IBM-Forscher ebnen Weg für 400-GBit/s-Internet

Wissenschaftler von IBM haben eine Technik entwickelt, die dem Unternehmen zufolge einen wichtigen Meilenstein in der Signalverarbeitung hin zu Internetgeschwindigkeiten von 200 bis 400 GBit/s darstellt. Schweizer Forschern des Konzerns gelang es in Zusammenarbeit mit dem École Polytechnique Fédérale de Lausanne, einen extrem leistungsfähigen und energieeffizienten Analog-Digital-Wandler zu konstruieren. Einen Prototyp präsentierten sie diese Woche auf der International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) in San Francisco.

Der neuartige A/D-Wandler soll Datenraten von bis zu 400 GBit/s ermöglichen (Bild: IBM).

Der neue A/D-Wandler ist eine Weiterentwicklung eines 2013 vorgestellten Modells, das inzwischen durch das US-Unternehmen Semtech lizenziert wurde. Im Vergleich zu heute eingesetzten Lösungen könnte die neue Technik eine bis zu viermal höhere Ethernet-Übertragungsrate zwischen Cloud-Rechenzentren über das Internet ermöglichen, bei gleichzeitig verringertem Stromverbrauch. Bei dieser Geschwindigkeit würde der Download von 160 GByte Daten, die etwa einem zweistündigen Ultra-HD-Film oder 40.000 Songs entsprechen, nur wenige Sekunden dauern.

Ein A/D-Wandler (oder englisch: Analog-to-Digital-Converter, ADC) konvertiert die übertragenen analogen Signale zur Weiterverarbeitung in Logikchips in digitale Nullen und Einsen. Der in San Francisco vorgestellte Prototyp erreicht laut IBM eine Samplingrate von bis zu 100 Giga-Samples pro Sekunde bei einem Verbrauch von weniger als einem Watt.

„Unser ADC unterstützt IEEE-Standards für Datenübertragung und vereint in 32-Nanometer-Technologie hohe Geschwindigkeit und Energieeffizienz. Damit haben wir eine Basistechnologie, die es uns ermöglicht, bisher präzedenzlose Big-Data-Anwendungen anzupacken“, erklärt Martin Schmatz, Systems Department Manager bei IBM Research in Zürich. „Zudem bringen wir mit Semtech als Partner derzeit die erst vor einem Jahr vorgestellte Vorgängergeneration zur Marktreife.“

Semtech nutzt die Technologie zur Entwicklung neuartiger Kommunikationsplattformen, die es voraussichtlich noch in diesem Jahr ankündigen wird. „Hierzu gehören optische Systeme mit 400 GBit/s und hochentwickelte Radarsysteme. Wir sehen außerdem eine immer größere Bandbreite von Anwendungen in der drahtlosen Kommunikation, wo schnelle Digitallogik weniger flexible analoge Schaltkreise ersetzt“, sagte Craig Hornbuckle, Chief Systems Architect von Semtech.

IBM zufolge betrug 1992 die täglich im Internet übertragene Datenmenge 100 Gigabyte. Heute ist der Datenverkehr auf 2 Exabyte pro Tag angewachsen, was einer 20-millionenfachen Steigerung entspricht. Angesichts eines durch Big Data und das „Internet der Dinge“ weiter angetriebenen exponentiellen Wachstums müssen zukünftige Netzwerkstandards daher immer höhere Datenraten unterstützen.

Natürlich ist der A/D-Wandler nur ein Teil der für höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten benötigten Infrastruktur. IBM-Forscher Pier Andrea Francese stellt aber dennoch die Bedeutung der Neuentwicklung heraus: „Der ADC ist sozusagen der Torwächter zwischen der digitalen und analogen Welt. Ohne ihn ist es nicht möglich, dieses Tor aufzustoßen.“

[mit Material von Nick Heath, ZDNet.com]

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