10G以太网光接口及其实现

10G以太网光接口及其实现20236月，IEEE通过了10Gb/s速率的以太网标准——IEEE802.3ae[1]4个阶段，即以太网、快速以太网、千兆以太网和10G以太网(10GE)阶段。10G以太网作为传统以太网技术的一次较大的升级，在原有的千兆以太网的根底上将传输速率提高了0倍，传输距离也大大增加，摆脱了传统以太网只能应用于局域网范围的限制，使以太网延长到了城域网和广域G以太网的优点在于保IEEE802.3以太网媒体访问掌握(MAC)10G以太网主要有以下特点：只工作在全双工模式；增加了广域网接口子层(WIS)，可实现与SDH的无缝连接。10G以太网技术适用于各种网络构造，可以降低网络的简单性，能够简洁、经济地构建各种速率的网络，满足骨干网大容量传输的需求，解决了城域传输“瓶颈”问题。由于局域网、城域网、广域网承受同一种核心技术，避开了协议转换，实现了无缝连接，因此10G以太网是实现将来端到端光以太网的根底。10G以太网光接口10G以太网标准中关于物理接口有3种类型：802.3ae，定义了在光纤上传输10G以太网的标准，传输距离从300m40km。IEEE802.3ak，定义了在对称铜缆上运行10G以太网的标准，传输距离小于15m，适用于数据中心内部效劳器之间的连接应用。(3)IEEE802.3an，定义了基于双绞线作为媒质的10G100m，目前该标准正在制订中。3种类型中，基于IEEE802.3ae标准定义的10G以太网光接口，可以依据光纤类型、传输距离等进一步细分7种类型，如表1所示。此主题相关图片如下：1所示接口类型中，10GBASE-LX4(CWDM)技术，把12.5Gb/s的数据流分成43.125Gb/s的数据流在光纤中传播，由于承受了8B/10B10Gb/s。这种接口类型的优点是应用场合比较敏捷，既可以使用多模光纤，应用于传输距离短对价格敏感的场合，也可以使用单模光纤，支持较长传输距离的应用。10.3Gb/s。10GBASE-SR850nm300m；10GBASE-LR10GBASE-ER分别使用1310nm和1550nm10km40km，适用于城域范围内的传输，是目前的主流应用。10GBASE-SW、10GBASE-LW10GBASE-EWOC-192SDH一样，物理层使用了64B/66B的编WIS把以太网帧封装到SDHSDH的无缝连接。10G光模块10G以太网光接口的功能完全可以由一个光模块来实现10G/电转换、时钟提取和同步、复用/解复用、64B/66B编解码、WIS、8B/10B编解码等子功能模块。LIGHTREADING[2]显示，10G光模块将是将来几年最具市场潜力的光器件。在应用比较广泛的10G光模块有以下几种：。其中300pin属于第一代模块，主要应用于SDH，把电接口改成10G16位接口(XSBI)后也10G以太网；Xenpak10GIEEE802.3ae标准中的10G附加单元接口(XAUI)作为数据通路；XpakX2Xenpak40%左右；XFP化可拔插光模块(SFP)300pin光模块在10GXenpak、Xpak、X2XFP4种光模块。Xenpak光模块Xenpak光模块的功能框图如图1所示，分别对应IEEE802.3ae标准中的10G(XGXS)、PCS、物理媒体附加子层(PMA)和物理媒体相关子层(PMD)的功能。Xenpak光模块通过70pinSFPXAUI接口；Xenpak支持全部IEEE802.3ae定义的光接口，在线路端可以供给10.3Gb/s、9.95Gb/s4×3.125Gb/s的速率。Xenpak光模块封装在一个4.8×1.4×0.7立方英寸的空间内，内置1310nm的半导体分布反响(DFB)激光器，承受直接调制方式，无内嵌温度掌握装置。XenpakG.652的单模光纤上传输距离可以到达10km10G以太网端口的主流产品。除光电部是k内部的另一个重要的功能部件kXenpak光模块体积较大，功耗也较大。Xenpak光模块的应用比较简洁，只用一个光模块即可实10G以太网光接口的功能。其电路设计的难点在于高速数据接XAUI的设计，XAUI接口包括83.125Gb/sXAUI接口的性能直接影响到系统的转发性能。