generation von Lichtleitertechnik, „Coherent Optics“, sein.

Das Ende des Elektrons ist der Beginn des Photons

Kupferleitungen bremsen schnelle Daten aus. Schon jetzt legen Daten längere Strecken über die Glasfaser zurück. Die Zeit scheint gekommen, wo Daten auch für kürzeste Strecken (wenige cm) vom Kupfer auf die Glasfaser umsteigen müssen, um schneller zu fließen. Der Glasfaseranschluss rückt also immer näher an den Anwender oder an die integrierten Schaltkreise heran. Es gibt bereits so viele Begriffe dafür, wie FTTH, FTTC, FTTD (Fiber to the Home, Cabinet, Desk), dass sich der Begriff FTTX gebildet hat. Wobei „X“ für alle möglichen Übergangspunkte einer Glasfaser steht. Besonders interessante Übergangspunkte sind Fiber to the Antenna im 5G/LTE-Netzwerk (Bild 1) und Fiber to the Chip in Rechenzentren.

Im Mobilfunknetzwerk rückt die Glasfaser an die Antenne. In Rechenzentren stößt die Faser bis an den Chip und überspringt somit die letzten Zentimeter Kupferleitung auf der Leiterplatte.

Ein Vielfaches an Datenrate

Der Umstieg von Kupfer auf Glasfaser alleine reicht noch bei Weitem nicht aus, um die Datenmasse der nächsten Jahrzehnte zu bewältigen. Neue Technologien in der Lichtwellentechnik sind daher unabdingbar. „Coherent Optics“ lautet das Schlagwort. Die bisherige Generation von optischen Transceivern nutzte nur die Amplitude zur Datenübertagung aus, d.h. Licht an Licht. Die neuen kohärenten optischen Transceiver nutzen auch (duale) Polarisation, Phasenverschiebung und verschiedene Wellenlängen. Somit erreichen sie ein Vielfaches an Datenrate.

Nicht nur bei Koax-Leitungen am Antennenast, sondern auch auf der Leiterplatte legen sich Ingenieure ins Zeug, um die Länge der elektrischen Kupferleitung zu verkürzen. Grund: Jede noch so kurze Kupferleitung bremst die Datenrate aus. Statt das optische Transceiver-Modul an der Faceplate zu platzieren (Bild 2), wird die optisch-elektrische Schnittstelle immer näher an den Schaltkreis gerückt.

Ein MSA will, dass „sein“ Standard am Markt Erfolg hat. Darum arbeiten hier auch Konkurrenten Hand in Hand. Die Mitglieder reichen ihre Konzepte ein und reviewen sich gegenseitig. Das beste Konzept wird zum Leitkonzept des MSA gewählt. Der Vorschlag von Yamaichi wurde gleich bei mehreren MSAs (für Plug and Connector) zum Leitkonzept gewählt: so bei CFP2, CFP4, CFP8 und DSFP (Bild 4).

Elektrische Stecker und die mechanischen Komponenten

Daten, die auf der Glasfaser-Datenautobahn reisen, müssen für das letzte Stück auf eine elektrische Leitung umsteigen. Ein optischer Transceiver (Bild 5) wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um. Für den Übergang des elektrischen Signals vom Transceiver auf die Leiterplatte stellt Yamaichi Electronics qualitativ hochwertige Lösungen zur Verfügung, um die Daten möglichst schnell und fehlerfrei weiterzuleiten. (neu)