Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 23 января
 
 

Это интересно!

Ранее

Стандартизация светодиодов и твердотельных систем освещения

Энергоэффективность, длительный срок службы и экологическая безопасность обеспечили светодиодным системам освещения блестящие перспективы на рынке. Статья посвящена проблемам разработки и внедрения стандартов на светодиодные системы освещения. В статье обсуждаются назначение и виды стандартов для светодиодных систем. Представлены организации, занимающиеся разработкой стандартов, перечислены ключевые действующие и находящиеся в стадии разработки стандарты для светодиодных систем освещения. Материал представляет собой сокращенный перевод статьи [1].

Выбор оптимального драйвера светодиодной системы. Часть 1

Последние достижения в разработке усовершенствованных светодиодов показывают, что можно существенно улучшить эффективность источников света и, в то же время, обеспечить высокие характеристики, экологичность и надежность систем освещения. В первой части статьи представлены сведения о структуре светодиодов, методах повышения их эффективности и возможных приложениях. Рассмотрены требования к драйверам светодиодов и наиболее распространенные типы топологий драйверов. Более подробно описаны особенности построения и применения понижающих импульсных преобразователей постоянного тока в качестве драйверов светодиодов.

Как правильно осветить рабочее место в офисе?

Большая часть дня — нашего активного времени суток — проходит на рабочем месте. Биологический ритм человека эволюционно приспособлен к смене дня и ночи. При этом свет определенной интенсивности оказывает влияние не только на наше зрение, но и на гормональную систему.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

10 марта

Физический интерфейс передачи данных FC-PI-5

В статье дано краткое описание нового стандарта Fiber Channel для физического уровня последовательной передачи данных по оптоволоконному кабелю со скоростью до 1600 Мбит/с на расстояния до 50 км.



Введение

Высокоскоростной сетевой стандарт Fibre Channel предназначен в первую очередь для организации доступа к данным серверов и рабочих станций в сетях хранения данных SAN. Стандарты Fibre Channel распространяются на все ключевые узлы сети хранения данных: запоминающие устройства, адаптеры главной шины (HBA), коммутаторы, передатчики и соединители.

Одним из важнейших преимуществ Fibre Channel наряду со скоростными параметрами, которые не всегда являются главными для пользователей SAN и могут быть реализованы с помощью других технологий, является возможность работы на больших расстояниях (до 10 км) и гибкость топологии.

Международный стандарт FC-PI-5 на физическом уровне описывает передачу сигнала по высокоскоростным электрическим и оптоволоконным связям, которые поддерживают как протоколы Fibre Channel высокого уровня (FC-FS-3), так и другие протоколы ULP, например HIPPI, SCSI, IP.

В отличие от предыдущих стандартов передачи данных, скорость передачи в FC-PI-5 может достигать 1600 Мбит/с (16GFC). Кроме того, в стандарте предусмотрено два вида кодирования данных: 8b/10b и 64b/66b (на скоростях 16GFC).

В настоящее время данный стандарт не утвержден окончательно, но уже известны основные его положения. В стандарте устанавливаются требования к протоколам физического уровня, осуществляющим передачу данных на более высоких скоростях, чем предусмотрено в стандарте FC-PI-4. Новые способы (варианты) передачи позволяют осуществлять обмен на больших расстояниях, чем было установлено в FC-PI-4.

В стандарте FC-PI-5 рассмотрены все аспекты передачи и получения данных на физическом уровне, а также прописаны требования к характеристикам кабелей для оптоволоконного и электрического способов передачи. Документ обеспечивает взаимодействие между передающими и принимающими модулями, а также совместимость устройств и компонентов различных производителей. Поскольку FC-PI-5 разработан на основе предыдущих версий стандарта, то он обеспечивает обратную совместимость устройств.

Достоинства FC-PI-5:

– скорость работы в два раза выше, чем в 8GFC;

– высокое соотношение цена/качество;

– низкое энергопотребление;

– обратная совместимость;

– гибкость;

– плотность использования портов ввода-вывода увеличена на 60—200%.

