《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(chǎng)對(duì)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(jì)中,。
Abstract:
Key words :

  作為網(wǎng)絡(luò),、存儲(chǔ)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(shì)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(shí)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(jì)線纜結(jié)構(gòu),。當(dāng)前,,數(shù)據(jù)通信設(shè)備對(duì)帶寬需求的飛速增長(zhǎng),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(hào)連接器和電磁干擾屏蔽籠。隨著市場(chǎng)對(duì)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(hào)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(shí)也對(duì)信號(hào)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(duì)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(duì)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(chǎng)對(duì)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(jì)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(gè)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(gè)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(duì)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(gè)QSFP應(yīng)用,通常情況下,,可插拔I/O接口的組件包括:

  * 一個(gè)主機(jī)板連接器

  * 一個(gè)屏蔽籠或?qū)к?,用于控制EMI干擾和指示觸合插頭

  * 一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)側(cè)壁,,因此每個(gè)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(shí)在豎直方向上增加了一排端口。層疊式籠集成了一個(gè)連接器,,通過壓接固定在PCB板上,。另一個(gè)常用的方式是在PCB板兩面都設(shè)置端口,通常稱為“背對(duì)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(qǐng)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(duì)背”方式配置,,可將36個(gè)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(duì)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(duì),同時(shí)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(chǎng)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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