采用FPGA解決通信接口問(wèn)題

a.與串并行轉換器相連的光電器件

在高速光纖通信系統中,傳輸的數據流需要進(jìn)行格式轉換,即在光纖傳輸時(shí)的串行格式及在電子處理時(shí)的并行格式之間轉換。串化器-解串器 (一般被稱(chēng)作串并行轉換器) 就是用來(lái)實(shí)現這種轉換的。串并行轉換器與光電傳感器間的接口通常為高速串行數據流,利用一種編碼方案實(shí)現不同信令,這樣可從數據恢復嵌入的時(shí)鐘。視乎所支持的通信標準,該串行流可在1.25Gb/s (千兆以太網(wǎng))、2.488Gb/s (OC-48 / STM-16)、9.953Gb/s (OC-192 / STM-64) 或10.3Gb/s (10千兆以太網(wǎng))條件下傳輸。

b.串并行轉換器至成幀器接口

在Sonet / SDH的世界中,光纖中的數據傳輸往往采用幀的形式。每幀包括附加信息(用于同步、誤差監視、保護切換等)和有效載荷數據。傳輸設備必須在輸出數據中加入幀的附加信息,接收設備則必須從幀中提取有效載荷數據,并用幀的附加信息進(jìn)行系統管理。這些操作都會(huì )在成幀器中完成。

由于成幀器需要實(shí)現某些復雜的數字邏輯,因而決定了串并行轉換器與成幀器間所用的接口技術(shù),采用標準CMOS工藝制造的高集成度IC。目前的CMOS工藝不能支持10Gb/s串行數據流(盡管很多人認為未來(lái)的CMOS工藝可以實(shí)現此項功能),因此串并行轉換器與成幀器間需要并行接口。目前最流行的選擇是由光網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)論壇 (Optical Internetworking Forum) 開(kāi)發(fā)的SFI-4,該接口使用兩個(gè)速度達622Mb/s的16位并行數據流(每個(gè)方向一個(gè))。SFI-4與目前很多新興接口一樣,使用源同步時(shí)鐘,即時(shí)鐘信號與數據信號共同由傳輸器件傳輸。源同步時(shí)鐘可顯著(zhù)降低時(shí)鐘信號與數據信號間的偏移,但它不能完全消除不匹配PCB線(xiàn)路長(cháng)度引起的偏移效應。16個(gè)數據信號和時(shí)鐘信號均使用IEEE-1593.6標準LVDS信令。該接口僅需在串并行轉換器與成幀器間來(lái)回傳輸數據,距離較短,因此無(wú)需具備復雜的流控制或誤差檢測功能。

以太網(wǎng)中也存在類(lèi)似接口。在10千兆以太網(wǎng)PHY的物理編碼子層(PCS)與物理介質(zhì)連接(PMA)層之間,IEEE-802.3ae規范提供了一種被稱(chēng)作XSBI的接口。這種10千兆16位接口在每個(gè)方向都具有16位并行數據流及源同步時(shí)鐘。數據和時(shí)鐘均使用IEEE-1593.6標準LVDS信令。數據通道使用64b/66b編碼方案,其時(shí)鐘頻率為644MHz。

該10千兆以太網(wǎng)規范使用串行接口連接MAC(介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制)層和PHY(物理)層。這個(gè)被稱(chēng)作XAUI的接口,也被稱(chēng)為10千兆連接單元接口,這是一種使用四通道的串行接口,每個(gè)通道傳輸2.5Gb/s有效載荷數據,8b/10b編碼使每個(gè)通道
的比特率高達 3.125Gb/s。該接口一般用于連接MAC和包含PHY及光器件的獨立模塊。根據幾家制造商的多源協(xié)議開(kāi)發(fā)的Xenpak光模塊使用XAUI接口。后文還將提到XAUI也用于系統背板。