Um die Anzahl der Daten, die über einen einzelnen
optischen Datenpin mittels
Wellenlängenmultiplexing (Wavelength Division Multiplexing, WDM) im Vergleich zu den Datenpins (Kontakten) einer aktuellen CPU transportiert werden könnten, zu vergleichen, muss man einige grundlegende Überlegungen berücksichtigen:
1. Datenübertragungsrate pro Pin bei aktuellen CPUs
Moderne CPUs wie die
Intel Core- oder
AMD Ryzen-Prozessoren haben Tausende von Pins (z.B. der AMD Ryzen 9 7950X hat 1718 Pins). Nicht alle diese Pins sind für Datenübertragungen da; einige sind für Stromversorgung, Masse, Steuerungs- und Adressleitungen verantwortlich.
Die tatsächlichen Datenpins moderner CPUs (für Speicher- und Datenbusse) haben Übertragungsraten von mehreren Gigabit pro Sekunde (Gbps) pro Pin. Zum Beispiel kann ein einzelner PCIe-4.0-Pin Daten mit etwa
16 Gbps transportieren.
2. Optische Übertragungsrate pro Wellenlänge
Bei
optischen Verbindungen ist die Datenrate pro Wellenlänge ebenfalls im Bereich von mehreren
10 Gbps bis 100 Gbps oder sogar mehr, abhängig von der Technologie. Im Jahr 2023 kann ein einzelner
optischer Kanal (eine Wellenlänge) in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk leicht 100 Gbps erreichen. Optische Transceiver wie die in
Datenzentren verwendeten Module (z.B.
QSFP28) bieten Übertragungsraten von
100 Gbps pro Wellenlänge.
3. Wellenlängenmultiplexing
Beim Wellenlängenmultiplexing (WDM) können
mehrere Wellenlängen (jedes mit eigener Datenlast) über ein einzelnes optisches Kabel oder Pin gleichzeitig transportiert werden. Moderne WDM-Systeme können bis zu
80 bis 160 Wellenlängen gleichzeitig nutzen, wobei jede Wellenlänge eine Übertragungsrate von
10 bis 100 Gbps haben kann. In der Telekommunikation gibt es Systeme, die sogar
400 Gbps pro Wellenlänge erreichen.
Vergleich: Optischer Datenpin vs. Elektrischer Datenpin
Elektrische Datenpins:
- Ein elektrischer Datenpin kann je nach Technologie etwa 16 Gbps transportieren.
Optischer Datenpin mit WDM:
- Ein optischer Datenpin könnte mit einem 10-Gbps-Standard pro Wellenlänge und 80 Wellenlängen (typisch für dichte WDM-Systeme, DWDM) theoretisch 800 Gbps transportieren.
- Mit einer moderneren 100-Gbps-Wellenlänge und 80 Wellenlängen wären es bis zu 8 Terabit pro Sekunde (Tbps).
Verhältnis:
- Wenn wir 16 Gbps pro elektrischen Pin als Referenz nehmen, könnte ein einzelner optischer Datenpin mit WDM etwa 50-mal bis 500-mal so viele Daten transportieren wie ein einzelner elektrischer Datenpin, je nachdem, wie viele Wellenlängen und welche Übertragungsrate pro Wellenlänge verwendet werden.
Fazit:
Ein einzelner optischer Datenpin mit
Wellenlängenmultiplexing (WDM) könnte die Datenmenge von
Dutzenden bis Hunderten elektrischer Datenpins ersetzen. Während ein elektrischer Pin derzeit etwa
16 Gbps transportiert, könnte ein optischer Pin leicht zwischen
800 Gbps und mehreren Tbps transportieren, abhängig von der Anzahl der Wellenlängen und der Übertragungsrate pro Wellenlänge. Dies macht optische Verbindungen zu einer äußerst vielversprechenden Technologie für zukünftige Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen in CPUs und anderen Rechensystemen.