高速并行光互聯(lián)技術解析
并行光互連技術
伴隨著數(shù)字化的進程，數(shù)據(jù)的處理、存儲和傳輸?shù)玫搅孙w速的發(fā)展。高帶寬的需求使得短距互聯(lián)成了系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。受損耗和串擾等因素的影響，基于銅線的電互聯(lián)的高帶寬情況下的傳輸距離受到了限制，成本也隨之上升。而且過多的電纜也會增加系統(tǒng)的重量和布線的復雜度。與電互連相比，基于多模光纖的光互連具有高帶寬、低損耗、無串擾和匹配及電磁兼容等問題，而開始廣泛地應用于機柜間、框架間和板間的高速互連。
圖1是基于誤碼率小于10-12吉比特以太網聯(lián)接模型的傳輸距離與帶寬的關系曲線，光纖是500MHz.km,50/125vm多模光纖.可以看出,在2.5Gbps速率下傳輸距離可以達到300米;而在3.75Gbps速率下可以達到50m.并行光互連通過多根光線并行傳輸,可以在高比特率的速率下實現(xiàn)較遠距離的傳輸,.這就是為可采用并行光互連的一個原因.
并行光模塊和帶狀光纜
并行光互連通過并行光模塊和帶狀光纜來實現(xiàn).并行光模塊是基于VCSEL陣列和PIN陣列,波長850nm,適合多模光纖50/125vm和62.5/125vm. 封裝上其電接口采用標準的 MegArray連接器,光接口采用標準的MTP/MPO帶狀光纜. 目前比較通用的并行光模塊有4路收發(fā)一體和12路收發(fā)分離模塊。
圖2是收發(fā)一體模塊的示意圖.它有4路發(fā)射和4路接收通道,每一通道的速率可達3.125Gbps,總互連容量可達12.5Gbps.
圖3和圖4分別是12路發(fā)射和接收模塊的示意圖。每個通道可提供2.725Gbps的傳輸速率，總互連容量可達32.6Gbps。
無論4路收發(fā)一體模塊，還是12路收發(fā)分離模塊，模塊間的互連使用的都是12通道的MTP/MPO帶狀光纜。
并行光模塊的應用
1．高速路由器的光背板
高速路由器采用光背板，極大地簡化了布線的復雜度，非常適合路由器容量的無限擴展。
2．InfiniBand
InfiniBand的應用如圖6。
3．超級計算機中的刀片服務器
由于超級計算機是由多個CPU并行計算，數(shù)據(jù)處理和交換容量大，光互連是其內部連接的理想選擇。在超級計算機系統(tǒng)中，一般采用4路收發(fā)一體并行光模塊。
4．光纖通道
2X光纖通道一般采用2.125GbpsSFP模塊，其互連示意圖如圖7：
并行模塊和SFP模塊間通過fan-out(圖9)連接.采用并行模塊代替SFP模塊，可以節(jié)省板空間和功耗，從而降低成本。
展望
光互連的發(fā)展將在未來的五年內由機架間向板間互連普及，十年內實現(xiàn)板內，也就是芯片間的互連。并行光模塊在年內就可實現(xiàn)每通道5Gbps的速率傳輸，同時由于用量的大幅提高，成本也會接近甚至低于電互連。
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