采用StratixIVGTFPGA实现100G光传送网

物理层

IEEE为以太网定义了一组明确的物理层数据速率，并提供一组接口选择(电或者光)。以太网物理层在公共传送网上透明传输数据，使用透明GFP映射技术，将10GbEWAN等信号通过OTN传送，或者将1GbE信号通过SDH传送。以太网物理层业务是点对点的，总是采用标准数据速率。与以太网MAC层业务相比，它不够灵活，但是延时很低。

采用运营商级以太网标准支持OTN

以太网最初虽然是设计用在LAN环境中，但现在已经广泛应用在骨干网和城域网(MAN)中。以太网在多方面进行了改进，包括更高的比特率和长距离接口、基于以太网的接入网、虚拟网络、更新能力、骨干网供应商桥接、可靠的保护技术、QoS流量控制和流量调理等，因此，它能够作为网络运营商的承载网。此外，以太网很容易实现多点对多点链接，在现有点对点传送技术下，需要n×(n-1)/2路链接。

如图4所示，运营商级以太网将以太网从LAN扩展到WAN，尝试进入整个通信支撑系统中。其目的是为用户提供WAN技术将站点链接起来，其方式与运营商以前采用的ATM、帧中继和X.25技术相似。运营商级以太网不是LAN采用的以太网，例如，客户在桌面以及服务器房间中使用的以太网。



图4.运营商级以太网多协议标签

不久前刚开始从以太网向运营商级以太网传送技术的过渡。目前为止，ITU-T提供了构建基于以太网业务的运营商网络系统选择。ITU-T建议由传送承载以太网(EoT)，采用PDH、SDH或者OTN等传统的承载技术来进行传送。     

采用40G/100G以太网体系结构来支持OTN

IEEE802.3ba是正在为40Gbps和100Gbps开发的标准。现阶段的目标是：

■只支持全双工工作
■保留使用802.3MAC标准的802.3/以太网帧格式
■保留当前802.3标准的最小和最大帧长度
■MAC/PLS业务接口支持优于10-12的BER
■为OTN提供相应的支持
■支持40Gbps的MAC数据速率
■提供支持40-Gbps工作的物理层规范，包括：
●在SMF上大于10km
●在OM3MMF上大于100m
●在铜缆上大于10m
●在背板上大于1m
■支持100Gbps的MAC数据速率
■提供支持100-Gbps工作的物理层规范，包括：
●在SMF上大于40km
●在SMF上大于10km
●在OM3MMF上大于100m
●在铜缆上大于10m

如图5所示，该工程要在2010年中完成。业界对于100G的实施工作主要集中在传送网和以太网上。传送网和以太网标准在100Gbps速率等级上达成一致，这一过程从10G就开始了。



图5.以太网和光传送网从10Gbps就开始了融合

StratixIVFPGA为100GbEOTN设计铺平了道路

目前的业界发展趋势是使用WDM承载以太网进行数据包传送，通过IP/MPLS/以太网传送数据。Altera40-nmStratix?IVFPGA系列的定位非常适合满足100G以太网和传送系统设计的性能和系统带宽要求。StratixIVGTFPGA密度非常高，集成了在单片器件中实现100GbE/光纤通道/RPRMAC功能使用的11.3-Gbps收发器，以及OTN数据包前向纠错(FEC)、映射和成帧等关键处理功能。100GbE的OTU-4标准使用增强FEC(EFEC)，必须采用专用算法进行设计才能确保最大限度的发挥光带宽优势。由于其优异的架构性能，StratixIVFPGA能够处理EFEC功能，是OTN系统算法实现和测试的理想平台。图6显示了客户在设计100GbEOTN设备时怎样使用StratixIVGTFPGA来实现上面介绍的所有功能。



图6.100GOTN应用：LAN到WAN            

OTN以及对通用客户端口的需求

OTN含有各种光网络单元，是高效传送业务的基础。独立的语音、视频、数据和存储网络演进构成公共骨干网，由OTN为其提供服务。OTN设备必须能够将很多不同类型的业务(以太网、SONET/SDH、ESCON、光纤通道和视频)映射到这一公共骨干网中。

光设备生产商不断降低成本，采用跨平台元器件，因此，灵活映射各种客户侧端口的解决方案得到了应用。FPGA是实现“通用客户侧端口”的主要元件，可以配置支持各种客户侧接口。这样，单片器件能够高效用于多种应用中。

为OTN提供灵活的支持

Altera提供适用于OTN体系结构的全系列产品，如表2所示。

表2.Altera器件系列产品



随着应用的推广，OTN1和OTN2对成本和功耗越来越敏感。如表3所示，含有嵌入式收发器的AlteraArria?IIGXFPGA提供实现OTN1和OTN2波长转换器和交叉连接所需要的功能，具有很高的性价比和功效。

表3.为OTN应用提供的AlteraArriaIIGX收发器协议



相对于固定标准产品解决方案，灵活的ArriaIIGXFPGA具有以下优点：

■支持新出现的映射技术，例如，用于将GE映射到OTN所需要的ODU0等。
■可以配置支持各种客户侧接口，采用同一器件实现多种应用。
■只需要重新配置FPGA就可以在同一器件中支持多种FEC和EFEC技术。