Первые устройства сбора и хранения данных стандарта 16GFC появятся ориентировочно в 2011 г.

Описание

Стандарт FC-PI-5 описывает физический (самый низкий) уровень передачи. Он разработан для повышения гибкости сети и позволяет использовать несколько типов физических сред, чтобы удовлетворять широкому кругу применений и требований различных систем.

На уровне физической среды, логическая единица представляется как сигнал со следующими параметрами.

1. Для оптоволоконной связи — состояние с высокой оптической мощностью.

2. Симметричный медный кабель — состояние, когда проводник с меткой «+» имеет более положительный потенциал, чем помеченный «–».

Последовательный поток данных может передаваться со скоростями 1GFC, 2GFC, 4GFC, 8GFC и 16GFC. Для всех скоростей допустимое отклонение тактовой частоты сигнала составляет ±100 ppm. Значение BER в сигнальном тракте TxRx не должно превышать 10–12.

Стандартом определены так называемые точки совместимости. Точки совместимости (interoperability point) — физические точки в каналах связи (link) или сигнальном тракте (TxRx), в которых обязательно должны соблюдаться прописанные в стандарте требования к сигналу, иначе совместимость устройств не гарантируется. Точки совместимости делятся на точки соответствия (compliance) и опорные точки (reference). Эти точки определены главным образом на разъемах, поскольку именно там проще всего добавить, изменить или убрать компоненты.

Типы точек совместимости (см. рис. 1, 2):

αT, αR — опорные точки, используемые для установления баланса сигналов на выводах ИС приемника и передатчика внутри устройства FC или элемента восстановления синхронизации;

βT, βR — точки совместимости, задающие параметры сигнала на ближайшем к α точке разъеме SCA-2, если эта точка не удовлетворяет определению δ- или γ-точки. Относятся к внутрисхемным характеристикам;

γT, γR — точки совместимости, задающие параметры сигнала на внешних разъемах корпуса ИС;

δT, δR — точки совместимости, задающие параметры сигнала на внутренних разъемах съемного элемента PMD;

εT, εR — точки совместимости, задающие параметры сигнала на прочих разъемах, кроме внутренних SCA-2. Относятся к внутренним характеристикам ИС.

Требования FC-PI-5 должны выполняться во всех отдельных соединителях, чтобы обеспечивалась совместимость и взаимозаменяемость на компонентном уровне в пределах линии.

Общие требования к физическому каналу:

А) связи типа «точка–точка»; отсутствие разветвленных (многоабонентских) соединений на последовательных участках.

Б) Требования к сигналам должны выполняться при самой большой зашумленности канала и минимальном допустимом уровне входящего сигнала.

Рис. 1. Пример корпусного устройства FC с указанием точек совместимости

Рис. 2. Точки совместимости между устройствами в сети

Шифрование

Интерфейс с верхними протоколами FC-FS-3 осуществляется с помощью кодирования данных. В стандарте FC-PI-5 принимается, что между разъемами существует один и тот же последовательный поток данных. Другие методы передачи данных не определены, однако они могут использоваться между точками совместимости.

Для передачи данных на скоростях 4GFC и 8GFC используется кодирование 8b/10b. При высокоскоростной передаче 16GFC передаваемый сигнал шифруется по схеме 64b/66b.

Скремблирование пакета и протоколы со сниженным излучением используются только при скорости передачи 8GFC, согласно требованиям FC-FS-3. На скоростях 4GFC и 16GFC эти меры не применяются.

Работу с обучающими последовательностями может поддерживать только вариант 16GFC EA (1600-DF-EA-S), однако это не обязательное требование.

Коррекция ошибок также поддерживается только в режиме 16GFC EA (опционально).

