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引言
许多网络应用都采用10Gbps 接口来减小通信瓶径。例如，用户对低成本千兆以太网(GbE)接入和VPLS需求的不断高涨，推动着运营商投入巨大力量建设10GbE城域网。这些网络是对已经向10Gbps
SDH (STM-64)和DWDM(密集波分复用)发展的现有传输网络的补充。另外，这些网络所传输的内容一般缘于一个大的数据中心，而这些数据中心都是考虑用通过10Gbps光纤通道接口连接到光通道交换机，进而和服务器联系在一起，并依次连接交换机和存储子系统。
每个应用都有各自的性能和密度要求。过去光接口是直接在线卡上实现的，今天在某些高性能应用中仍采用这种方式。然而，当前更多的应用已开始采用那些符合拟议中的300pin和200pin
MSA (多源协议)标准模块的光子系统。这些子系统允许线卡继续扩展，而无需协同考虑高频电路和光电器件的设计和测试。更进一步说，XFP
MSA定义了10Gb小封装的可插拔式多源协议子系统。它的高密度是通过极大的降低功耗和低数量引脚的10Gbps系统接口来实现，这种接口被称为XFI。这种热拔插能力提供了很好的灵活性，用户可以在一开始只投资一个高密度线卡，然后在需求增加时随时添加光模块。
FlexPHY方案
杰尔系统已开发出了FlexPHY物理层芯片，它支持城域网、校园网和数据中心网络应用中的各种协议和线卡架构，并作为接口器件在通信协议单元和光电系统之间提供桥接服务。
如图1所示，FlexPHY器件将输入的16位并行数据复合为一个高速的串行数据流。高速时钟信号是由一个低速参考时钟信号通过一个内置PLL合成器产生的。在接收回路中，集成的时钟恢复单元将串行数据流中所包含的时钟信息提取出来，并用来恢复信号中的位信息，随后又将之分离成16位的并行数据，再到协议ASIC中。这种FlexPHY器件可在广泛的频带内工作，支持表1中所列的各种应用，并能满足或超出这些应用对各种抖动性能的要求。(参见：抖动：两个标准有不同的要求)
图1 FlexPHY方框图（略）
表1 各种应用对数据速率的要求（略）
标准的ASIC技术可以较容易的集成工作频率为600到700 MHz的16位LVDS接口，这种接口可用来连接数据处理单元和高速电子系统。并且，这种接口符合OIF
SFI-4实施协议，使其能在成帧器、交叉连接、前向纠错(FEC)处理器等各种广泛的电信组件中实现互操作性。数据通信应用则采用了相当类似的接口，叫做XSBI(10Gbps，16位接口)。因此，FlexPHY芯片也能够与以太网、光纤通道主机总线适配器(HBA)和交换机实现互操作。
300pin的光转发器
300pin和200pin的MSA都是基于SFI-4接口的，因此这些平台集成了FlexPHY器件的功能。图2例举了一个采用FlexPHY光转发器的线卡。
生成高密度线卡
在高密度应用中，高度集成的FlexPHY芯片可减少物料清单和板上占用空间。功耗是限制端口密度的另一个因素，因此FlexPHY器件采用了低功耗的0.13微米CMOS工艺技术。另外，通过结合一个与XFI相兼容的10Gbps串行接口，杰尔的FlexPHY器件非常有效地将协议ASIC和XFP模块桥接起来。图3是一个XFP线卡的例子。
改善DWDM线卡的性能
在类似于长途(long-haul)DWDM这样的应用中，性能是关键。为此，FlexPHY器件改善了多路复用性能。一个低抖动的10GHz时钟输出可以驱动一个被定时的调节器驱动器，这时就要求输出的时钟要具有最高的抖动性能。在接收路径上，FlexPHY芯片集成了高度敏感的限幅放大器，该放大器具有可调整的限幅电平。通过优化限幅电平，能解决光放大器和雪崩图像检测器中的放大性自发辐射(ASE)所引入的非对称噪声，从而使性能得到显著改善。通常，可采用FEC处理器技术来改善误码率。另外，调整FlexPHY芯片上CDR的采样时间，也可实现性能优化。图4例举了一个高性能的DWDM线卡。
图2 300-pin转发器应用（略）
图3 高密度线路卡实例（略）
图4 高性能DWDM线卡（略）
抖动：两个标准有不同的要求
抖动描述了一端时期内显著再发时间的变化情况(在这种情况下是指位数据的传输)。它对光纤接口是一个关键的性能尺度，因为它会衰减系统的性能；而在SDH等同步系统中，它会限制由网络来分配的时钟信号的质量。电信和数据通信标准对抖动有着不同的衡量标准和要求。特别地是，电信标准关注同步网络所产生的抖动加；而数据通信标准更关注抖动对系统BER的影响。抖动性能可从三个方面来进行分析。
抖动产生
抖动产生是在参考一个无抖动时钟源的前提下，衡量网络单元所叠加的抖动的方法。在电信标准中，通过对有规律的输出信号进行带通(20 kHz到80
MHz)相位噪声验证，来测量抖动的产生。在数据通信标准中，由发射器产生一个混合频率数据模板，并衡量相对于理想信号源的功率损失程度。这种方法能捕捉到抖动所引起的性能衰减，以及由于符号间串扰(ISI)和噪声所引发的眼图。
抖动容限
抖动容限是在性能没有受到显著衰减时，接收子系统所能够容忍的抖动数量。在电信标准中，可通过位时钟(BCK)的正弦相位调制来模仿抖动，抖动容限尺度则是正弦波最大的峰峰振幅，导致连接的功率恶化小于1
dB。对比而言，数据通信标准要求在接受器输入信号加强的情况下，必然会引入一个特定的正弦抖动，位元的误码率要小于1/1012。 信号重点模仿了目标传输信道所引发的ISI和噪音，并有意复制了最坏情况下的工作环境。这种正弦抖动的引入，可改善接收机的CDR，并确保其能有理想的相位传递功能。
抖动传递
抖动传递只是电路通信应用的要求，并且只是某个网络单元提供重定时应用时才会考虑。这项指标定义了网络单元的相位传递功能，并能控制频率关断和尖峰。在许多应用中，这些苛刻的要求可在外部CCPLL的帮助下得以满足，这种CCPLL具有理想的传递特性，可减轻收发器的负荷。FlexPHY器件将大量基本的线路功能集成到一个芯片上，从而减小了物料成本。
多路复用应用的灵活性方案
杰尔的FlexPHY芯片是各种网络应用的通用性平台，可以满足各种性能、密度和协议要求。它集成了现有STM-64和DWDM应用中所需要的各种改良的性能，并在300和200pin光转发子系统中得到了广泛应用。同时，FlexPHY芯片所具有的高集成度和低功耗特征，使其成为未来升级端口密度的有力工具，并能够有效地桥接今天的数据处理ASIC和未来的可拔插模块。
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