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高速并行光互连技术及其应用解析

2011-08-03 10:49 佚名 机房360 我要评论(0) 字号:T | T
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光纤的光互连具有高带宽、低损耗、无串扰和匹配及电磁兼容等问题,而开始广泛地应用于机柜间、框架间和板间的高速互连。本文就来为大家讲解一下其技术要点和应用概况。

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光互连 VS 电互连

伴随着数字化的进程,数据的处理、存储和传输得到了飞速的发展。高带宽的需求使得短距互联成了系统发展的瓶颈。受损耗和串扰等因素的影响,基于铜线的电互连的高带宽情况下的传输距离受到了限制,成本也随之上升。而且过多的电缆也会增加系统的重量和布线的复杂度。与电互连相比,基于多模光纤的光互连具有高带宽、低损耗、无串扰和匹配及电磁兼容等问题,而开始广泛地应用于机柜间、框架间和板间的高速互连。

并行光互连通过多根光线并行传输,可以在高比特率的速率下实现较远距离的传输,这就是为可采用并行光互连的一个原因。图1是基于误码率小于10-12吉比特以太网联接模型的传输距离与带宽的关系曲线,光纤是500MHz.km,50/125vm多模光纤。可以看出,在2.5Gbps速率下传输距离可以达到300米;而在3.75Gbps速率下可以达到50m。

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并行光模块和带状光缆

并行光互连通过并行光模块和带状光缆来实现。并行光模块是基于VCSEL阵列和PIN阵列,波长850nm,适合多模光纤50/125vm和62.5/125vm。封装上其电接口采用标准的MegArray连接器,光接口采用标准的MTP/MPO带状光缆。目前比较通用的并行光模块有4路收发一体和12路收发分离模块。

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图2是收发一体模块的示意图。它有4路发射和4路接收通道,每一通道的速率可达3.125Gbps,总互连容量可达12.5Gbps。

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图3和图4分别是12路发射和接收模块的示意图。每个通道可提供2.725Gbps的传输速率,总互连容量可达32.6Gbps。无论4路收发一体模块,还是12路收发分离模块,模块间的互连使用的都是12通道的MTP/MPO带状光缆。

并行光模块的应用

1.高速路由器的光背板

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高速路由器采用光背板,极大地简化了布线的复杂度,非常适合路由器容量的无限扩展。

2.InfiniBand

InfiniBand的应用如图6。

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3.超级计算机中的刀片服务器

由于超级计算机是由多个CPU并行计算,数据处理和交换容量大,光互连是其内部连接的理想选择。在超级计算机系统中,一般采用4路收发一体并行光模块。

4.光纤通道

2X光纤通道一般采用2.125GbpsSFP模块,其互连示意图如图7:

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并行模块和SFP模块间通过fan-out(图9)连接.采用并行模块代替SFP模块,可以节省板空间和功耗,从而降低成本。

光互连技术展望

光互连的发展将在未来的五年内由机架间向板间互连普及,十年内实现板内,也就是芯片间的互连。并行光模块在年内就可实现每通道5Gbps的速率传输,同时由于用量的大幅提高,成本也会接近甚至低于电互连。

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