10Gb以太網(wǎng)物理層接口

隨著多家供應(yīng)商可以提供具有卸載（offload）能力和高密度、低延遲交換能力的網(wǎng)絡(luò)接口適配器，10Gb以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈正在迅速成熟。對(duì)于許多要求高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域，10Gb以太網(wǎng)正在逐漸引入許多比傳統(tǒng)光纖通道和InfiniBand互連更具有吸引力的特點(diǎn)。隨著市場的成熟，物理層連接方案也有了多種選擇，這正如當(dāng)年千兆位時(shí)代，人們可以在光互連和銅互連之間進(jìn)行選擇一樣。每種物理層連接方案都在傳輸距離、成本、延遲和物理媒質(zhì)方面具有各自的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用，必須仔細(xì)權(quán)衡這些因素。

主板和背板接口形式的差異


在板級(jí)，由于引腳數(shù)的降低和允許更長的走線長度，XAUI（10Gb附屬單元接口）接口正逐漸替代XGMII（10Gb媒質(zhì)獨(dú)立接口）接口。在背板領(lǐng)域，XAUI已經(jīng)成為了10Gb以太網(wǎng)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，它可以實(shí)現(xiàn)一種低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、高效率和低成本的機(jī)箱與插件板之間的互連。XAUI的信號(hào)通過預(yù)加重和補(bǔ)償，其走線長度可以擴(kuò)展到超過20英寸。XAUI也提供對(duì)多路連接器的支持，且只需要很少的幾層，并有通道反轉(zhuǎn)功能。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)最近針對(duì)以太網(wǎng)背板提出了802.3ap標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了在標(biāo)準(zhǔn)FR4PCB上高達(dá)40英寸走線長度下10Gb以太網(wǎng)的工作規(guī)范。10GbASE-KX標(biāo)準(zhǔn)提供了兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式：10GbASE-KX4和10GbASE-KR。10GbASE-KX4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了4個(gè)通道（類似XAUI），而10GbASE-KR則是在一個(gè)通道上采用64/66B編碼方式實(shí)現(xiàn)的。目前，對(duì)于具有總體帶寬需求或需要解決走線密集過高問題的背板，有許多家供應(yīng)商提供的SerDes芯片均采用10GbASE-KR解決方案，如表1所示。

機(jī)箱外的互連

銅互連幾乎壟斷了數(shù)據(jù)中心1Gb速率或更低速率的互連應(yīng)用，這是由于在服務(wù)器之間短距離互連方面，銅互連是最具有成本效率優(yōu)勢(shì)的。使用非屏蔽雙絞線電纜（10GbASE-T）的銅互連技術(shù)預(yù)計(jì)也將統(tǒng)治數(shù)據(jù)中心10Gb以太網(wǎng)的互連，而且第一代解決方案已經(jīng)面世了。

早期在UTP電纜上將10Gb數(shù)據(jù)傳輸100m遠(yuǎn)的可行性已經(jīng)得到驗(yàn)證了，但是它被廣泛采用的潛在優(yōu)勢(shì)將需要下一代或再下一代的方案才能實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，其他互連技術(shù)，包括光互聯(lián)和銅互連也應(yīng)該考慮進(jìn)來。

銅互連物理層接口

1、10GbASE-CX4

10GbASE-CX4是高性能數(shù)據(jù)中心的理想選擇，CX4在短距離互連中具有低成本和零附加延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。屏蔽雙絞線電纜的使用與InfiniBand互連類似，XAUI信號(hào)的傳輸距離可以遠(yuǎn)至15m，如果增加信號(hào)補(bǔ)償，可以使成本范圍之內(nèi)的每端口成本降到最低。CX4連接器的引腳定義中也提供了電源引腳。市場上也有CX4連接器的光纜，而且電纜本身具有電-光和光-電轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)傳輸距離可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過15m。

2、10GbASE-T

10GbASE-T是最近剛剛發(fā)布的千兆位數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它使用人們熟悉的緊湊型RJ-45連接器和廉價(jià)的6類電纜，信號(hào)傳輸距離可以遠(yuǎn)至55m，并且在千兆位和10Gb傳輸速率之間支持自動(dòng)協(xié)商。新劃分的6類電纜的延伸版本，或稱為Cat6a電纜規(guī)范可以降低UTP電纜對(duì)兒之間的串?dāng)_，10GbASE-T的信號(hào)傳輸距離可以遠(yuǎn)至100m，目前該規(guī)范仍然處于草案階段。已經(jīng)有多家供應(yīng)商進(jìn)行了10GbASE-T的傳輸試驗(yàn)，然而10GbASE-T的不足也是明顯的，功耗比較大而且信號(hào)有幾微秒的延時(shí)，這種情況可能在器件成熟后會(huì)得到改善。對(duì)于企業(yè)千兆位匯聚產(chǎn)品而言，10GbASE-T可能是一種比較好的選擇。

光互連物理層接口

對(duì)于數(shù)據(jù)中心的互連應(yīng)用，光纖連接是一種比較簡潔的方案，這是由于光纖尺寸小、重量輕、易于管理、信號(hào)傳輸距離長、EMI敏感性低，以及比較低的延遲。與銅互連相比，光纖互連成本的降低將使其更具有競爭力，如表2所示。

1、帶狀光纜

帶狀光纜是由多條光纖組成的扁平光纖，它有4條發(fā)送光纖和4條接收光纖，具有重量輕、柔韌性好的特點(diǎn)，帶有CX4連接器，信號(hào)傳輸距離大約是100m。當(dāng)使用850nmVCSEL光信號(hào)時(shí)，扁平光纜的成本相對(duì)較低，而且功耗也很低（但不是可以忽略），但信號(hào)的傳輸延遲基本上是可以忽略的。