Номенклатура

Обозначение способов передачи в соответствии со стандартом состоит из четырех частей, например 400-SM-LC-L. Числом обозначается скорость передачи в Мбит/с (400, 800 или 1600). Две первых буквы указывают тип среды передачи:

SM — одномодовый оптоволоконный кабель (OS1, OS2);

M5 — многомодовый оптоволоконный кабель 50 мкм (OM2);

M5E — многомодовый оптоволоконный кабель 50 мкм (OM3);

M5F — многомодовый оптоволоконный кабель 50 мкм (OM4);

M6 — многомодовый оптоволоконный кабель 62,5 мкм (OM1);

SE — несимметричный медный кабель;

DF — симметричный медный кабель.

Далее (в нашем примере LC) идет обозначение точек совместимости:

SN — гамма-коротковолновый лазерный (850 нм) передатчик, ограничительный оптический приемник;

SA — гамма-коротковолновый лазерный (850 нм) передатчик, линейный оптический приемник;

LL — гамма-длинноволновый лазерный (1310 нм/1550 нм), ограничительный оптический приемник;

LC — гамма-длинноволновый лазерный со сниженной стоимостью (1310 нм), ограничительный оптический приемник;

LZ — гамма-длинноволновый лазерный со сниженной стоимостью (1490 нм), ограничительный оптический приемник;

LA — гамма-длинноволновый лазерный (1310 нм/1550 нм), линейный оптический приемник;

EL — любая электрическая точка, включая дельта-точки SN PMD, представляющая собой опорный приемник без эквалайзера;

EA — любая электрическая точка, представляющая собой опорный приемник с эквалайзером.

Последняя буква определяет расстояние работы:

V — очень большое (до 50 км);

L — большое (до 10 км);

M — среднее (до 4 км);

I — промежуточное (до 2 км);

S — короткое (до 70 м).

Все разновидности способов передачи приведены в таблице 1.

Табл. 1. Разновидности стандартов, определенные в FC-PI-5

Скорость, Мбит/с

400

800

1600

SM OS1, OS2

400-SM-LC-L

1300 нм

2 м...10 км

800-SM-LC-L

1300 нм

2 м...10 км

1600-SM-LC-L

1300 нм

2 м – 10 км

400-SM-LС-M

1300 нм

2 м...4 км

800-SM-LC-I

1300 нм

2 м...1,4 км

1600-SM-LZ-I

1490 нм

2 м...2 км

MM 62,5 мкм OM1

400-M6-SN-I

850 нм

0,5...70 м

800-M6-SN-S

850 нм

0,5...21 м

1600-M6-SN-S

850 нм

0,5...15 м

800-M6-SA-S

850 нм

0,5...40 м

MM 50 мкм OM2

400-M5-SN-I

850 нм

0,5...150 м

800-M5-SN-S

850 нм

0,5...50 м

1600-M5-SN-S

850 нм

0,5...35 м

800-M5-SA-I

850 нм

0,5...100 м

MM 50 мкм OM3

400-M5E-SN-I

850 нм

0,5...380 м

800-M5E-SN-I

850 нм

0,5 м...150 м

400-M5E-SN-I

850 нм

0,5...100 м

800-M5E-SA-I

850 нм

0,5...300 м

MM 50 мкм OM4

400-M5F-SN-I

850 нм

0,5 м...400 м

800-M5F-SN-I

850 нм

0,5 м...200 м

1600-M5F-SN-I

850 нм

0,5 м...130 м

800-M5F-SA-I

850 нм

0,5 м...300 м

EL Симметричный медный кабель

400-DF-EL-S

800-DF-EL-S

1600-DF-EL-S

EA симметричный медный кабель

800-DF-EA-S

1600-DF-EA-S

Общие требования к среде передачи

В качестве среды передачи может использоваться одно- и многомодовый оптоволоконный кабель, а также медный электрический кабель.

Оптоволоконный кабель должен соответствовать требованиям IEC 60793-2-50 (тип B1.1), IEC 60793-2-50 (тип B1.3) и IEC 60793-2-50 (тип B6). Номинальная длина бездисперсионной волны для всех перечисленных типов составляет 1310 нм.

Вносимые оптоволоконными кабелями потери не должны превышать показатели, приведенные в таблицах 2 и 3. Эти значения были получены путем вычисления разницы между минимальной выходной мощностью передатчика и чувствительностью приемника за вычетом потерь в канале.

Табл. 2. Основные характеристики передачи по одномодовому оптоволоконному кабелю

Параметр

400-SM-LC-L

400-SM-LC-M

800-SM-LC-L

800-SM-LC-I

1600-SM-LC-L

1600-SM-LZ-I

Номинальная скорость, Мбод

4250

8500

14025

Рабочее расстояние, м

2...10000

2...4000

2 — 10000

2...1400

2...10000

2...20000

Энергетический потенциал, дБ

7,8

4,8

6,4

2,6

6,4

2,6

Параметры передатчика (γT)

Центральная длина волны (мин.–макс.), нм

1260...1370

1260...1360

1295 — 1325

1485...1500

Мин. амплитуда оптической модуляции, мВт (дБм)

0,290

(–5,4)

0,150

(–8,2)

0,290

(–5,4)

0,174

(–7,6)

0,631

(–2,0)

(–3,25)

Коэффициент подавления второй моды, дБ

 —

 —

30

 —

30

Мин. cредняя направляемая мощность, дБм

–8,4

–11,2

–8,4

–10,6

–4,9

–1,5

Макс. время нарастания и спада (20%—80%), пс

90

 —

Макс. отн. интенсивность шума (RIN12OMA), дБ/Гц

–118

–120

–128

–128

–130

Детериминированный шум (DJ), UI*

0,26

Ограничено величиной дисперсии в передатчике
и чувствительностью приемника

Общий шум (ТJ), UI

0,44

Параметры приемника (γR)

Макс. средняя мощность вх. сигнала, дБм

–1

–1

+0,5

+0,5

+2,0

+1,0

Детериминированный шум (DJ), UI

0,28

Ограничено величиной дисперсии в передатчике
и чувствительностью приемника

Общий шум (ТJ), UI

0,48

Мин. потери на отражение, дБ

12

Макс. верхняя частота среза 3 дБ, ГГц

5,0

5 ,0

12

12

18

 —

* UI — номинальная длительность одного передаваемого бита

Табл. 3. Основные классы каналов передачи по многомодовому оптоволоконному кабелю

Параметр

400-SN

800-SN

1600-SN

Номинальная скорость передачи, Мбод

4250

8500

14025

Расстояние (М5), м

0,5...150

0,5...50

0,5...35

Расстояние (М5E), м

0,5...380

0,5...150

0,5...100

Расстояние (М5F), м

0,5...400

0,5...190

0,5...125

Диаметр сердечника, мкм

50

Энергетический потенциал (М5), дБ

2,06

1,68

1,63

Энергетический потенциал (М5E), дБ

2,88

2,19

1,95

Энергетический потенциал (М5F), дБ

3,02

2,22

1,97

Параметры передатчика (γT)

Мин. длина волны (М5), нм

830

840

Мин. длина волны (М5Е), нм

840

Макс. центральная длина волны, нм

860

Макс. среднеквадратичная ширина спектра (М5), нм

0,85

0,65

0,59

Макс. среднеквадратичная ширина спектра (М5Е, M5F), нм

0,65

Мин. средняя направляемая мощность, дБм

–9

–8,2

–7,8

Мин. амплитуда оптической модуляции, мВт (дБм)

0,247

(–6,1)

0,302

(–5,2)

0,331

(–4,8)

Макс. время нарастания и спада (20%...80%), пс

90

Определяется TWDP**

Макс. TWDP, дБ

4,3

3,5

Макс. RIN12OMA (М5), дБ/Гц

–118

–128

–130

Макс. RIN12OMA (М5Е, M5F), дБ/Гц

–120

–128

–130

Детерминированный шум (DJ), UI*

0,26

Определяется TWDP и чувствительностью приемника с нагрузкой

Общий шум (ТJ), UI

0,44

Параметры приемника (γR)

