Xilinx促進有線通信市場向 40G 和 100G 網絡基礎設施的遷移

　　繼前一個十年的爆炸性增長之后，電信市場正在經歷新一輪整合發(fā)展時期，因特網的需求仍在繼續(xù)推動產業(yè)的創(chuàng)新。目前，家庭視頻和高級商業(yè)服務業(yè)務的快速發(fā)展對全球電信網絡的帶寬提出了更大挑戰(zhàn)。這一挑戰(zhàn)始于網絡接入邊緣，并直接延伸到城域網絡和核心網絡。為了響應上述需求，運營商正在追求包括 40Gbps SONET (OC-768 和 OTU3) 以及 40GE 以太網在內的更高的端口速率。越來越多的運營商更是將瞄準了100GE端口速率。同時，IEEE 的高速串行 IO 工作組有關 40GE和 100GE  標準 (IEEE 802.3ba)的制定工作也已經接近尾聲。

　　商業(yè)和經濟的發(fā)展形勢迫切地需要可擴展的、靈活的且高效益成本的技術解決方案，從而滿足電信行業(yè)不斷變化的需求和標準。為了跟上這些變化，加快超高帶寬系統(tǒng)的部署，有線通信設備生產商正在從傳統(tǒng)的專用集成電路（ASIC）和成品（ASSP）芯片轉向可編程硬件平臺和IP解決方案。

　　向 40GE 和 100GE 的發(fā)展

　　電信行業(yè)最新超高帶寬標準將會影響到整個網絡。這個網絡即要支持目前產生利潤的傳統(tǒng)業(yè)務，同時還要滿足運營商為降低運營成本而將核心網絡升級為單個統(tǒng)一的基礎設施的要求。為了保護網絡免受黑客和災難性故障的危害，加密和認證服務也成為強制性的要求。高級流量工程功能則可幫助生產商更高效地實現差異性的高質量端到端服務并更加易于實現收費和贏利。

　　到 2016 年，40GE 和100GE 系統(tǒng)有望達到 42 億美元的年度營收額。對40GE 和 100GE等新的解決方案的最初需求主要來自大型數據和交換中心，但是最新的趨勢表明，文件和存儲虛擬化、高分辨率圖像和視頻等也需要更高速率的接口。

　　這些需求都對系統(tǒng)和硬件設計人員提出了多方面的挑戰(zhàn)。他們開發(fā)的硬件在從 10G  至  40G  再到 100G 的遷移過程中，要能夠滿足 10G/100G 鏈路可靠運行的信號完整性要求。 除了必須支持多種連接協議，還要能夠適應 100G 光學模塊和媒體接入控制器（MAC）之間接口標準演化所帶來的變化。 當然，為了獲得盡可能大的市場份額、營收和利潤，設計人員還必須能夠將新產品快速推向市場。

　　可編程技術的經濟效益

　　過去幾年時間里，現場可編程門陣列（FPGA）在網絡和電信系統(tǒng)開發(fā)中的角色大大擴展，不再是僅僅用于集成電路板上不同元器件之間的橋接邏輯。隨著 FPGA 的發(fā)展推動半導體工藝技術結點從今天的 65nm 轉向 40nm 甚至更小，基于 FPGA 的解決方案既提供了專用芯片解決方案所具有的功能、性能和靈活性，同時又大大降低了開發(fā)成本。與 ASSP 相比，對于無法等待成品解決方案而又希望保持競爭力的開發(fā)人員來說，FPGA 經常是唯一可選的解決方案。

　　隨著 FPGA 器件成本不斷降低以及密度和性能不斷提高，今天的 FPGA 已經可以運行整個系統(tǒng)和子系統(tǒng)，適用的最終產品從最低端的 DSLAM 和以太網交換機直到最高端的核心路由器和 WDM 設備。設計人員不僅在系統(tǒng)原型中采用可編程器件，還在量產過程中越來越多地采用 FPGA 器件。這就是有線通信業(yè)務能夠繼續(xù)成為賽靈思 FPGA產品和解決方案最大市場的原因。過去幾年時間里，來自有線通信市場的營收每年約為 6 億美元，約占賽靈思總營業(yè)收入的35% 。 

　　賽靈思預計2008年其有線通信解決方案的市場產值將超過70億美元，年增長率超過7%。賽靈思大量投資開發(fā)參考設計、IP 內核和軟件工具，幫助有線通信系統(tǒng)開發(fā)人員將高性能  Virtex® 和低成本  Spartan®  系列  FPGA 集成到系統(tǒng)中。賽靈思有線通信解決方案支持范圍廣泛的應用，包括： 

　　• 網絡傳輸市場：
　　o 核心層：  核心交換機、核心路由器、長途傳輸DWDM
　　o 城域層： 城域交換機、城域路由器、城域DWDM
　　o 邊緣層： 接入/匯接交換機、邊緣路由器、PON（無源光學網絡）、DSLAM、無線回傳

　　• 企業(yè)網絡市場：
　　o 交換
　　o 安全

　　適用于 40G  和  100G 網絡的低風險 FPGA 解決方案

　　得益于 Virtex-5 系列的模塊化 ASMBL™  架構，賽靈思能夠快速經濟地開發(fā)出滿足不同市場發(fā)展要求的 FPGA 產品。為幫助開發(fā)人員更快地開發(fā) 100G  網絡原型并且快速推出滿足市場增長需求的新產品，賽靈思公司推出了 Virtex-5 TXT FPGA 平臺以及相關的支持性 IP 和開發(fā)工具。

