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10G乙太網路統一之路揭示光纖通訊發展新方向

上網時間: 2006年05月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Finisar  Picolight  乙太網路  IEEE  802.3 

每當乙太網路速度提高10倍,企業和廠商的結構化佈線層次也會經歷相似的轉變。但目前所能提供的最高速度仍受制於相對較小的產量與高價格,而這與骨幹網息息相關。在多重鏈路導入佈線櫃或局端之際,市場將以成熟的速度轉移到高密度匯聚交換機。

設計工程師正密切關注100Gbps乙太網路,然而,過去為10Gbps鏈路開發的收發器模組和實體層晶片卻不斷困擾他們。在某種程度上,這反映了上世紀80年代以來困擾光纖通訊的串列與平行之爭。IEEE 802.3乙太網路工作小組的態度一直是拓展網路的頻寬,因而批准了針對不同應用的各種實體層標準。

在許多情況下,這些標準有助於雙絞銅線、同軸電纜和光纖共存。但在10Gbps乙太網路中,那意味著收發器要採用許多封裝類型,包括X2、Xenpak、Xpak和XFP,然而,其中沒有一種滿足最初為光纖通道市場設計之SFP+封裝的微小佔位空間要求。為此,乙太網路支持者已經走出IEEE並回到美國國家標準協會的T11技術委員會,以尋求模組開發的新計劃,並提出了T11的SFP+格式。

採用SFP+格式能進一步減小通常用於都會乙太網路中與XFP連接的10Gbps收發器,使其尺寸接近SFP,並可用於2.5Gbps網路中。為實現此一目標,邏輯晶片通常沿著光電元件嵌入在模組中,如電子散射補償EDC)與時脈/資料恢復晶片),並共同放置在線路卡上,但獨立於收發器之外。

收發器供應商Picolight公司行銷副總裁Vidya Sharma表示:「如果我要將最大數量的10Gbps埠整合在一個類似披薩餅盒的包裝中,我可能不會在意收發器是否完全整合,更重要的問題是以最有效和最具有成本效益的方式,在更小的空間中匯聚10Gbps通道。」收發器模組製造商目前正針對10Gbps連接製造Xenpak與XFP。

重新思考光互連將讓元件供應商與OEM雙雙獲益,Finisar公司銷售和市場副總裁Todd Swenson表示,持續X2、Xenpak和XFP模組的庫存已難以維持其正當性了,他說。「SFP+可能不是迷人的解決方案,但是,人們一致認為對外形尺寸的瘋狂追逐行為已到了該收場的時候了。」

除了縮小收發器的佔位空間,SFP+還具有許多意義。Molex公司市場總監Tom Marrapode指出,SFP+可能從根本上改變線路卡和交換處理器的電路板佈局佈線,因為它在電路板上採用高速串列佈線來取代多條平行實現(通常為4個2.5Gbps通道)。Molex在近日舉辦的光纖通訊大會(Optical Fiber Communication Conference)上展示了一塊設計板,讓設計工程師看到了不同的封裝類型、佈線長度和針對10Gbps設計的多工架構。

把某些電子零件放置在收發器模組之外,可能容許更有效地利用散射補償和時脈功能,因為一個元件可以服務多個埠。新興的ClariPhy Communications公司正用SFP+來設計其EDC晶片,以便在Scintera公司、Applied Micro Circuits公司(AMCC)、Infinera及其它公司強勢進攻的散射補償市場中另闢蹊徑。ClariPhy將把SFP+設計到新興的乙太網路市場中,包括LRM、針對多模光纖的長距離標準模組,以及為了實現長/短距離單模光纖的LR和SR標準模組。

ClariPhy的CEO Paul Voois發現,長久以來人們一直假設應該採用一種「矽光基準」模型,將光介面與光子元件及半導體元件緊密整合,但是,通道平衡成為XFP等新模組中無法解決的問題。

