光互聯(lián),什么是光互聯(lián)

隨著數(shù)字化的進(jìn)程，數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)玫搅孙w速的發(fā)展。高帶寬的需求使得短距互聯(lián)成了系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。受損耗和串?dāng)_等因素的影響，基于銅線的電互聯(lián)的高帶寬情況下的傳輸距離受到了限制，成本也隨之上升。而且過(guò)多的電纜也會(huì)增加系統(tǒng)的重量和布線的復(fù)雜度。與電互連相比，基于多模光纖的光互連具有高帶寬、低損耗、無(wú)串?dāng)_和匹配及電磁兼容等問(wèn)題，而開始廣泛地應(yīng)用于機(jī)柜間、框架間和板間的高速互連。

圖1是基于誤碼率小于10-12吉比特以太網(wǎng)聯(lián)接模型的傳輸距離與帶寬的關(guān)系曲線，光纖是500MHz.km,50/125vm多模光纖.可以看出,在2.5Gbps速率下傳輸距離可以達(dá)到300米;而在3.75Gbps速率下可以達(dá)到50m.并行光互連通過(guò)多根光線并行傳輸,可以在高比特率的速率下實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳輸,.這就是為可采用并行光互連的一個(gè)原因。

圖1 傳輸距離與傳輸速率的關(guān)系

并行光互連通過(guò)并行光模塊和帶狀光纜來(lái)實(shí)現(xiàn).并行光模塊是基于VCSEL陣列和PIN陣列,波長(zhǎng)850nm,適合多模光纖50/125vm和62.5/125vm. 封裝上其電接口采用標(biāo)準(zhǔn)的 MegArray連接器,光接口采用標(biāo)準(zhǔn)的MTP/MPO帶狀光纜. 目前比較通用的并行光模塊有4路收發(fā)一體和12路收發(fā)分離模塊。

與并行光收發(fā)模塊對(duì)應(yīng)的是帶狀光纖技術(shù)。帶狀光纜是隨著光纖通信系統(tǒng)用戶網(wǎng)絡(luò)工程的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型光纜，它將多根一次涂層光纖集成在一條丙烯酸樹酯固化封裝的薄帶上，由多條直徑６２．５／１２５μｍ左右的光纖組成。光纖間距約２５０μｍ，帶的厚度約３００μｍ，寬度約１～３ｍｍ。帶狀光纖具有密度高、體積小、傳輸容量大等特點(diǎn)。

因?yàn)椴恍枰鲢~線一樣的屏蔽，帶狀光纖比銅纜體積小得多，因此是密集信號(hào)連接的理想介質(zhì)。事實(shí)上，在骨干網(wǎng)路由器的核心背板上，普遍采用這種高密度的光纖互聯(lián)技術(shù)。甚至有人就此提出“空分交換”的概念。

同樣利用光纖之間無(wú)串?dāng)_的特性，近年來(lái)出現(xiàn)了光背板的技術(shù)，可以將具有各種復(fù)雜連接方式的光纖壓制到一塊很薄的塑料板上。從而大大減少互聯(lián)的空間。

除了采用光纖連接方式，光互聯(lián)還可以采用其他的方式。

1.光底板技術(shù)就是在傳統(tǒng)的印刷電路板中加入一個(gè)光通訊層，用光波導(dǎo)取代傳統(tǒng)的ＰＣＢ銅錢，從而解決高頻ＰＣＢ布線的傳統(tǒng)難題。未來(lái)的電路板將是一種印刷電路板和印刷光路板?ＰＯＢ　的復(fù)合體。目前光底板技術(shù)已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)原型。阻止這種技術(shù)普及的主要原因并不是技術(shù)上的困難，而是光電轉(zhuǎn)換器件還不能和各種ＣＰＵ芯片直接集成在一起。獨(dú)立的光電轉(zhuǎn)換器件增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。

2.自由空間光互聯(lián)不依靠傳輸介質(zhì)，直接利用自由空間和透鏡／反射鏡將兩個(gè)芯片用光束連接起來(lái)。理論上由于不受Ｉ／Ｏ引腳的限制，自由空間光互聯(lián)可以把芯片之間的數(shù)據(jù)交換速率提高上千倍。自由空間光互聯(lián)中微鏡是一個(gè)核心的技術(shù)，通過(guò)調(diào)整微鏡，甚至可以動(dòng)態(tài)改變芯片之間的連接結(jié)構(gòu)。目前已經(jīng)有利用ＶＣＳＥＬ陣列和微鏡技術(shù)的三維自由空間光互聯(lián)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。光互聯(lián)同樣也可以進(jìn)入到芯片內(nèi)部。集成光路是近年來(lái)在通信領(lǐng)域發(fā)展迅速的一種技術(shù)。盡管目前集成光路還限于集成光柵、光波導(dǎo)、光開關(guān)等“純”光的功能，但隨著集成電路芯片主頻的提高，本來(lái)在芯片內(nèi)部的短距離也將變成相對(duì)的長(zhǎng)距離，將光互聯(lián)應(yīng)用到集成電路芯片內(nèi)部的趨勢(shì)也不可避免，盡管這一過(guò)程可能還要１０到１５年。

未來(lái)光互聯(lián)將會(huì)在高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中無(wú)處不在。Ｐｒｉｍａｒｉｏｎ公司對(duì)未來(lái)計(jì)算機(jī)芯片有一個(gè)大膽的預(yù)言：未來(lái)的芯片將不再有密布的引腳，只有電源引腳和光纖輸入／輸出接口。所有的數(shù)據(jù)交換都將通過(guò)光接口來(lái)完成。