Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 15 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Управление встраиваемым приложением по сетям электропитания

В статье описан метод реализации технологии связи по сетям электропитания на базе системы на кристалле (СнК), который обеспечивает возможность гибкого конфигурирования встраиваемых приложений для систем освещения, промышленного управления, автоматизированных измерений, бытовой автоматики и интеллектуальных устройств управления питанием. Статья представляет собой перевод [1].

Узкополосная PLC-технология: OFDM-модуляция

В статье представлен обзор существующих спецификаций узкополосной технологии передачи данных по электросетям, в которых используется модуляция с мультиплексированием и ортогональным частотным разделением каналов, что позволило поднять скорость передачи данных в зависимости от используемого диапазона частот до 128—576 Кбит/с.

Шина FireWire без ограничений на расстояние передачи данных

Начиная с 1995 г., шина FireWire получила широкое распространение для передачи аудио- и видеоданных на короткие расстояния – уже свыше 1 млрд. портов используют этот стандарт для передачи данных. Сейчас применяется в основном версия 1394b стандарта FireWire (известная как бета-версия), обеспечивающая передачу данных со скоростью до 3200 Мбит/сек. Именно она стала основным интерфейсом в современных инновационных приложениях с передачей данных на большие расстояния. После опубликования в 2008 г. «1394 Copper Automotive Specification», к шине FireWire значительно возрос интерес и в сфере мобильных систем. Статья представляет собой сокращенный вариант [1].

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

13 октября

Передача сигнала Ethernet по оптическим сетям со скоростями 10, 40 и 100 Гбит/с

Новые устройства позволяют передавать сигналы 10G-Ethernet по оптическим магистральным и глобальным сетям с протяженными линиями, снижая стоимость оборудования и нагрузку на линию.



С каждым годом объем сетевого трафика стремительно растет, и операторам связи и интернет-провайдерам приходится повышать скорость передачи данных с нынешних 10 до 100 Гбит/с и выше. Постепенно технология SONET/SDH вытесняется оптическими транспортными сетями (OTN — Optical Transport Network), по которым передача видеосигнала осуществляется более качественно и с меньшими затратами. Для максимального сокращения расходов производители оборудования должны разработать высокоинтегрированные интерфейсные карты, поддерживающие большое количество протоколов и скоростей работы. Это обеспечит обратную совместимость между трафиком SONET/SDH, IP/Ethernet и OTN. Для достижения этой цели нужны новые подходы к проектированию на схемотехническом и системном уровнях.

Рис. 1. Пример многофункциональной СнК

По функционалу и степени защиты оптические сети OTN близки к SONET/SDH, однако они имеют более простую и дешевую реализацию. Кроме того, они лучше подходят для прозрачного отображения и передачи клиентского трафика по глобальным сетям. Этот факт имеет большое значение, поскольку соблюдение синхронизации и передача сигналов управления необходимы для поддержания связи между оконечными устройствами линии и обеспечения качественного обмена. Во-вторых, обеспечение прозрачности трафика необходимо в сетях OTN, используемых в качестве общего протокола при сходимости сетей.

Другой фактор, стимулирующий переход с SONET/SDH на OTN, — это стремление операторов использовать сети Ethernet не только в локальном, но и в глобальном масштабе (WAN). Это позволит сократить расходы на обслуживание и уменьшить сложность оборудования.

Для передачи сигнала 10G Ethernet по сетям метрополитена или другим протяженным оптическим транспортным сетям необходимо отобразить его на блок данных канала ODU-2, как того требует стандарт International Telecommunication Union (ITU), приложение 43, секция 7.3. В таком режиме отображения сигнал 10G Ethernet полностью совпадает с сигналом OUT-2, но передается со скоростью 10,709 Гбит/с (стандарт G.709). Структура кадра OTN позволяет применять метод прямой коррекции ошибок (FEC), что позволяет существенно увеличить расстояние, на которое распространяется сигнал без ошибок. Это еще один довод для поставщиков услуг.

Структура сети OTN хорошо подходит для работы с сигналами 40 Гбит/с (OUT-3) и 100 Гбит/с (OUT-4), позволяя преобразовывать сигналы 10 Гбит/с в 40 и 100 Гбит/с. С распространением интернета трафик голосовых и информационных данных удваивается каждые 1—1,5 года, поэтому потребность в быстродействующих сетях становится весьма ощутимой.

На схемотехническом уровне передача происходит с помощью СнК, которые обеспечивают как отображение сигналов Ethernet на OTN, так и мультиплексирование и взаимодействие между сетями c пропускной способностью 10, 40 и 100 Гбит/с.

Повышение скорости передачи

С ростом трафика одного лишь перехода на оптические сети недостаточно. Необходимо либо увеличивать количество каналов, либо использовать дополнительные длины волн, либо увеличивать скорость передачи. У каждого из подходов есть достоинства и недостатки.

Подключение новых каналов может потребовать установки дополнительного оборудования или прокладки кабеля. Это очень дорого. Работа в более широком диапазоне длин волн может привести к сближению каналов и уменьшению защитного интервала, поэтому придется использовать более совершенные схемы модуляции и производить дорогостоящее обновление передающего оборудования. Кроме того, не во всех оптоволоконных линиях возможно добавление новой длины волны в силу различных ограничений. Наконец, третий подход, увеличение скорости передачи, также предполагает усложнение схем модуляции и методов прямой коррекции ошибок, чтобы удовлетворить требования по дисперсии. В настоящее время идет разработка АЦП и оптических модулей, способных обеспечить требуемые характеристики.

Как видно, все три подхода неидеальны. Однако метод увеличения скорости передачи имеет самые большие достоинства с точки зрения системных характеристик и сокращения затрат. Применение улучшенных схем модуляции, таких как двухполюсная квадратурная фазовая манипуляция (DP-QPSK) для перехода со скоростей 10 на 40 и 100 Гбит/с, позволяет сохранить большую часть существующей инфраструктуры оптоволоконной сети. Модуляция DP-QPSK позволяет иметь до 80 каналов с пропускной способностью 100 Гбит/с, разделенных интервалами 50 ГГц.

Сейчас разрабатывается оборудование, обеспечивающее обмен на скорости 40 Гбит/с. Некоторые устройства уже поддерживают скорость 100 Гбит/с. Исследовательская группа 15 ITU провела стандартизацию схем отображения, тактирования и формирования кадра для блоков OTU-4. Некоммерческая корпорация Optical Internetworking Forum (OIF) признала модуляцию DP-QPSK наиболее эффективной для преобразования сигналов 10G в формат 40 и 100G.

Передача данных производится системой на кристалле (СнК), обеспечивающей помимо всего прочего протокол GMP, который осуществляет преобразование сигнала в кадры 10G ODTU-23/24 и выводит их в соответствии с тактовой частотой, позволяя легко мультиплексировать 10 сигналов 10 Гбит/с в кадр OTU-4 (100 Гбит/с). Между кристаллами обмен производится по протоколам GMP и XFI. Использование GMP также позволяет соблюдать синхронизацию и существенно упрощает задачу формирователя OUT-4.

Повышение интеграции

Функции отображения, формирования кадра и протоколы физического уровня интегрируются в устройства LAN/WAN/OTN, чтобы снизить стоимость устройств, потребляемую мощность и обеспечить требуемый набор интерфейсов. Такие СнК представляют собой самое гибкое и экономичное решение для поставщиков оборудования и операторов связи. Они предназначены для использования в различном оборудовании, в т.ч. интерфейсных и ретрансляционных картах, картах восстановления и даже устройствах мультиплексирования и преобразования сигналов со скоростью 40 Гбит/с в сигналы 100 Гбит/с. Кроме того, реализованный на них последовательный интерфейс позволяет вносить предыскажения и компенсировать дисперсию сигнала (EDC), чтобы работать с оптическими модулями XFP и SFP+.

Встроенные блоки прямой коррекции ошибок ITU G.709 и ITU G.975.1.I4 позволяют передавать сигналы 10G Ethernet по сетям метрополитена и протяженным глобальным сетям OTN в условиях низкого отношения сигнал-шум в оптическом канале. Кроме того, они компенсируют внутриканальные нелинейные искажения, поэтому каналы можно разнести на 25 ГГц в системах с мультиплексированием по длине волны высокой плотности (DWDM — dense wave division multiplexing). Устройства, совмещающие блоки отображения сигналов 10GbE/10GFC/8Gbit Fibre Channel/OC-192/STM-64 в формат OTU-2, схему синтеза тактового сигнала FracN, схемы электронной компенсации дисперсии (EDC) и прямой коррекции ошибок, а также физический уровень позволяют снизить стоимость, потребление и габариты устройств передачи на 50% за счет отбрасывания внешних устройств физического уровня и интерфейсных мостов.

Интерфейсная совместимость со специализированными устройствами — ключевое свойство для потоковых приложений 10G OUT-2. С поддержкой протоколов XAUI/SFI4.P2/SFI-5s можно подключаться напрямую к сетевым процессорам, маршрутизаторам 10G Ethernet, формирователям кадра и устройствам MAC. По линиям 10G XFI происходит прямой обмен с оптическими модулями ХFP и SFP+.

Широкий выбор интерфейсов позволяет использовать эти СнК в многофункциональных транспортных платформах и платформах DWDM. Поддержка клиентского протокола 10G XFI и 16-разрядного параллельного интерфейса SFI4.P1 должна быть обеспечена как со стороны клиента, так и со стороны линии. Настроенная таким образом СнК поддерживает работу с 10G XFP/SFP+ и модулями 10G MSA и может применяться в качестве блока передачи 10G OTU-2, ретрансляции и восстановления данных.

При использовании чипа для последовательной передачи данных или в качестве ретранслятора или преобразователя мультиплексированных сигналов 10 Гбит/с в 100 Гбит/с требуется наличие двух последовательных интерфейсов 10 Гбит/с, совместимых с XFP/SFP+. Учитывая, как стремительно развиваются технологии, следует также разработать вариант СнК с поддержкой оптических сетевых модулей меньшего размера и плат последовательной передачи данных со скоростью 10 Гбит/с.

Усовершенствованные модели СнК физического уровня и формирования кадра будут характеризоваться более высоким уровнем интеграции и содержать блоки 100G OUT-4/FEC. За счет этого их стоимость, потребление и размер будут сокращаться, что, в свою очередь, будет способствовать повсеместному распространению стандарта передачи со скоростью 100 Гбит/с в транспортных сетях (см. рис. 2). Семейства СнК с дифференцированным набором функций позволят производителям оборудования выбрать самый подходящий набор для конкретной задачи. В результате специализированные однокристальные решения будут оптимизированы по стоимости, потреблению и габаритам.

Рис. 2. Применение СнК Yahara в преобразователе 10 сигналов 10 Гбит/с в формат OTU-4 (100 Гбит/с)

В планах производителей оборудования выпуск транспортных устройств для глобальных сетей, обеспечивающих сопряжение сетей OTN/WAN/LAN и обмен данными со скоростями 10, 40 и даже 100 Гбит/с. Гибкая архитектура и малый размер устройств обеспечивают надежную и эффективную передачу данных 10G Ethernet по оптическим транспортным сетям.



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

Автор: Дэвид Йе (David Yeh), AppliedMicro



Комментарии

1 / 1
1

127 октября, 12:00

Алексей Шалагинов

Сети метрополитена :-)

Вообще-то "сети метрополитена" - это городские сети передачи данных MAN (Metropolitan Area Network). К "подземке", метрополитену, они никакого отношения не имеют, разве что кабели могут проклдываться по туннелям метро.

1 / 1
1

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты