《電子技術(shù)應(yīng)用》
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適合高速高密度應(yīng)用的可插拔I/O接口解決方案
Michael Walmsley
摘要: 為了滿足市場對更高密度的高速可插拔解決方案的需求,四通道SPF接口(QSFP)應(yīng)運(yùn)而生。這種4通道的可插拔接口傳輸速率達(dá)到了40Gbps。很多XFP中成熟的關(guān)鍵技術(shù)都應(yīng)用到了該設(shè)計中。
Abstract:
Key words :

  作為網(wǎng)絡(luò)、存儲和電信設(shè)備應(yīng)用中的高速I/O連接,可插拔I/O接口的優(yōu)勢非常明顯。它的特點(diǎn)是帶有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備I/O接口,可插拔模塊和線纜連接方式靈活,可以選擇光纖或銅纜鏈路。它同時支持多種數(shù)據(jù)傳輸速率以及以太網(wǎng)、光纖通道和InfiniBand等多種協(xié)議。因此,集成商可利用其根據(jù)不同應(yīng)用需求設(shè)計線纜結(jié)構(gòu)。當(dāng)前,數(shù)據(jù)通信設(shè)備對帶寬需求的飛速增長,促使了可插拔I/O接口迅速更新?lián)Q代,以期利用更小的封裝實(shí)現(xiàn)更大的吞吐量。

  目前,包括單端口以及單排堆疊式高密度多端口SFP屏蔽籠的小封裝熱插拔(SFP)產(chǎn)品線業(yè)已成熟,工業(yè)應(yīng)用十分廣泛。它們的主板上都包含了高速信號連接器和電磁干擾屏蔽籠。隨著市場對功能和數(shù)據(jù)傳輸速率要求的日益提高,泰科電子公司為用戶提供了全新的SFP解決方案,包括:用于端口指示的集成光導(dǎo)管、提高信號完整性的改進(jìn)型連接器、減少電磁干擾的增強(qiáng)型EMI彈片,以及面向熱管理的跨越式散熱片技術(shù)。

  從數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到每秒10Gb開始,泰科電子公司就一直積極研發(fā)10Gb串行標(biāo)準(zhǔn)(XFP)和基于XAUI的 10Gb標(biāo)準(zhǔn)X2 MSA。XFP實(shí)現(xiàn)了單通道10Gbps的傳輸速率,同時也對信號完整性和EMI電磁干擾提出了新的挑戰(zhàn)。該問題最終可以通過對使用低損耗連接器和導(dǎo)電襯墊得以解決。協(xié)議速度的提高促進(jìn)了SFP+接口的發(fā)展,并且將SFP對8X光纖通道及10G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)用的支持能力提高到了10Gbps。高數(shù)據(jù)傳輸速率下的EMI電磁干擾的控制問題,也通過增強(qiáng)型EMI彈片和橡膠襯墊得到了解決。與SFP類似,SFP+也具有單端口以及單排堆疊式的高密度多端口屏蔽罩可供選擇。

  為了滿足市場對更高密度的高速可插拔解決方案的需求,四通道SPF接口(QSFP)應(yīng)運(yùn)而生。這種4通道的可插拔接口傳輸速率達(dá)到了40Gbps。很多XFP中成熟的關(guān)鍵技術(shù)都應(yīng)用到了該設(shè)計中。

  QSFP可以作為一種光纖解決方案,并且速度和密度均優(yōu)于4通道CX4接口。由于可在XFP相同的端口體積下以每通道10Gbps的速度支持四個通道的數(shù)據(jù)傳輸,所以QSFP的密度可以達(dá)到XFP產(chǎn)品的4倍,SFP+產(chǎn)品的3倍。具有4通道且密度比CX4高的QSFP接口已經(jīng)被InfiniBand標(biāo)準(zhǔn)所采用。

 

  圖1:一個QSFP應(yīng)用所包含的組件。

  泰科電子公司利用上述可插拔接口研發(fā)了直連式線纜組件。直連式線纜放棄了傳統(tǒng)的接收器,不再通過接收器把光纜或銅纜組件接入系統(tǒng),而是通過編程滿足終端不同應(yīng)用需求。對于短距應(yīng)用來說,銅線纜是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案,它既可以不包含均衡,也可以設(shè)置為有源或者無源的均衡。目前泰科電子可以為QSFP接口提供有源的PARALIGHT光纜,而且無需使用接收器、光纖接口等相關(guān)設(shè)備。

  圖1展示的是一個QSFP應(yīng)用,通常情況下,可插拔I/O接口的組件包括:

  * 一個主機(jī)板連接器

  * 一個屏蔽籠或?qū)к?,用于控制EMI干擾和指示觸合插頭

  * 一個觸合插頭??梢允强刹灏谓邮掌骰蛑边B線纜組件。可插拔接收器需要有一個配合的線纜組件。

  * 附件包括散熱片、光導(dǎo)管、防塵罩以及EMI屏蔽罩等。

  一個設(shè)備可以通過多種方式配置I/O端口,以達(dá)到提升密度的目的。如圖2所示,并聯(lián)式籠的相鄰端口共用同一個側(cè)壁,因此每個端口在底板上的寬度均較小,排列比單列式緊密。層疊式的端口和并聯(lián)式排列同樣緊密,同時在豎直方向上增加了一排端口。層疊式籠集成了一個連接器,通過壓接固定在PCB板上。另一個常用的方式是在PCB板兩面都設(shè)置端口,通常稱為“背對背式”,在這些配置中,采用表面貼連接器用于提高電氣性能。具體例子請參閱SFP+的介紹。

 

  圖2: 四種不同的I/O端口配置比較。

  為了展示現(xiàn)今所能實(shí)現(xiàn)的速度/密度比例,我們將并聯(lián)式1x3 QSFP籠以“背對背”方式配置,可將36個QSFP端口植入到1U的機(jī)箱中,從而實(shí)現(xiàn)了在1U機(jī)箱中提供144通道、每通道速率高達(dá)10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸性能。

  對于高速度高密度接口產(chǎn)品,泰科電子公司在上海已經(jīng)建立了一支卓越的研發(fā)團(tuán)隊,同時我們的絕大多數(shù)高速度高密度接口產(chǎn)品也是在中國生產(chǎn)。所以我們現(xiàn)在不但可以為客戶提供符合標(biāo)準(zhǔn)或市場通用的高速度高密度接口產(chǎn)品,而且可以根據(jù)客戶的特殊要求為中國客戶在國內(nèi)快速有效的提供全套的定制產(chǎn)品服務(wù)。

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