下一代:并行光数据链

并行光学数据链现已可用。它们被设计到许多下一代电信/数据通信中央办公室交换机和路由器中。这些链路每通道的成本比串行链路低,并且允许大约六倍高的I/O密度。这篇文章将给你一个大致的介绍。

平行光链路介绍

简单地说,并行光学链路是许多串行数据通信链路的替代品。在更典型的平行光学链路应用中,一个字节的信息被分割成比特。每个比特都被编码并通过单个光纤发送。平行光纤链路通常是最具成本效益的40千兆位传输,可以传输超过100米的距离。

串行光链路-不是一个简单的解决方案

串行光学解决方案可以缓解带宽距离、电缆体积和金属互连的EMI限制。然而,它们仍然占用了很大的空间,而且它们比铜互连器更贵。采用并行光模块(例如:芒QSFP-40G-SR4,或JG661A),而不是使用多个串行模块。因此,并联光模块大大增加了接口密度。并行光链路模块包含激光阵列、多通道驱动器、接收器ic和光纤带式光连接器,在多个通道上摊销包装成本。

并行光学链路很有前途

虽然一些串行光链路可以支持高数据速率(特别是多数据中心连接或电信系统),但并行光链路是数据中心内更具成本效益、更高数据速率链路的有前途的解决方案。在较短的距离上,例如在数据中心机架内或相邻机架之间(可能高达100米),并行光学与铜链路相比具有成本竞争力。因此,通常不使用单模光纤,而是使用一些激光优化的多模光纤。有源光缆允许在发射器、接收器和光纤参数之间进行权衡。我们还可以使用现有的10 Gbit/s串行链路技术和卷,通过组合4个链路创建一个40G通道,或10个链路创建一个100G通道。下图显示了串行光发射机和并行光发射机的区别。

串行与并行光发射机

在本文后面,我们将学习并行光学链路的一些关键组件。

Multifiber连接器

连接器是一个关键的使能组件,因为它的设计最终决定了光纤互连的密度、质量和成本。最常用于多光纤链路的连接器是所谓的MPO(多光纤推入连接器),也称为其最常见的供应商品牌版本,MTP连接器。与单光纤连接器相比,多光纤连接器降低了连接器硬件、组装和布线的成本。这种连接器不仅节省空间,更有效地利用宝贵的系统板空间,而且其较小的端口面积也有助于减少电磁干扰。由于各种历史原因,这些连接器被标准化为每行12根光纤,这与数据通信系统不太匹配。后来,MPO/MTP连接器演变为8光纤排和16光纤排。40G接口基于10gbit /s串行通道的并行条带化。如果我们拿起一个标准的1 × 12光纤MPO连接器,回头看电缆,最左边的4根光纤用于传输数据,中间的4根光纤是未使用的通道,最右边的4根光纤用于接收数据。因此,我们有一个双向接口,每个方向有4 x 10G。遵循同样的原理,我们可以使用10gbit /s链路来构建双工100gbit /s通道,但我们需要一个MPO连接器,每排有12根光纤。 We leave the outermost fibers on either end of the rows unused, and use the remaining 10 fibers in the upper row to transmit data, and the remaining 10 fibers in the lower row to receive data.

光纤电缆

随着数据速率的增加,链路损耗预算和插入损耗将显著降低,因此,如果您计划重新连接已安装的光纤电缆工厂,请确保基础设施适合此应用。您还需要适配器将MPO连接扩展为与现有测试和测量设备兼容的单形连接,以验证链路性能。这类电缆包括QSFP+分岔电缆,如QSFP- 4x10g - aoc10m、QSFP- 4sfp10g - cu3m和QSFP- 4sfp10g - cu1m。

基于vcsel的链路设计

使用低成本的VCSEL激光发射器是这一应用的吸引力。虽然离散vcsel的优势已经将它们置于串行链路模块中,但新的并行链路模块将利用并行或WDM链路模块中vcsel阵列的多通道优势。

结论

近年来,随着光学技术在数据中心应用的快速增长,并行光学链路也在不断发展。这种传输方式不仅满足了当前的需要,而且满足了计算和通信系统对带宽的持续指数级增长的需求。

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