Gigabits door een belabberd koperdraadje
Door signalen op een slimme manier te versturen, is zelfs met een
goedkoop en slecht koperdraadje 5 Gigabit per seconde haalbaar: tien
keer sneller dan de huidige generatie USB-verbindingen. Promovendus
Jan-Rutger Schrader van de Universiteit Twente heeft een nieuwe
techniek ontwikkeld om vooraf rekening te houden met de beperkingen
van de verbinding. Hij haalt daarmee het uiterste uit een slechte
verbinding. Schrader verdedigt zijn proefschrift op 11 oktober aan de
faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.
De nieuwe techniek is vooral geschikt voor korte-afstandsverbindingen:
van de volgende generatie USB- en FireWire-verbindingen tot aan de
verbindingen op een chip, die ook centimeters lang kunnen zijn. Bij
steeds hogere snelheden gaan zelfs deze 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, is de benadering die Schrader kiest.
Hij doet dit door 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 mogelijk
is: verbindingen met maar liefst 30 decibel verlies, waar 20 decibel
tot nu toe de limiet was. De nu behaalde snelheid van 5 Gigabit per
seconde is al in lijn met de toekomstige USB3.0-standaard, die over
enkele jaren zal verschijnen. De techniek is daarvoor uitermate
geschikt, aldus Schrader.
Eén instelknop
De 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
zg. 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.
Jan-Rutger Schrader (1976) heeft zijn onderzoek verricht in de groep
Integrated Circuit Design van prof. Bram Nauta. Deze groep maakt deel
uit van het Centrum voor Telematica en Informatietechnologie (CTIT)
van de Universiteit Twente. Het onderzoek is gefinancierd door de
Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM).
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 11-10-2007 10:26:30 door Webmaster
Universiteit Twente