傳統模組

收發器產業仍然沿用Xenpak和Xpak/X2模組,這些模組採用內部的4位元平行Xaui(10G附加單元介面)設計。在上世紀90年代,這種設計對線路卡佈線是合理的,因為在電路板上處理2.5Gbps的佈線比處理10Gbps的串列佈線容易。但是,Broadcom和其它公司開創的訊號調節技術打破了這種平衡。

Xenpak模組的體積最大且最耗電,其外形尺寸為4.8 × 1.4 × 0.7英吋,耗電達11W。Xenpak可直接用於PCI匯流排介面,並安裝到一個短PCI卡上。Xpak的尺寸減小到2.7 × 1.4 × 0.4英吋,功耗減少到4W。

XFP是第一個採用10Gb串列XFI內部介面的模組,而非採用4個2.5Gb通道。在許多線路卡中,XFP仍需配合一個串列器/解串器,因為儘管情況正發生變化,但在電路板上實現10Gb訊號走線仍然有困難。XFP的大小與Xpak類似,但XFP更薄,僅0.7英吋;功耗減少到2W,然而,該功耗數值並不包括串列器/解串器(Serdes)的功耗。XFP已經成為長距離邊緣和都會區域系統的寵兒,但由於XFP與Serdes的複合成本與Xpak沒有太大差異,所以大量轉向XFP線路卡的情況一直沒有出現。

功耗是驅動SFP+發展的主要因素。Redfern Integrated Optics公司在一次介紹中,展示了如何在一個1,550nm SFP+設計中,運用平面外部腔雷射技術將靜態功耗從XFP的1W削減到SFP+的0.6W;因此,主動發射功率可以從2W減少到1W。

有一段時間,創新型企業如BitBlitz Communications (於2004年被Intersil收購)曾經設法推動以4通道同軸電纜取代堆疊模組和短距離伺服器叢集。CX-4標準原打算採用一個Xaui介面與4對屏蔽雙絞電纜配合,可是,大多數OEM和資料中心的IT經理們拒絕在結構化雙絞銅線(5E或6類)和多模光纖之間做任何的分級。

隸屬ANSI的T11技術委員會為了把SFP+變成4Gbps和8Gbps光纖通道的傳輸工具,已連續工作了幾季。由於許多儲存區域網路開發商轉向乙太網路組訊框協議,對乙太網路設計工程師來說,參加T11會議並探討SFP+是有意義的。

但是Finisar公司Swenson表示:「SFP+要取代整個X系列產品並非易事,要考慮的問題很多,如你設計何種線路卡或交換卡?你要實現什麼功能?對收發器的取捨類似於對光纖或銅線的選擇,目前尚無定論。」

Applied Micro Circuits傳輸產品行銷總監Neal Neslusan指出,許多早期採用XFP和其它X衍生產品的解決方案在諸如都會區域和邊緣接取之類的WAN市場中仍將可行,「但關注SFP+的原因在於,當企業網路考慮包含LAN、伺服器和分佈式叢集的時候,企業網路對10Gb乙太網路應用量的增加會導致WAN市場萎縮。無論何時,只要一家主要設備供應商對介面作出抉擇,那就會帶動整個產業;而思科正在企業網路中採用SFP+。這不僅對工作小組交換會產生影響,而且會對伺服器介面產生影響。」

把某些晶片功能從光模組中分離出來的趨勢並不會對AMCC造成太大影響,Neslusan指出,因為該公司的時脈/資料恢復設計目前仍未應用在XFP模組中。而AMCC有幾款採用XFP的Serdes設計已經取得成功,但是Serdes元件已經被放置在XFP介面模組之外。

Neslusan表示:「確實,隨著SFP+走入設計,在線路卡上直接進行10Gb走線的設計將越來越多,但這跟試圖將10Gb串列介面設計到ASIC中的晶片供應商是背道而馳的。我們看到的情況是:我們的Serdes晶片從線路卡中分離出來被安裝在主機板上,以便於人們保留其控制邏輯的平行介面,而不必承受重新設計ASIC所帶來的痛苦和成本。」

(Loring Wirbel)




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