10G以太網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一之路揭示光纖通訊發(fā)展新方向

　　設(shè)計(jì)工程師密切關(guān)注100Gbps以太網(wǎng)，過去遺留的為10Gbps鏈路開發(fā)的收發(fā)器模塊和物理層芯片卻也一直困擾他們。從局部來看，這是自上世紀(jì)80年代以來困擾光纖通信的串與并之爭(zhēng)的反映。IEEE 802.3以太網(wǎng)工作組的態(tài)度一直是拓展網(wǎng)絡(luò)的帶寬，因而批準(zhǔn)了針對(duì)不同應(yīng)用的各種物理層標(biāo)準(zhǔn)。

　　在許多場(chǎng)合，這些標(biāo)準(zhǔn)有助于使雙絞銅線、同軸電纜和光纖共存?？墒?，在10Gbps以太網(wǎng)中，那意味著收發(fā)器要采用許多封裝類型，包括X2、Xenpak、Xpak和XFP，其中沒有一種滿足最初為Fibre Channel市場(chǎng)設(shè)計(jì)的小形狀因子可拔插(SFP)封裝的微小占位空間要求。為此，以太網(wǎng)支持者已經(jīng)走出IEEE并回到美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的T11技術(shù)委員會(huì)，以尋求模塊開發(fā)的新思路。由此他們提出了T11的SFP+格式。

　　在城域以太網(wǎng)應(yīng)用中普遍采用與XFP連接在一起的10Gbps收發(fā)器，采用SFP+格式可以將其縮小為SFP的大小，并用于2.5Gbps網(wǎng)絡(luò)中。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，要把通常與光電子一起嵌入到模塊之中的邏輯芯片(如電子散射補(bǔ)償EDC和時(shí)鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片)放置在用戶卡中，置于收發(fā)器之外。

　　收發(fā)器供應(yīng)商Picolight公司的市場(chǎng)幅總裁Vidya Sharma表示：“如果我要將最大數(shù)量的10Gbps端口包裝在一個(gè)類似比薩餅盒的格式之中，我可能不會(huì)在意收發(fā)器是否完全集成，更重要的問題是將10Gbps通道以最有效和最具有成本效益的方式匯聚到小空間中?！?

　　重新思考光互連將讓元件供應(yīng)商和OEM雙雙獲益，F(xiàn)inisar公司銷售和市場(chǎng)副總裁Todd Swenson表示，繼續(xù)盤存X2、Xenpak和XFP模塊已經(jīng)難以提出正當(dāng)理由，他說：“SFP+可能不是迷人的解決方案，但是，人們一致認(rèn)為對(duì)外形增值的瘋狂追逐行為到了該收?qǐng)龅臅r(shí)候了?！?

　　SFP+除了縮小收發(fā)器的占位空間，還有許多其它意義。Molex公司市場(chǎng)總監(jiān)Tom Marrapode指出，SFP+可能從根本上改變用戶卡和交換處理器的電路板布局布線， 因?yàn)樗陔娐钒迳喜捎酶咚俅胁季€來替代多條并行實(shí)現(xiàn)(通常為4個(gè)2.5Gbps通道)。Molex在近日舉辦的光纖通信大會(huì)(Optical Fiber Communication Conference)上演示了一塊板，讓設(shè)計(jì)工程師看到了不同的封裝類型、布線長(zhǎng)度和針對(duì)10Gbps設(shè)計(jì)的多元架構(gòu)。

　　把某些電子部分放置在收發(fā)器模塊之外，可能容許更有效地利用散射補(bǔ)償和時(shí)鐘功能，因?yàn)橐粋€(gè)器件可以服務(wù)多個(gè)端口。新入道的ClariPhy Communications公司正在用SFP+來設(shè)計(jì)其EDC芯片，以便在Scintera公司、 Applied Micro Circuits公司(AMCC)、Infinera公司及其它公司強(qiáng)勢(shì)進(jìn)攻的散射補(bǔ)償市場(chǎng)中獨(dú)辟蹊徑。ClariPhy將把SFP+設(shè)計(jì)到新興的以太網(wǎng)市場(chǎng)之中，包括LRM、針對(duì)多模光纖的長(zhǎng)距離標(biāo)準(zhǔn)模塊以及為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)/短距離單模光纖的LR和SR標(biāo)準(zhǔn)模塊等。 

　　ClariPhy公司首席執(zhí)行官觀察發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)久以來人們一直假設(shè)應(yīng)該采用一個(gè)“硅光基準(zhǔn)”模型將光接口與光子元件及半導(dǎo)體器件緊密集成，但是，通道均衡成為了XFP之類較新模塊中無法解決的問題。

　　遺留模塊

　　收發(fā)器行業(yè)仍然在沿用Xenpak和Xpak/X2模塊，這些模塊采用內(nèi)部設(shè)計(jì)的4位并行Xaui(10G附加單元接口)。在上世紀(jì)90年代，這種設(shè)計(jì)看來對(duì)于用戶卡布線是有意義的，因?yàn)樵陔娐钒迳咸幚?.5Gbps的布線比處理10Gbps的串行布線要容易。但是，Broadcom公司和其它公司開創(chuàng)的信號(hào)調(diào)理技術(shù)打破了這種平衡。

