СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2013

Известной проблемой, возникающей при коммутациях электронных элемен тов на печатных платах, выполненных на основе меди, является потеря переда ваемыхданных.Объясняетсяэтотем,что медные технологии зависят от частоты передачиданных, которыемасштабиру ются при скоростяхменее 16 Гбит/с. Например, в широко используемых печатных платах на текстолите FR 4 с верхним медным слоем при передаче данныхпотерисоставляют 0,5…1,5 дБ/В на частоте Найквиста 5 ГГц (при ско рости передачи данных 10 Гбит/с). На частоте Найквиста 12,5 ГГц (при ско рости передачи данных 25 Гбит/с) по тери возрастают до 2,0…3,0 дБ/В. Воз вратные потери и перекрёстные поме хи также растут с увеличениемчастоты передаваемых данных. На рисунке 1 в качестве примера показаны потери и перекрёстные помехи, возникающие в канале PCI Express сервера в зависимос ти от частоты передачи данных. На частоте передачи данных 8 ГГц (16 Гбит/с) вносимые потери равны ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2013 60дБ, т.е. находятся запределамивырав нивания динамического диапазона – кодирования данных без возвраще ния к нулю, соответствующего 40 дБ. Для компенсации потерь требуется использование дополнительных уст ройств, таких как ретрансляторы. Их применение приводит к увеличению потребляемой мощности, сложности и стоимости исходных устройств. Кроме того, в системах, основанных на медных технологиях, необходимо компенсировать вносимые и возврат ные потери и перекрёстные помехи, возникающие в результате искажений передаваемых данных из за межсим вольных помех и неустойчивой син хронизации. Для их уменьшения и обеспечения необходимого коэффи циента ошибок (скорости битовых ошибок) менее 10 –12 BER используют ся опережающие или непрерывные во времени линейные эквалайзеры, а так же эквалайзеры с адаптивной обрат ной связью, реализованные обычно на передатчике или приёмнике с медны ми каналами. Увеличение скорости пе редачи данных при использовании та ких эквалайзеров приводит к росту вносимых и возвратных потерь и пе рекрёстных помех, для компенсации которых и обеспечения необходимой производительности требуются более мощные эквалайзеры, особенно с адап тивной обратной связью, что приводит к увеличению энергопотребления. Другая проблема, связанная с исполь зованием медных соединений, заклю чается в возникновениипомехипотерь данных в транспортных линиях связи. При передаче данных на большие рас стояния предъявляются высокие требо вания к каналам, а при использовании медных электрических проводников помехи могут быть весьма значитель ными. Темнеменее, 10G соединения на основе медных технологий в настоя щее время используются (например, стандарт 10GBASE CX4). Всоответствии со стандартомобеспечиваетсяпередача данных по четырём экранированным витым парам в каждом направлении (всего восемь витых пар). Такой кабель получается достаточно громоздким (около 10 мм в диаметре) и дорогим в производстве и может применяться только для передачи данных до 15 м. Общим недостатком для всех 10G со единений, базирующихся на медных проводниках, являетсявысокийуровень потребленияэнергии.Например, всоот Интерфейсы оптической передачи Одноканальные системы Плезиохронные PHD G.955 Ethernet IEEE 802.3 Системы PON IEEE802.3ah G.983 G.984 Внутриофисные G.693 Синхронные SDH G.691, G.957, G.958 WDM-OTN G.698.1, G.698.2, G.959.1 CWDM G.964.2, G.965 DWDM G.694.1, G.696.1 WDM G.692 Многоканальные системы WDM Рис. 2. Общая классификация оптических интерфейсов –200 –150 –100 –50 0 Потери, дБ Потери, дБ Помехи, дБ а) б) в) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 –40 –30 –20 –10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 –150 –100 –50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 f, ГГц Рис. 1. Потери и перекрёстные помехи а – вносимые потери, б – возвратные потери, в – пе$ рекрёстные помехи для PCI Express Server Channel Преодоление ограничений медных технологий интеграцией FPGA и оптических приёмопередатчиков Владимир Вычужанин (г. Одесса, Украина) В статье описывается, как с помощью встроенного в FPGA оптического интерфейса преодолеваются свойственные медным и традиционным оптическим технологиям ограничения на пропускную способность соединений в компьютерах, системах хранения и коммуникационной инфраструктуре при скорости передачи данных более 10 Гбит/c и расстояниях, превышающих 100 м. ©СТА-ПРЕСС