FPGA实现100G光传送网的设计

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。

在单片FPGA中实现40G波长转换器设计

波长转换器(复用转发器)主要用于将多路低速客户侧信号汇集到高速波长上。它避免了为每一路客户侧低速信号分配独立的波长，因此，大大提高了WDM频谱效率。

业界分析师预测，到2013年，40G光端口应用会急剧增长。40GOTN设备越来越大的吞吐量迫切要求进一步改进FEC技术，以便能够将信号传送得更远。由于实现这些EFEC标准需要很大的逻辑容量，因此，在40Gbps速率时将通用客户端口、映射器、成帧器和EFEC集成到单片器件中难度很大。

然而，AlteraStratixIVGX系列经过规划，能够在单片器件中支持40G波长转换器功能，如图7所示。StratixIVGXFPGA支持各种数据、存储、TDM和视频协议的高效实现，包括GbE、光纤通道(1G、2G、4G)、SONET(OC-N)和SDH(STM-N)等，为这些需求提供所需要的逻辑密度和架构性能。所有列出的协议由Altera直接提供支持或者通过合作伙伴提供支持。

图7 使用StratixIVFPGA实现波长转换器

StratixIVGX系列提供32个具有时钟数据恢复(CDR)电路的收发器，数据速率从600Mbps到8.5Gbps，以及带有CDR的另外16个收发器，支持从600Mbps到6.5Gbps的数据速率。StratixIVGXFPGA具有530K逻辑单元(LE)，能够支持40G全波长转换器应用。表4列出了为OTN数据速率提供的StratixIVGX收发器支持。

表4 为OTN应用提供的StratixIVGX收发器协议数据速率

采用StratixIVGTFPGA进行100GOTN设计

最近制定标准的活动围绕100G光传送网OTN-4而进行。这些应用需要结合高速收发器和10G收发器来支持所需的吞吐量以及内核性能和逻辑密度，以便实现管理100G数据流量所需要的复杂处理功能。StratixIVGTFPGA支持客户侧10G光接口的直接连接，还可以直接连接至网络侧的100GCFP或者QSFP模块。这是非常重要的优点，因为它避免了使用外部PHY器件，大大降低了系统复杂度。表5列出了StratixIVGTFPGA支持的协议。

表5 为OTN应用提供的StratixIVGT收发器协议

而且，器件支持绑定接口，例如芯片至模块和芯片至芯片连接的MLD和SFI-S。因为ITU和OIF的标准还在不断发展，因此，设备生产商可以先开发早期版本的OTN-4波长转换器、转发器和再生器。图8显示了怎样采用StratixIVGT和GX器件实现LANOTN承载100GWAN系统。

图8 采用StratixIVFPGA实现LANOTN承载100GWAN系统

结论

Altera目前的40-nmFPGA系列产品结合其合作伙伴支撑系统，非常适合实现新出现的100GOTU4标准以及线路速率从2.5Gbps(OTU1)到10Gbps(OTU4)的传统OTN解决方案。Altera®FPGA涵盖了光传送网的所有应用，例如MSPP、P-OTN和运营商级以太网传送等。