　　Xenpak模塊的體積最大且最耗電，其外形達(dá)到4.8×1.4×0.7英寸，耗電達(dá)到11W。Xenpak的大小足以直接適配PCI總線接口，可安裝到一個(gè)短的PCI卡上。Xpak的大小減少到2.7×1.4×0.4英寸，功耗減少到4W。

　　XFP是第一個(gè)采用10Gb串行XFI內(nèi)部接口的模塊，而不是采用4個(gè)2.5Gb通道。在許多用戶卡中，XFP仍然要與一個(gè)串行器/解串器配合使用，因?yàn)樵陔娐钒迳献?0Gb信號(hào)線有困難，盡管情況正在發(fā)生變化。XFP的大小與Xpak類似，但是XFP更薄，只有0.7英寸；功耗被減少到2W，但是，該功耗數(shù)值并不包括串行器/解串器(Serdes)的功耗。XFP已經(jīng)成為長(zhǎng)距離邊沿和城域系統(tǒng)的寵兒，但是，因?yàn)閄FP與Serdes的復(fù)合成本與Xpak的成本沒有什么差異，所以大批量轉(zhuǎn)向XFP用戶卡的情況一直沒有出現(xiàn)。

　　驅(qū)動(dòng)SFP+發(fā)展的主要因素是功耗低。Redfern Integrated Optics公司在給T11做的一次介紹中，演示了如何在一個(gè)1,550nm SFP+設(shè)計(jì)中利用平面外部腔激光技術(shù)將靜態(tài)功耗從XFP的1W削減為SFP+的0.6W，因此，有源發(fā)射功率可以從2W減少到1W。

　　有一段時(shí)間，創(chuàng)新型企業(yè)如BitBlitz Communications公司(于2004年被Intersil收購(gòu))曾經(jīng)設(shè)法推進(jìn)以4通道同軸電纜替代堆棧模塊和短距離服務(wù)器群。CX-4標(biāo)準(zhǔn)原打算采用一個(gè)Xaui接口與4對(duì)屏蔽雙絞電纜配合，可是，大多數(shù)OEM和數(shù)據(jù)中心的IT經(jīng)理們拒絕在結(jié)構(gòu)化雙絞銅線(5E或6類)和多模光纖之間做任何的媒介評(píng)級(jí)。

　　在ANSI中的T11技術(shù)委員會(huì)為了把SFP+變成4Gbps和8Gbps Fibre Channel的傳輸工具已經(jīng)工作了幾個(gè)季度。由于許多存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)組幀協(xié)議，對(duì)于以太網(wǎng)設(shè)計(jì)工程師來說，參加T11會(huì)議并探討SFP+是有意義的。

　　但是Finisar公司Swenson表示：“SFP+要替代整個(gè)X系列產(chǎn)品卻并非易事，要考慮的問題很多，如你設(shè)計(jì)的是何種用戶卡或交換卡？你要實(shí)現(xiàn)什么功能？對(duì)收發(fā)器的取舍類似于對(duì)光纖或銅線的選擇，目前尚無定論?！?

　　Applied Micro Circuits公司的傳輸市場(chǎng)總監(jiān)Neal Neslusan指出，許多早期基于XFP和其它X派生產(chǎn)品的解決方案在諸如城域和邊沿接入之類的WAN市場(chǎng)中仍將可行，“但是關(guān)注SFP+的原因在于，”他說，“當(dāng)企業(yè)網(wǎng)考慮包含LAN、服務(wù)器和分布式群的時(shí)候，企業(yè)網(wǎng)對(duì)10Gb以太網(wǎng)的應(yīng)用量的增加會(huì)導(dǎo)致WAN市場(chǎng)萎縮。無論何時(shí)，只要一個(gè)占優(yōu)勢(shì)地位的設(shè)備供應(yīng)商對(duì)接口作出抉擇，那就會(huì)拉動(dòng)整個(gè)行業(yè)；而思科正在企業(yè)網(wǎng)中采用SFP+，這不僅對(duì)工作組交換會(huì)產(chǎn)生影響，而且會(huì)對(duì)服務(wù)器接口產(chǎn)生影響?！?

　　把某些芯片功能從光模塊中分離出來的趨向并不會(huì)對(duì)AMCC造成大的影響，Neslusan指出，因?yàn)樵摴驹赬FP模塊中的時(shí)鐘/數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)計(jì)并未取得成功。而AMCC有幾款采用XFP的Serdes設(shè)計(jì)已經(jīng)取得成功，但是Serdes器件已經(jīng)被放置在XFP接口模塊之外。

　　Neslusan表示：“確實(shí)，隨著SFP+走進(jìn)設(shè)計(jì)之中，在用戶卡上直接走10Gb布線的設(shè)計(jì)將出現(xiàn)越來越多，可是，這跟試圖將10Gb串行接口設(shè)計(jì)到ASICs之中的芯片供應(yīng)商是背道而馳的。我們所看到的情況是：我們的Serdes芯片從用戶卡中分離出來被安裝在主板上，以便于人們保留其控制邏輯的并行接口，而不必承受重新設(shè)計(jì)ASIC所帶來的痛苦和成本?！?