40G/100G有线通信向FPGA伸出橄榄枝

2008-09-26 10:12:16来源: 电子工程专辑

  目前,家庭视频和高级商业服务业务的快速发展对全球电信网络的带宽提出了更大挑战。为了应对上述挑战,运营商们正在追求包括 40Gbps SONET(OC-768和OTU3)、40GE以太网、以及100GE以太网在内的更高的端口速率。同时,IEEE高速串行IO工作组有关40GE和100GE标准(IEEE 802.3ba)的制定工作也已经接近尾声。

  相关数据显示,到2016年,40GE和100GE系统市值有望达到42亿美元。对40GE 和 100GE等新的解决方案的最初需求主要来自大型数据和交换中心,但最新的趋势表明,文件和存储虚拟化、高分辨率图像和视频等也需要更高速率的接口。

  这些需求都对系统和硬件设计人员提出了多方面的挑战。工程师开发的硬件在从10G 至 40G 再到100G的迁移过程中,要能够满足链路可靠运行的信号完整性要求。 除了必须支持多种连接协议外,还要能够适应100G光学模块和媒体接入控制器(MAC)之间接口标准演化所带来的变化。当然,产品快速面市的要求也为设计人员带来挑战。

  过去几年的时间里,FPGA在网络和电信系统开发中的角色得到了很大的扩展,不再是仅仅用于集成电路板上不同元器件之间的桥接逻辑。基于FPGA的解决方案既提供了专用芯片解决方案所具有的功能、性能和灵活性,同时又降低了开发成本。随着FPGA器件成本不断降低以及密度/性能的不断提高,今天的FPGA已经可以覆盖从最低端的DSLAM和以太网交换机直到最高端的核心路由器和WDM设备。

适用于40G 和100G网络的FPGA解决方案

  日前,Xilinx公司针对下一代100G以太网电信基础设备,推出了经过优化的Virtex-5 TXT平台。该公司亚太区销售部副总裁杨飞介绍说,Virtex-5 TXT集成了48个 6.5Gbps GTX收发器,而且GTP收发器在低功耗模式3.5Gbps时只消耗100mw功耗,在6.5Gpbs高速模式下功耗小于200mw。同时,Virtex-5 TXT器件目前还可用于构建600Gbps总带宽的网络桥接,例如:100GbE至120Gbps Interlaken;40Gbps Quad XAUI至50Gbps Interlaken;OC-768至OTU-3;SFI-5 至4xSFI4.2。

  此外,Xilinx与Sarance Technologies公司还共同推出了100GE MAC解决方案,可以利用Virtex-5 FPGA实现全功能IEEE 802.3ba的标准。目前,采用了两片Virtex-5 FXT FPGA、10个外部10Gbps PHY以及众多系统侧接口的该解决方案已经在第1层供应商硬件原型上运行。

  采用了Virtex-5 TXT FPGA平台的100GE MAC-to-Interlaken桥接解决方案在单片FPGA和三个外部多路SERDES复用器内集成了全部功能。在具体的设计中,内建于GTX 收发器的Xilinx专用64/66和64/67编码/解码功能,可节约近1/5的逻辑资源和功耗。

  目前Virtex-5 FPGA有两个型号,分别是TX150T和TX240T,现有的设计工具(包括ISE Design工具套件、用于设计优化的PlanAhead Tool、ChipScope Pro Serial I/O工具套件以及来自Synopsys公司的HSPICE models、Mentor 公司的ELDO、Ansoft 公司的Nexxim、Agilent公司的ADS、Mentor公司的SI工具等)都可以支持该器件的开发。杨飞表示,Xilinx以及Xilinx的第三方合作伙伴也提供PCIE2.0、10GE等IP。

  看准40G/100G网络市场机遇的不止Xilinx公司。美国FPGA初创公司Achronix近日宣布,全球速度最快的FPGA产品SPEEDSTER SPD60现已开始供货。值得注意的是,采用TSMC 65nm工艺制造的SPD60可同时支持20个10.3 Gbps串行器/解串器(SerDes)、4个独立的1066 Mbps DDR2/DDR3存储器接口等标准。

  尽管创始人、董事长兼首席执行官John Lofton Holt一再声称,Achronix将不会与Altera、Xilinx展开直接竞争。但他也同时强调说,运营商目前都非常迫切地想把40G/100G以太网接口标准配置到自己的核心网络中去,而10.3G SerDes将是实现这一目标的关键技术。

  Speedster 10.3Gbps SerDes可支持多种高速接口,比如40G/100G以太网、CEI-6G、10Gbps背板、XFI、PCI Express(Gen1& Gen2)、XAUI、Serial Rapid IO 以及Infiniband等。此次发布的SPD60中集成的10.3G SerDes据称也是全球最快速的FPGA 可编程SerDes IO。

  “我们认为对10G serdes的需求会在明年初爆发,”Altera公司的Greenfield表示,“Verizon, AT&T和其他公司希望到2010年就能展开40Gbit和100Gbit系统,所以在2009年底就要进行区域测试,因此至少要在2009年初提供支持的芯片。”

  Altera已经在他们的内部实验室开展10G serdes的设计,并在明年初就可以在他们的FPGA上实现,Greenfield透露,他们的40nm FPGA的最初产品在年底就能达到8.5G serdes。

 

 

关键字:40G  100G有线通信  FPGA

编辑:梁朝斌 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2008/0926/article_274.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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