　　Virtex-5 TXT FPGA 包括二款器件，提供豐富的邏輯單元和塊 RAM 組合以及最高密度的高速收發(fā)器。Virtex-5 TXT 器件集成了多達48個 RocketIO™ 6.5Gbps 多速率收發(fā)器（數量達到 Virtex-5 FXT FPGA的2倍），可以提供構建網絡橋接設備所需要的 600Gbps 總帶寬。 由于這些器件基于與其它Virtex-5 FPGA平臺同樣的硬件模塊，因此其中嵌入的收發(fā)器已經由賽靈思進行了完全的參數化提取，同時還經過了客戶的現場驗證。

　　Virtex-5 TXT FPGA 平臺
　　器件代碼 XC5VTX150T XC5VTX240T
　　邏輯片 (2)  23,200 37,440
　　邏輯單元 (3)  148,480 239,616
　　CLB觸發(fā)器 92,800 149,760
　　最大分布式RAM (Kbits)  1,500 2,400
　　Block RAM/FIFO w/ECC (36kbits each)  228 324
　　Total Block RAM (kbits)  8,208 11,664
　　數字時鐘管理器 (DCM)  12 12
　　鎖相環(huán) 6 6
　　最大單端引腳數 (4)  680 680
　　DSP48E 邏輯片  80 96
　　PCI Express Endpoint 模塊  1 1
　　10/100/1000 Ethernet MAC 模塊  4 4
　　RocketIO™ GTX 高速收發(fā)器  40 48
　　封裝 (7,8) 面積   
 　　FFA 封裝 (FF): 倒裝片精細間距 BGA （1.0 mm 球柵間距)   
　　FF1156 35 x 35 mm 360 (40) 
　　FF1759 42.5 x 42.5 mm 680 (40) 680 (48)

　
　100GE MAC 作為系統(tǒng)接口橋接

　　賽靈思公司與電信行業(yè)的標準化組織以及其它 IP 和硬件供應商密切合作，提供支持 XAUI、 RXAUI、 Interlaken、 SONET、 ODN 以及其它多個有線標準的解決方案。賽靈思公司與 Sarance Technologies 公司共同推出業(yè)界第一個 100GE MAC 解決方案，可以利用 Virtex-5 FPGA 實現全功能 IEEE 802.3ba 的標準。目前，采用了兩片Virtex-5 FXT FPGA、10個外部10Gbps PHY以及眾多系統(tǒng)側接口的該解決方案已經在第1層供應商硬件原型上運行。

　　采用了最新的 Virtex-5 TXT FPGA 平臺的 100GE MAC-to-Interlaken 橋接解決方案在單片FPGA和三個外部多路SERDES 復用器內集成了全部功能，提供了一個風險極低的選擇。 在具體設計中，內建于 GTX 收發(fā)器的賽靈思專用 64/66  和  64/67 編碼/解碼功能節(jié)約了近 1/5 的邏輯資源和功耗。

　　創(chuàng)新前沿

　　新推出的 Virtex-5 TXT FPGA 平臺基于開發(fā)人員利用 Virtex-5 器件支持超高帶寬系統(tǒng)的經驗。2006年11月，作為全球第一例 100GbE 傳輸在實際生產網絡上的應用案例，賽靈思 FPGA 器件在由 Finisar 公司、美國 Level3 通信公司、Internet 2 協會以及加州大學圣克魯茲分校 （UCSC）聯合舉辦的 SC06 國際會議上進行展示。Finisar公司與 美國 Level3 通信公司、Internet2 協會 以及加州大學圣克魯茲分校（UCSC）共同合作，成功地在坦帕市(美國佛羅里達州) 和休斯頓市（美國德克薩斯州）之間的約 4000英里的 Level3 DWDM  網絡上進行了 100GE 業(yè)務傳輸展示。賽靈思 FPGA 把所有十組電信號傳輸到十組 10Gbps XFP 光學收發(fā)器，然后將信號轉換為光信號進行傳輸。光信號傳送到 Infinera 的商業(yè)化 DTN 交換 WDM 系統(tǒng)，然后再進入到 Level3 網絡。

　　2008年6月，電信巨頭 Comcast 公司宣布利用業(yè)界首個100GbE 路由器接口在其現有骨干基礎設施（Philadelphia  和  McLean 之間）上成功完成一項 100GbE 技術測試。該系統(tǒng)同樣的采用了Sarance Technologies 公司運行在 Virtex-5 FXT FPGA 上的高速以太網IP內核 (HSEC) 。目前該內核現在可運行在 Virtex-5 TXT 平臺。

　　總結

　　可編程系統(tǒng)解決方案為開發(fā)范圍廣泛的有線電信應用提供了一種低成本、低風險的途徑。FPGA構造的性能已經可以支持最高性能達 100Gbps的應用。 做為全球可編程邏輯解決方案領導廠商，賽靈思公司密切關注客戶和市場要求，通過研發(fā)硬件器件、軟件和 FPGA IP 在適當的時間提供適當的解決方案，為有線電信行業(yè)向 100GE 邁進提供所需要的規(guī)模經濟效應和靈活性，同時幫助提供服務提供的質量。