400G及以上速率迎合大型数据中心通讯需求
大规模及超大型数据中心的出现推动了不仅数据管理能力的提高,还增加了这些巨型设备的复杂性以及设计和配置的难度。满足数据中心对更高信号速度、更高带宽和更高密度互连、高速连接器和电缆组件供应商的日益增长的需求,不断地开发技术以适应当今的数据中心要求。随着早期数据中心扩展和新一代服务器机架的设计,已确定需要有通用的连接器接口,可用于将各种网络组件(例如交换机、路由器和存储设备)连接到服务器机架、服务器机架或通道内的机架或数据中心内的多排服务器之间的各种网络组件(例如交换机、路由器和存储设备)。由于可能的接口、供应商和硬件制造商的多样性,这些不同接口和形式因素的标准化是不容易实现的。
从20世纪90年代开始,SFF委员会是第一批制定和发布定义连接器和电缆接口的行业标准之一,并为网络硬件和组件提供互操作性规格和电气信号协议的定义。这项工作使不同的连接器制造商和网络组件供应商能够设计和生产在所谓的多源协议( MSA)下可以互联互通。今天市场上有多种MSA协议,下面有一些示例。
第一个高速接口之一称为小型可插拔( SFP)设备。开发了此标准,以支持铜缆和光纤网络连接以及通常是交换机和服务器组件之间的连接。它们通常由额定的数据传输速度(例如1Gb/s)确定。随着数据传输速度提高到10Gb/s每通道, SFP标准升级到SFP+ ,不仅满足更高的速度,而且还包括使用了一个可添加的EEPROM,从而允许在电缆插入硬件后自动识别电缆配置、数据传输速度和其他相关信息。然而,即使有了这种升级,主导的高速标准仍然主要是单一通道接口.
QSFP到达100Gb/s的里程碑
随着SFP+接口的成功和广泛采用,仍然需要更高的带宽迅速出现,这就导致了4个通道的SFP ( QSFP)接口的开发。每个通道运行在10Gb/s或40Gb混合带宽上。预计几年后,随着大家越来越需要更大的带宽能力,出现了25Gb的通道信号速度能力。扩展到QSFP接口,现在使硬件设计人员能够添加具有100G整合带宽功能的I/O端口。
这些在带宽、密度和功能方面的飞跃,一直没有对连接器和电缆供应商的挑战。高性能信号完整性、PCB空间兼容性和EMI屏蔽,以及具有基于铜缆和基于光学的解决方案的能力,都必须保持,同时满足更高的功耗和散热要求。
通过在连接器设计中采用先进的塑料和金属材料,以及在线束组件上高度集成化的PCB、电线、电线管理和端接技术,提高了高速信号完整性性能。
增强的浮动散热器设计也纳入了QSFP连接器以提高其散热性能。
OSFP拥有速度和密度。
在成功实现QSFP接口( 100Gb / s /端口)的基础上,高速互连演化的下一步是Octal(8倍)可插拔( OSFP)接口,OSFP是作为八通道接口x25Gb开发的,因此它将整合带宽能力又翻倍了，达到每端口200Gb!。OSFP标准得到由49家成员公司组成的MSA发展集团的支持。此连接器设计的特点是在0.6mm间距上每端口总共60个触点,其中16个高速差分对和10个电源/控制触点,排列在两排。它允许基于铜缆的布线解决方案,并提供显著的散热能力高达15w。这允许使用短距离光学应用(一般为100米或更少),也可以允许长距离应用(公里级)。这种更高的散热能力允许设计人员不必受限于插入端口的光缆或收发器及其散热性能。
OSFP系统还设计用于适应脉冲幅度调制通信协议(PAM-4),该协议本质上是通过多级信令增加连接带宽。虽然协议在数据连接的末尾需要更复杂的编码硬件,但是它的数据带宽增加了每个端口的整合数据传输的结果,有效地将8个通道传输效果达到每通道50Gb。
OSFP接口连接器和缆线初级版预计在2017年年中使用1和8端口配置。在部署这些标准配置之后,其他满足特定需求的自定义配置也会随之而来。
DD-QSFP(double-density)提供了具有向下兼容性的更高带宽
对于400Gb / s 端口功能的不同开发路径涉及通过两个因素增加标准100Gb模块的密度。此连接器设计为双密度(或DD)接口,在0.8mm节距上总共有76个触点,有16个高速差分对和13个电源/控制触点,排列在两排,与OSFP接口类似, DD 160具有容纳8通道25Gb数据传输( 共200Gb )或使用脉冲调制能力,在单个DD端口中使用8通道50Gb ( 共400Gb)。
DD接口的优点包括:相同的空间下使带宽加倍。与现有QSFP硬件的向下可插拔兼容性。DD接口的散热性能不如OSFP系统,这可能限制了它在一些光传输应用中的使用。
DD接口连接设备定于2017实施,并将采用单端口、联动和堆叠的连接器配置。后续开发可能会在2017年或2018年晚些时候包括SMT版本。
Rcx:在数据中心设备中制作机架内连接
安费诺Rcxthe接口是几家制造商之间新出现的MSA,它提供了专门设计的高密度、低成本、无源铜缆连接器和布线系统,用于提供25Gb、50Gb和100Gb以太网应用的短距离(最多3米)的机架内连接。
产品设计目标包括提供更经济高效、简单和灵活的互连系统。Rcx设计不再需要一些组件(例如, EEPROM、散热器和导光管),并且不包括任何光学传输的规定。Rcx接口还旨在简化交换机、服务器和适配器卡的电气互连设计。模块化和灵活的设计,系统允许多电缆组件配置(单、双和四通道)以及多个拆分/分电缆配置,可适应广泛的互连应用。每个车道支持25Gb的信号传输。
Rcx1(单)电缆设计特点是在0.8mm的间距下拥有两个差分对,四个接地,和两个识别触点。Rcx2 (双车道)和Rcx4 (四车道)配置是Rcx1配置的倍数.电缆连接器屏蔽底部中央的机械键控插槽有效地防止连接器插错(防呆)或信道错位。
提供了广泛的Rcx插槽配置,包括1X2和1个SM,以及2X8等多个版本。根据特定的应用要求,堆叠2 x 8和联动1 x8插座也可以组合在几种配置中,以创建多行连接方式。Rcx连接器也可用于对贴应用(belly-to-belly).在电缆长度为3m时工作,无前向纠错( FEC),按照需要如果启用了适当的FEC协议,可以部署更长的缆线。
与传统的100G 的QSFP和SFP接口相比,Rcx通常用于机架内连接,接口要求面板背后的电路板较少,且沿着PCB边缘提供更高的线性信号密度。与QSFP的分支电缆相比,Rcx4的空间比传统的SFP+要少得多。Rcx接口连接器和线束组件目前在样品和预生产状态中，预计在17年Q3达到批量生产能力。
【摘自Bishop杂志，作者：Jim David-Amphenol High Speed Interconnects】
从20世纪90年代开始,SFF委员会是第一批制定和发布定义连接器和电缆接口的行业标准之一,并为网络硬件和组件提供互操作性规格和电气信号协议的定义。这项工作使不同的连接器制造商和网络组件供应商能够设计和生产在所谓的多源协议( MSA)下可以互联互通。今天市场上有多种MSA协议,下面有一些示例。
第一个高速接口之一称为小型可插拔( SFP)设备。开发了此标准,以支持铜缆和光纤网络连接以及通常是交换机和服务器组件之间的连接。它们通常由额定的数据传输速度(例如1Gb/s)确定。随着数据传输速度提高到10Gb/s每通道, SFP标准升级到SFP+ ,不仅满足更高的速度,而且还包括使用了一个可添加的EEPROM,从而允许在电缆插入硬件后自动识别电缆配置、数据传输速度和其他相关信息。然而,即使有了这种升级,主导的高速标准仍然主要是单一通道接口.
QSFP到达100Gb/s的里程碑
随着SFP+接口的成功和广泛采用,仍然需要更高的带宽迅速出现,这就导致了4个通道的SFP ( QSFP)接口的开发。每个通道运行在10Gb/s或40Gb混合带宽上。预计几年后,随着大家越来越需要更大的带宽能力,出现了25Gb的通道信号速度能力。扩展到QSFP接口,现在使硬件设计人员能够添加具有100G整合带宽功能的I/O端口。
这些在带宽、密度和功能方面的飞跃,一直没有对连接器和电缆供应商的挑战。高性能信号完整性、PCB空间兼容性和EMI屏蔽,以及具有基于铜缆和基于光学的解决方案的能力,都必须保持,同时满足更高的功耗和散热要求。
通过在连接器设计中采用先进的塑料和金属材料,以及在线束组件上高度集成化的PCB、电线、电线管理和端接技术,提高了高速信号完整性性能。
增强的浮动散热器设计也纳入了QSFP连接器以提高其散热性能。
OSFP拥有速度和密度。
在成功实现QSFP接口( 100Gb / s /端口)的基础上,高速互连演化的下一步是Octal(8倍)可插拔( OSFP)接口,OSFP是作为八通道接口x25Gb开发的,因此它将整合带宽能力又翻倍了，达到每端口200Gb!。OSFP标准得到由49家成员公司组成的MSA发展集团的支持。此连接器设计的特点是在0.6mm间距上每端口总共60个触点,其中16个高速差分对和10个电源/控制触点,排列在两排。它允许基于铜缆的布线解决方案,并提供显著的散热能力高达15w。这允许使用短距离光学应用(一般为100米或更少),也可以允许长距离应用(公里级)。这种更高的散热能力允许设计人员不必受限于插入端口的光缆或收发器及其散热性能。
OSFP系统还设计用于适应脉冲幅度调制通信协议(PAM-4),该协议本质上是通过多级信令增加连接带宽。虽然协议在数据连接的末尾需要更复杂的编码硬件,但是它的数据带宽增加了每个端口的整合数据传输的结果,有效地将8个通道传输效果达到每通道50Gb。
OSFP接口连接器和缆线初级版预计在2017年年中使用1和8端口配置。在部署这些标准配置之后,其他满足特定需求的自定义配置也会随之而来。
DD-QSFP(double-density)提供了具有向下兼容性的更高带宽
对于400Gb / s 端口功能的不同开发路径涉及通过两个因素增加标准100Gb模块的密度。此连接器设计为双密度(或DD)接口,在0.8mm节距上总共有76个触点,有16个高速差分对和13个电源/控制触点,排列在两排,与OSFP接口类似, DD 160具有容纳8通道25Gb数据传输( 共200Gb )或使用脉冲调制能力,在单个DD端口中使用8通道50Gb ( 共400Gb)。
DD接口的优点包括:相同的空间下使带宽加倍。与现有QSFP硬件的向下可插拔兼容性。DD接口的散热性能不如OSFP系统,这可能限制了它在一些光传输应用中的使用。
DD接口连接设备定于2017实施,并将采用单端口、联动和堆叠的连接器配置。后续开发可能会在2017年或2018年晚些时候包括SMT版本。
Rcx:在数据中心设备中制作机架内连接
安费诺Rcxthe接口是几家制造商之间新出现的MSA,它提供了专门设计的高密度、低成本、无源铜缆连接器和布线系统,用于提供25Gb、50Gb和100Gb以太网应用的短距离(最多3米)的机架内连接。
产品设计目标包括提供更经济高效、简单和灵活的互连系统。Rcx设计不再需要一些组件(例如, EEPROM、散热器和导光管),并且不包括任何光学传输的规定。Rcx接口还旨在简化交换机、服务器和适配器卡的电气互连设计。模块化和灵活的设计,系统允许多电缆组件配置(单、双和四通道)以及多个拆分/分电缆配置,可适应广泛的互连应用。每个车道支持25Gb的信号传输。
Rcx1(单)电缆设计特点是在0.8mm的间距下拥有两个差分对,四个接地,和两个识别触点。Rcx2 (双车道)和Rcx4 (四车道)配置是Rcx1配置的倍数.电缆连接器屏蔽底部中央的机械键控插槽有效地防止连接器插错(防呆)或信道错位。
提供了广泛的Rcx插槽配置,包括1X2和1个SM,以及2X8等多个版本。根据特定的应用要求,堆叠2 x 8和联动1 x8插座也可以组合在几种配置中,以创建多行连接方式。Rcx连接器也可用于对贴应用(belly-to-belly).在电缆长度为3m时工作,无前向纠错( FEC),按照需要如果启用了适当的FEC协议,可以部署更长的缆线。
与传统的100G 的QSFP和SFP接口相比,Rcx通常用于机架内连接,接口要求面板背后的电路板较少,且沿着PCB边缘提供更高的线性信号密度。与QSFP的分支电缆相比,Rcx4的空间比传统的SFP+要少得多。Rcx接口连接器和线束组件目前在样品和预生产状态中，预计在17年Q3达到批量生产能力。
【摘自Bishop杂志，作者：Jim David-Amphenol High Speed Interconnects】
