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通往10 Gbps以太网的低速之路

Bill Woodruff?? BitBlitz Communications?? 2005年01月21日 ?? 收藏0

和 Xpak 模块。
  LX4 的一些支持者还将LX4推广应用于距离 10km~40km公里的单模光纤系统。人们往往把 10Gbps 串行 LR(1310nm串行 LAN PHY)和ER(1550nm串行 LAN PHY)PMD 标准看作 10km距离的“基线”方法。但是,LX4 提供一种很有吸引力的替代方法:一种 PMD 标准既能解决 300M MMF 问题,又能解决 10 公里 SMF问题。
  面向短距离应用的 CX4
  CX4拟应用于最短的连接。大多数现代化系统广泛采用 XAUI,并将XAUI 用于 10GE转发器模块连接,更有吸引力的不是把 XAUI I/O 转换成10Gbps 串行I/O,供短距离连使用,而是在直接与 XAUI I/O连接。当然,连接器和相关的电缆产生的电损会超过正常的驱动XAUI I/O 元件时的电损耗。
  行业领头人已经认识到开放式电连接标准的重要性,因此 IEEE 开发了 802.3ak 标准。CX4的目标是在数据中心内的系统实现长达15M的低成本的电连接。该标准组织希望这项标准很健全,并非常适用于隔板型系统和 Xenpak 等转发器模块。
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;CX4 驱动器的电“输入端”可能是 XAUI。CX4 使用借自 Infiniband 系统的一个连接器和一条电缆。CX4 电缆连接包括每个方向中的四对屏蔽双轴电缆。
  工程师们力求选择具有最小直径的最大规格电缆,把电缆连接成本和体积降到最低,并使电缆灵活性最大。然而,电损耗与这些积极属性成反比。目标是驱动具有足够电余量的最大规格电缆。CX4 允许采用长达 15M的 24 AWG 电缆。如果所需的距离很短,则较小直径的电缆,如28 或 30 AWG 电缆,也适用。当然,规格的选择对电缆直径和弯曲度有很大影响。图 2 示出了电缆规格的影响,28 AWG 电缆比 24 AWG电缆小。
CX4 使用了借自 infiniband 的一条电缆和一个连接器。 28 AWG规格(左)或 24 AWG规格(右)的选择将影响电缆直径和弯曲度
图 2 , CX4 使用了借自 infiniband 的一条电缆和一个连接器。 28 AWG规格(左)或 24 AWG规格(右)的选择将影响电缆直径和弯曲度。


  大多数电缆的成本低于同样长度的端接单模光纤。鉴于多数 CX4 链路往往是 0.5M~3M长,媒体成本是 CX4 的另一个优势。
  通过使用均衡技术,CX4可 达到 15 米长度。发射端和接收端都为这项成果做出贡献。发射端采用“去加重”来衰减信号的低频内容。最大差分输出电压大约是 1 V。一种 101010 模式会使这个满输出幅度摆动。然而,当数据流包含连续“ 1” 或 “0” 时,系统针对连续比特次数,为“ 1” 或“ 0” 降低幅度。
  CX4 标准并没有规定接收器要实现的均衡类型或均衡量。该规范定义了发射器去加重和电缆特性。它还要求已完成的链路达到目标 BER(误码率)。工程师们可以自由确定接收器均衡方法。
  “反向通道”均衡是在 BitBlitz BBT3821 八通道重定时器中实现的一种方法。该电路提供的增益是频率的函数。由于电缆衰减较高的频率分量,因此接收器均衡会提升较高的频率分量。
  控制平面问题
  鉴于本文的重点是 Xenpak 实现方法,LX4 和 CX4 都存在类似的控制平面问题。两者都利用 MDIO(管理数据 I/O)接口,而且两者都必须完全符合各自的寄存器集要求(LX4 要符合 IEEE 802.3ae,而 CX4 要符合 IEEE 802.3ak)。
  基于模块的实现方法也要严格地与寄存器相符:它们必须符合 Xenpak 的各项 MSA 寄存器定义。工程师们一般使用外部 EPROM 来存储很多必要的非易失寄存器。符合这种应用的大多数 EPROM都采用一个双线串口,因为这种接口是与 MIDO 接口分开的,不会出现在 Xenpak 连接器上。LASI(链路状态报警中断)控制和状态寄存器向主机系统提供关键指示,因此尤其重要。
  各种模块实现方法必须考虑所有这些寄存器问题。那些不是为满足 Xenpak 和 CX4两方面 要求而设计的再定时器都会需要一个单独的控制器作为 MDIO 接口,用以连接所有不同元件。这种情况可能会导致混乱局面:用 FPGA实现的微控制器必须截取 MDIO 信号,并提供对非易失寄存器的存取权,同时还轮询 LASI 寄存器或引脚(图 3)。
使用单独的逻辑电路来实现 MDIO(管理数据 I/O)接口,会使CX4 模块实现方法过分复杂
图 3 ,使用单独的逻辑电路来实现 MDIO(管理数据 I/O)接口,会使CX4 模块实现方法过分复杂。


  市售的的一些再定时器 IC 的边长达 23mm。微控制器如果用 FPGA 来实现,则其边长就可能是 12mm。工程师在把这种微控制器安装到较大的 Xenpak 模块中,不会有任何麻烦,但对于较小的 X2 或 Xpak 模块来说,这种物理难题也许证明是不可克服的。
  当然,还有一种更好的方法。除了供再定时器 IC 自己使用的特定厂商的


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以太网? 低速? XAUI?

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