СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2013

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ нентов в допустимом диапазоне темпе ратур – от 0 до +70 ° C. В оптическом интерфейсе рекомен дуется использовать обладающуюниз ким джиттером FPGA Stratix V GT на 28 нм с трансиверами (см. табл.) для управления оптическими модулями со встроенной электронной компенсаци ей дисперсии (EDC) на основе фазо вой автоподстройки частоты (PLL). Схема связи FPGA с трансиверами для передачи данных с помощью оптичес когоинтерфейсаприведенанарисунке4. Расширенная технология трансивера за счётсвойствFPGAобеспечиваетэлектри ческую функциональность передачи и приёма данных до 28 Гбит. Передатчик (TX)обладаетнизкимджиттером, дости гающим 300 фс на 28 Гб, за счёт исполь зованияLC генератора(см.рис.5).Впри ёмнике (RX)обеспечивается20дБусиле ния переменного тока с регулируемой пиковой частотой и автоматическим подборомкоэффициентов усиления. Используемый трансивер обладает полосой пропускания несколько сотен МГц, дрожание глазковой диаграммы более 40 дБ/декада. Встроенные инди каторы дефектов на выходе устройст ва определяют коэффициент ошибок при передаче данных в контуре и пока зывают глазковую диаграмму. На рисунке 6 показана блок схема FPGA с оптическими интерфейсами, обеспечивающая непосредственную передачу и приём оптического сигна ла без необходимости использования дискретного оптического модуля. Дуплексный режим передачи данных реализуетсяразмещениемнаконцахсис темы передающих (ПЕОС) и принима ющих(ПРОС)оптическихкомпонентов, которыми управляет FPGA. При необхо димостидуплексныйрежимможетбыть отключён. В этом случае передача дан ных будет осуществляться только в од номнаправлении. Когда электрический сигнал поступает через порт на соответ ствующие выводы электрического кон нектора, он преобразовывается драйве ром лазера и электронно оптическим преобразователем ПЕОС в оптический сигнал. Этот сигнал передаётся по опто волокну к ПРОС, где преобразуется об ратновэлектрическийсигнал.Получен ный сигнал поступает на вывод коннек тора и далее в электрическийпорт. При разработке устройств можно за менитьчип модульсистемынаFPGAсоп тическим интерфейсом, что позволит уменьшитьэнергозатраты,сократитьрас ходы,атакжеувеличитьплотностьпортов (см.рис.7).Приложение,включающееоп тический интерфейс для FPGA, показано на рисунке 8. FPGA с оптическим интер фейсомможно использовать не только в оптических платах, но и при передаче данныхотплатыкплате,отстойкикстой ке,отсистемыксистеменарасстоянияхот 0,3мдо100мискорости10Гбит/c. Пример использования FPGA с опти ческим интерфейсом в центре обра ботки данных приведён на рисунке 9. На нём представлена корпоратив ная сеть, включающая коммутаторы, маршрутизаторы, серверы, дисковые массивы, системы хранения данных (серверы услуг, базы данных). FPGA с оптическим интерфейсом могут быть использованы для переда чи данных в телекоммуникационных системах, в военных сетях, в центрах обработки данных, а также в контроль но измерительных и медицинских устройствах. Эта технология позволяет обеспечить энергоэффективнуюрабо ту систем на требуемых расстояниях с максимальной плотностьюпередавае мых данных, заданным форм факто ром и с наименьшими перекрёстными помехами. Л ИТЕРАТУРА 1. ФокинВ.Г. Оптические системыпередачии транспортные сети. –М. : Эко Трендз, 2008. 2. Фриман Р. Волоконно оптические сети. 3 е издание. – М. : Техносфера, 2007. 3. Никульский И.Е. Оптические интерфейсы цифровых коммутационных станций и сети доступа. – М. : Техносфера, 2006. 4. www.altera.com . 71 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2013 ПРОС xN ПРОС xN FPGA с оптическим интерфейсом 100 м ПРОС xN ПРОС xN FPGA с оптическим интерфейсом Рис. 8. Оптические приложения FPGA SAN Коммутатор сетей хранения данных Коммутатор локальной сети FPGA с оптическим интерфейсом Оптоволокно Плата коммутатора-маршрутизатора Серверы Маршрутизатор Рис. 9. FPGA с оптическими интерфейсами для центра обработки данных Реклама ©СТА-ПРЕСС