XpakX2光模块XpakX2光模块都是从XenpakXenpak根本一样，在电路板上的应用也一样，都是使用一个模块10G以太网光接口的功能。由于Xenpak光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽，实现较简单，无法实现高密度应用。pakX2光模块经过改进后体积只有Xenpak的一半左右，可以直接放到电路板上，因此适用于高密度的机架系统PCI网卡应用。k和2光模块可以供给两种电路接口I，即可以用于GOC-192H和。可XpakX2是格外相近的标准，X2Xpak的改动主要反映在导轨系统上，业界人士普遍认为两种规格会最终融合到一起。XFP光模块和芯片制造商Broadcom、Maxim、Velio等，在20233月成立了PP是外形最紧凑本钱是最低廉的光模块，因此具有很大的优势P已被认为是继kX2XFP光模块产品。P的功能框图如图2所示，与其他几种光模块相比Ponder/电信号的转换，其他功能如复/解复用、64B/66BXFP光模块可轻松实现高端口密度的应用，由于XFP占用印刷电路板(PCB)的面积只有Xenpak20%，功耗只有1.5～2W，因此可用于实现最多16端口的线卡。此主题相关图片如下：3所示是分别使用XenpakXFP10G以太网接口的比照Xenpak相比，XFP虽然要和物理层(PHY)此主题相关图片如下：XFP只是一个光收发器，所以与协议实现无关，可以普遍适用10G以太网、10GFC和OC-192SDH，应用的普遍性有利于设备制造商提高选购量，从而到达降低本钱的目的。此外P激光器偏置电流、发送光功率、接收光功率、工作电压等。4种光模块优缺点比照光模块可按其内部构造和功能分成两类、k和2P是光收发器类。这两类光模块表达了两种不同的设计思路，两者各有优缺点：光收发模块的优点是集成度高，电路设计实现简洁，电路设计工程师可以将主要精力放在系统设计上，不必为器件在电路上的实现花费太多的精力；缺点是功耗大、体积大，限制了PCB板上安装光模块的数目10Gb/s速率、12英寸传输距离的XFI接口。此外，XFP光模块要求能够同时支持低价位短距离和高性能长距离的应(600m40km)。目前来看，由于XenpakXAUIXpak、X2虽然在Xenpak的一半，但本钱也比Xenpak光模块高，只能作为一种过渡性的产品消灭XFP光模块的消灭和技术的飞速进展厂商都已放弃、2P光模块。从目前各光模块厂商的出货状况来看kk应用较少，而XFP的增长则格外快速。10G以太网交换机的实现20239“863”打算工程“10Gb/s”，并在国内首家推出了符合IEEE80ae10G以太网交换机ZXR10-6610。ZXR10-661010G平台实现，转发容量到达120Mp/s10G以太网、1000/100M以太网、10GRPR、OC-192/OC48POS等多种业务类型接入，具备高牢靠性、平滑的升级力量和良好QoS(MPLS)、虚拟专用网(VPN)、网络地址转换(NAT)、策略路由等多种应用。ZXR10-6610中，10G10G端口的线速性能，转发板承受10G网络处理器实现，功能框图4所示。此主题相关图片如下：4中，10G网络处理器和10G以太网光接口是完成高速数据转发的核心部件。系统承受了其次10G网络处理器，单芯片具备全双工10Gb/s的数据处理力量，既可以供给像专用集成电路芯E光接口承受了符合10GBASE-LRXenpak光模块来实现。Xenpak光模块的应用比较简洁，其外围接口包括：用户光纤连接(SC)、XAUI接口、治理数据输入输出接口、电源等10GE光接口局部的设计难点在于XAUI接口的设计，由于其性能直接影响到系统的转发性能，因此是设计中必需要解决的关键技术。ZXR106610XAUI接口设计上实行了以下措施：为降低线路噪声干扰()的串行线承受电源作为参考平面()的串行线承受地作为参考平面，有效地提高了接口性能。严格掌握高速差分线的传输阻抗，要求单端阻抗掌握0，差分阻抗为0。(3)(3)保证差分对内的信号线布线长度全都，要求掌握2mil以内；各差分线