Je leest:

Gigabits door een belabberd koperdraadje

Gigabits door een belabberd koperdraadje

Door signalen op een slimme manier te versturen is zelfs met een goedkoop en slecht koperdraadje een datasnelheid van 5 Gigabit per seconde haalbaar. Dat is tien keer meer dan de huidige generatie USB-verbindingen. Jan-Rutger Schrader van de Universiteit Twente (UT) haalt het uiterste uit een slechte verbinding dankzij een nieuwe techniek om vooraf rekening te houden met de beperkingen. Schrader promoveert vandaag aan de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica van de UT.

De nieuwe techniek is vooral geschikt voor korte-afstandsverbindingen: van de volgende generatie USB- en FireWire-verbindingen tussen computers en randapparatuur, tot aan de verbindingen op een chip, die centimeters lang kunnen zijn. Bij steeds hogere snelheden gaan zelfs zulke korte verbindingen een echte bottleneck vormen. Investeren in beter geleidende materialen zou een optie zijn, het maximale halen uit bestáánde verbindingen, met een slim chip-ontwerp, dat is de benadering die Schrader heeft gekozen.

Schrader verhoogt de prestaties door alleen het signaal van de zender iets te veranderen; aan de kant van de ontvanger verandert niets. Op die manier kan hij verbindingen aan die beduidend slechter zijn dan tot nu toe. Zelfs over een kabeltje met maar liefst 30 decibel verlies komt de informatie over, waar 20 decibel tot nu toe de limiet was. De door Schrader gerealiseerde snelheid van 5 Gigabit per seconde is al in lijn met de toekomstige USB3.0-standaard, die pas over enkele jaren zal verschijnen. De techniek is daarvoor uitermate geschikt, stelt de Twentse promovendus.

Eén instelknop

Schraders methode pakt vooral het probleem aan dat slechte verbindingen snelle overgangen niet kunnen bijbenen. Een abrupte overgang in de elektrische spanning van ‘één’ naar ‘nul’ verschijnt aan de andere kant van de kabel als een heel geleidelijke: het is een ‘één met een lange staart’. Dat is ongewenst, want intussen kan alweer een nieuwe ‘één’ onderweg zijn, die dan last ondervindt van de vorige: de ontvanger kan daar al gauw geen wijs meer uit worden. Schrader kapt de staart af door direct na iedere ‘één’ kortdurend een negatieve spanning te versturen. Het enige dat ingesteld hoeft te worden is de zogenaamde duty-cycle: de tijd dat het signaal positief is, afgezet tegen de tijd dat het negatief is. De optimale instelling hangt af van de kwaliteit van de verbinding, en is met ‘één knop’ in te stellen.

De aanpak heeft grote voordelen vergeleken met andere filters. Zo werkt Schrader met slechts twee spanningsniveaus, waar andere methoden een trucje uithalen met meerdere spanningsniveaus. Daarmee speelt de promovendus in op de trend dat chips werken op steeds lagere voedingsspanningen: de ruimte om te ‘spelen’ met meerdere niveaus ontbreekt dan simpelweg. De methode van Schrader is voorbereid op de trend dat de schakelsnelheden nog steeds stijgen en heeft het grote voordeel van slecht één instelparameter. De oplossing is bovendien te realiseren met een eenvoudige schakeling die weinig ruimte in beslag neemt op een chip.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Universiteit Twente (UT).
© Universiteit Twente (UT), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 oktober 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.