Чувствительность без нагрузки (ОМА), мВт (дБм)

0,061

(–12,1)

0,076

(–11,2)

0,095

(–10,2)

Детерминированный шум (DJ), UI

0,29

Определяется TWDP и чувствительностью приемника с нагрузкой

Общий шум (ТJ), UI

0,48

Мин. потери на отражение, дБ

12

Макс. верхняя частота среза 3 дБ., ГГц

5,0

12

18

Макс. верхняя частота среза 10 дБ., ГГц

12

* UI — номинальная длительность одного передаваемого бита

** TWDP — мера детерминированного искажения формы волны передатчика вследствие дисперсии

Потери на отражение в участках кабеля при подключении приемника должны быть не менее 12 дБ. Потери на отражение, вносимые каждым соединителем и разъемом, должны быть не меньше 26 дБ.

Максимальная дальность передачи определяется на основе того, что общие потери на разъемах и соединителях не должны превышать 2 дБ для одномодового и 1,5 дБ для многомодового оптоволоконного кабеля (кроме случаев, оговоренных в приложении). Например, линия передачи может содержать 4 соединителя, каждый из которых вносит потери не более 0,5 дБ. Соединители могут вносить разный уровень помех, однако их сумма не должна превышать значение, установленное стандартом (см. табл. 2 и 3).

Заметим, что минимальная длина волны для передачи на скоростях 1GFC, 2GFC и 4GFC в стандарте FC-PI-2 составляла 1265 нм, а в FC-PI-5 она уменьшена до 1260 нм.

Номинальный импеданс медного кабеля в гамма-точках должен составлять 150 Ом, в остальных точках (внутри корпуса) — 100 Ом.

Оборудование

Обмен данными на скоростях 4GFC осуществляется с помощью приемопередатчиков типа XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) или SFP (Small Form Factor Pluggable — «миниатюрный встраиваемый»). На более высоких скоростях (8GFC, 10 GbE) применяются трансиверы SFP+. По результатам проведенных испытаний приемопередатчики SFP+ удовлетворяют требованиям 16GFC (в текущей редакции). В настоящее время модули SFP+ производятся несколькими компаниями, самые крупные из которых — Avago Technologies, Eoptolink, OptiCin (в России представлена компанией Access Telecom) и Cisco. Однако до окончательного утверждения стандарта нельзя сказать, все ли представленные на рынке модели поддерживают передачу на скоростях 16GFC.

Структура приемопередатчика SFP+ изображена на рис. 3. Модуль имеет электрический интерфейс для связи с передающим устройством и оптический — для передачи сигнала по сети. Согласно требованиям стандарта, устройства SFP+ поддерживают работу как с одномодовым, так и с многомодовым оптоволоконным кабелем (в зависимости от длины волны лазера).

Рис. 3. Структура приемопередатчика SFP+

По сравнению со своим предшественником, модулем 10 GbE XFP, трансивер SFP+ имеет более простую структуру за счет вынесения некоторых элементов на сетевую карту. Так, из модуля исключены преобразователи последовательного кода в параллельный и обратно, а также формирователи сигнала и схемы компенсации дисперсии. В результате модули SFP+ имеют меньший размер и стоимость, потребляют меньше энергии и имеют большую плотность использования портов.

Исторически сложилось так, что приемопередатчики SFP+ не содержат схемы восстановления данных и тактового сигнала. Однако некоторые производители включают эти схемы в модули, предназначенные для передачи на скоростях 16GFC.

Литература

1. INCITS Working draft “Fibre channel Physical interface-5 (FC-PI-5) rev 1.00”.

2. David Cunningham. “Some Views Regarding FC-PI-5” (Avago Technologies).

3. INCITS Working draft “Fibre channel Physical interface-4 (FC-PI-4) rev 7.00”.

4. Adam Healey. “Comparison of encoding methods for 16GFC” (LSI Corporation).



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Екатерина Самкова, редактор, журнал «Электронные компоненты»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2020 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты