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移动回传网技术和光纤互连可编程技术新动向

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  2011年4月12日消息,2011年3月26日~4月1日,在这乍暖还寒的季节,笔者应邀参加了在美国西海岸Santa Cruz小城举行的一个半导体技术峰会。本次会议共有Broadcom、Mentor Graphic、Xilinx、Altera、MIPS、Tensilica、Apache等20多家半导体企业与会。

移动数据时代的回传网技术

  全球移动IP流量,尤其是视频业务量正呈现出爆炸式增长趋势。据思科2011年1月公布的数据,2011年,全球移动IP流量每月为482PB,2013年每月将达2184PB,其中,视频业务量约占2/3。移动回传(Mobile Backhaul)正成为数据网络的重心(见图1和图2)。在中国,中国移动、中国电信和中国联通3大运营商已开展了3G移动回传试点,LTE回传也在规划中。

图1 多样化的移动回传网(图片来源于Altera)


 
图2 移动回传系统(图片来源于Altera)

  不过,在全球范围来看,包括运营成本、TDM和以太网传输设备(不含主要基础设施)资本支出在内的回传网花费,占运营商收入的比例越来越大,这将严重拖累运营商的利润。目前的挑战主要表现在:现有的回传网已无法适应网络需求的增长;虽然运营商的回传支出由于其用户组成和地区差异有所不同,但对回传的需求会更大;数据敏感型应用急剧增加。因此,运营商必须面对移动回传网容量的升级问题,几种选择技术如图3所示。

图3 运营商升级移动回传网容量的几种选择(图片来源于Net Events.tv)

  Tensilica首席技术官Chris Rowen表示,移动回传网扩容需要升级更加有效的无线电协议,如LTE或LTE Advanced;建设大量高密度的蜂窝,如macro、pico、femto;更多、更智能、低功耗的多标准基站半导体器件和软件;围绕视频内容进行优化,包括更好的编码、更多的高速缓存、新型视频内容的商业模式和厂商;使基站、回传网、互联骨干网和云计算之间的界限更模糊。

  博通(Broadcom)的网络交换产品营销总监Jim McKeon认为,iPhone和黑莓等用户对现有数据网络产生了强大冲击,且随着3G、4G网络的快速发展,移动回传网遭遇了严重的带宽瓶颈问题。传统TDM链路的低带宽已经难以满足高带宽用户的需求,因此,有必要从传统TDM链路向高带宽以太网进行无缝迁移。

  McKeon表示:“为解决高速移动回传网的带宽瓶颈,我们将以太网交换、时序处理器、流量管理器、BDF处理器、CES网关、CES成帧器及CES缓冲器等7个ASSP芯片,集成在一块40nm工艺的BCM56440 StrataXGS以太网交换芯片上,可将传统TDM网络带宽提高1000倍。”

  此外,博通还在3月23日宣布以3.13亿美元收购全球最大微波回传混合信号芯片厂商Provigent,这无疑增强了其移动回传网解决方案的实力(见图4)。

图4 博通在2G到4G移动回传网的解决方案

  Altera针对移动回传网的平台涵盖了从基站集(BTS Aggregation)、匹萨盒(Pizza Box)回传、回传集(Aggregation)到传输与移动核心网的多种技术(见图5)。

图5 Altera针对移动回传网的技术平台

背板光纤互连可编程技术的突破

  另外,Altera的IC工程副总裁Bradley Howe还介绍了正在开发、将于年底发布样品的光纤互连可编程器件。其可实现芯片至芯片、板卡至板卡、芯片至背板的光互连。

  现有的铜线互连在数据传输速率为10G~30Gbps时,信号损失会增大约3.5倍。在30Gbps时,电路板材料采用FR4与Megtron6相比,由信号损失产生的成本,前者是后者的5倍。在高速背板上,随着频率的增加,由铜线传输产生的信号眼图会急剧恶化。因此在实际电路设计中,必须要考虑到PCB板的问题。

  而光纤互连可编程器件可极大降低信号损失,解决信号完整性问题,增加传输距离,使布线更简单容易,并减少PCB成本。不过,尽管光互连可提供几乎无限大的带宽,但是现阶段的成本还很高。Howe表示,随着未来应用规模的增加,器件成本很快可以降低到经济型水平。

  对于光接口,收发器技术就显得特别关键了,其速率和信号完整性格外重要。Altera的28Gbps收发器可以满足这方面的要求。

  光纤互连可编程器件在100米传输距离内能取代可插拔光模块,线路卡功耗可降低70~80%,端口密度(20~50G)和带宽也分别提高了几个数量级(见图6)。

图6 Altera正在开发的光纤互连可编程器件的端口密度

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