Fujitsu Laboratories Limited ha anunciado el desarrollo de un transceptor óptico compacto y económico, un paso necesario hacia el desarrollo de interconexiones ópticas de alta velocidad y transmisión de datos por gran ancho de banda entre CPUs en servidores de próxima generación.

La velocidad de datos y el espacio disponible para el montaje de los transceptores ópticos hoy en día son obstáculos en el camino para hacer los servidores de alto rendimiento futuros una realidad. Fujitsu Laboratories logra mejoras en el circuito controlador IC y en las estructuras de encapsulado de módulos, lo que permite velocidades de transferencia de 25 Gbps a través de cada canal en interconexiones de próxima generación, un paso necesario para duplicar las tasas de transmisión convencionales. Esta tecnología permite a las comunicaciones de datos de alta velocidad y gran ancho de banda entre las CPUs en un servidor, y entre las CPUs y los dispositivos periféricos. Esto también marca un paso significativo hacia la mejora del rendimiento que los superordenadores y servidores de alto rendimiento demandarán.

Background
Los avances en la potencia de proceso de CPU han aumentado considerablemente las capacidades de proceso de datos de los servidores. Ahora, con la tecnología de virtualización mejorada que permite que una sola CPU pueda ejecutar múltiples procesos, el volumen de datos que pasan entre CPUs y entre las CPUs y los periféricos se incrementa enormemente. Si bien los servidores de hoy en día utilizan interconexiones ópticas capaces de alcanzar velocidades de datos de 10 Gbps por canal, las expectativas para el futuro son servidores que van a ser capaces de alcanzar 25 Gbps. Además, como indica la Figura 1, también se espera que interconexiones ópticas se pueden utilizar no sólo para las comunicaciones de datos entre servidores, sino también entre las placas dentro de un servidor, ya que las tasas de datos mayores son difíciles de alcanzar con las comunicaciones eléctricas.

Implementando las interconexiones ópticas dentro de un servidor requiere un transceptor óptico que convierte las señales eléctricas en señales ópticas. Los transceptores ópticos de corriente han alcanzado velocidades de datos de entre 10 y 14 Gbps, por lo que  la velocidad de los transceptores ópticos se ha convertido en un obstáculo para el logro de velocidades de datos de 25 Gbps. Además, los actuales transceptores ópticos son físicamente voluminosos, haciendo que sea difícil de colocar cerca de las CPUs u otros dispositivos. Esto es problemático porque la señal eléctrica que viaja entre el dispositivo y el transceptor óptico se encuentra con pérdidas en la línea de transmisión y la interferencia que aumenta con la longitud del circuito eléctrico. Esto degrada la calidad de la señal y hace que sea más difícil aumentar las velocidades.

Nuevo transceptor desarrollado
Para tener éxito en la producción de un transceptor óptico compacto con la óptica de interconexión necesaria para la alta velocidad y transmisión de datos de gran ancho de banda, Fujitsu Laboratories ha desarrollado un convertidor opto-eléctrico para pasar las señales electricas (opticas) a señales ópticas (eléctricas) a través de un dispositivo óptico.

Detalles de la tecnología.
1. Tecnología de circuitos de alta velocidad
Fujitsu Laboratories fue capaz de aumentar la velocidad a través de la tecnología de circuito en el circuito CI que ejecuta dispositivos ópticos, haciendo que las formas de onda de las señales ópticas subiesen y bajasen de forma más pronunciada, incluso en los dispositivos ópticos de bajo coste con tiempos de respuesta insuficientemente rápidos, y mediante la instalación de la tecnología de circuitos que suprime los reflejos múltiples que degradan la forma de onda de la señal eléctrica. Esto resultó en un incremento de las tasas de datos desde el actual 10-14 Gbps a 25 Gbps por canal.

2. Tecnología de acoplamiento óptica compacto
Convencionalmente, de manera eficiente la transmisión de señales ópticas entre convertidores opto-eléctricos y fibra óptica (acoplamiento óptico) necesitaba una unidad de acoplamiento óptico que consistía en un componente de lente y un conector óptico (Figura 3). Sin embargo, el tamaño del componente de lente era grande y el coste fue alto. Esta nueva construcción consta de un convertidor ópto-eléctrico con una placa de circuito impreso flexible que ha sido equipada con dispositivos ópticos y circuitos integrados, permitiendo un transceptor óptico compacto. Además, Fujitsu Laboratories ha desarrollado también una rentable lente hoja tipo película que se apila en la parte inferior de la placa de circuito impreso flexible, solucionando los problemas mencionados anteriormente.

Estas tecnologías se utilizaron en un prototipo de convertidor opto-eléctrico de 4 canales x 25 Gbps. Con un tamaño de 22 mm x 9 mm x 0,86 mm (incluyendo componentes eléctricos a bordo y de guía de onda óptica), el componente de lente es inferior a una décima parte de los componentes de lente convencionales en los convertidores opto-eléctricos, mientras que la unidad global ha adelgazado a un tercio del tamaño convencional. Tomando ventaja de su tamaño delgado, Fujitsu Laboratories desarrolló transceptores ópticos con los prototipos de convertidores opto-eléctricos colocados en ambos lados. Tanto los transmisores como los receptores utilizan ocho canales, con un tamaño compacto de 47,8 mm x 16 mm x 21,6 mm, permitiendo que los dispositivos adyacentes, tales como la CPU en la placa de circuito impreso puedan ocupar un área más pequeña.


Resultados
Estas tecnologías consiguen 25 Gbps por canal de forma compacta y rentable, la capacidad requerida para interconexiones de próxima generación. Esto allana el camino para las comunicaciones de alta velocidad y gran ancho de banda en los servidores.

Planes para el futuro
Fujitsu Laboratories continua con la investigación y desarrollo para aplicar esta tecnología en servidores de alto rendimiento, con el objetivo de su uso práctico en los servidores de un plazo de tres años. Asimismo, tiene previsto extender esta tecnología más ampliamente para aumentar el rendimiento de los equipos informáticos y de comunicaciones.

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