Xilinx促进有线通信市场向 40G 和 100G 网络基础设施的迁移

　　继前一个十年的爆炸性增长之后，电信市场正在经历新一轮整合发展时期，因特网的需求仍在继续推动产业的创新。目前，家庭视频和高级商业服务业务的快速发展对全球电信网络的带宽提出了更大挑战。这一挑战始于网络接入边缘，并直接延伸到城域网络和核心网络。为了响应上述需求，运营商正在追求包括 40Gbps SONET (OC-768 和 OTU3) 以及 40GE 以太网在内的更高的端口速率。越来越多的运营商更是将瞄准了100GE端口速率。同时，IEEE 的高速串行 IO 工作组有关 40GE和 100GE  标准 (IEEE 802.3ba)的制定工作也已经接近尾声。

　　商业和经济的发展形势迫切地需要可扩展的、灵活的且高效益成本的技术解决方案，从而满足电信行业不断变化的需求和标准。为了跟上这些变化，加快超高带宽系统的部署，有线通信设备生产商正在从传统的专用集成电路（ASIC）和成品（ASSP）芯片转向可编程硬件平台和IP解决方案。

　　向 40GE 和 100GE 的发展

　　电信行业最新超高带宽标准将会影响到整个网络。这个网络即要支持目前产生利润的传统业务，同时还要满足运营商为降低运营成本而将核心网络升级为单个统一的基础设施的要求。为了保护网络免受黑客和灾难性故障的危害，加密和认证服务也成为强制性的要求。高级流量工程功能则可帮助生产商更高效地实现差异性的高质量端到端服务并更加易于实现收费和赢利。

　　到 2016 年，40GE 和100GE 系统有望达到 42 亿美元的年度营收额。对40GE 和 100GE等新的解决方案的最初需求主要来自大型数据和交换中心，但是最新的趋势表明，文件和存储虚拟化、高分辨率图像和视频等也需要更高速率的接口。

　　这些需求都对系统和硬件设计人员提出了多方面的挑战。他们开发的硬件在从 10G  至  40G  再到 100G 的迁移过程中，要能够满足 10G/100G 链路可靠运行的信号完整性要求。 除了必须支持多种连接协议，还要能够适应 100G 光学模块和媒体接入控制器（MAC）之间接口标准演化所带来的变化。 当然，为了获得尽可能大的市场份额、营收和利润，设计人员还必须能够将新产品快速推向市场。

　　可编程技术的经济效益

　　过去几年时间里，现场可编程门阵列（FPGA）在网络和电信系统开发中的角色大大扩展，不再是仅仅用于集成电路板上不同元器件之间的桥接逻辑。随着 FPGA 的发展推动半导体工艺技术结点从今天的 65nm 转向 40nm 甚至更小，基于 FPGA 的解决方案既提供了专用芯片解决方案所具有的功能、性能和灵活性，同时又大大降低了开发成本。与 ASSP 相比，对于无法等待成品解决方案而又希望保持竞争力的开发人员来说，FPGA 经常是唯一可选的解决方案。

　　随着 FPGA 器件成本不断降低以及密度和性能不断提高，今天的 FPGA 已经可以运行整个系统和子系统，适用的最终产品从最低端的 DSLAM 和以太网交换机直到最高端的核心路由器和 WDM 设备。设计人员不仅在系统原型中采用可编程器件，还在量产过程中越来越多地采用 FPGA 器件。这就是有线通信业务能够继续成为赛灵思 FPGA产品和解决方案最大市场的原因。过去几年时间里，来自有线通信市场的营收每年约为 6 亿美元，约占赛灵思总营业收入的35% 。 

　　赛灵思预计2008年其有线通信解决方案的市场产值将超过70亿美元，年增长率超过7%。赛灵思大量投资开发参考设计、IP 内核和软件工具，帮助有线通信系统开发人员将高性能  Virtex® 和低成本  Spartan®  系列  FPGA 集成到系统中。赛灵思有线通信解决方案支持范围广泛的应用，包括： 

　　• 网络传输市场：
　　o 核心层：  核心交换机、核心路由器、长途传输DWDM
　　o 城域层： 城域交换机、城域路由器、城域DWDM
　　o 边缘层： 接入/汇接交换机、边缘路由器、PON（无源光学网络）、DSLAM、无线回传

　　• 企业网络市场：
　　o 交换
　　o 安全

　　适用于 40G  和  100G 网络的低风险 FPGA 解决方案

　　得益于 Virtex-5 系列的模块化 ASMBL™  架构，赛灵思能够快速经济地开发出满足不同市场发展要求的 FPGA 产品。为帮助开发人员更快地开发 100G  网络原型并且快速推出满足市场增长需求的新产品，赛灵思公司推出了 Virtex-5 TXT FPGA 平台以及相关的支持性 IP 和开发工具。

　　Virtex-5 TXT FPGA 包括二款器件，提供丰富的逻辑单元和块 RAM 组合以及最高密度的高速收发器。Virtex-5 TXT 器件集成了多达48个 RocketIO™ 6.5Gbps 多速率收发器（数量达到 Virtex-5 FXT FPGA的2倍），可以提供构建网络桥接设备所需要的 600Gbps 总带宽。 由于这些器件基于与其它Virtex-5 FPGA平台同样的硬件模块，因此其中嵌入的收发器已经由赛灵思进行了完全的参数化提取，同时还经过了客户的现场验证。

　　Virtex-5 TXT FPGA 平台
　　器件代码 XC5VTX150T XC5VTX240T
　　逻辑片 (2)  23,200 37,440
　　逻辑单元 (3)  148,480 239,616
　　CLB触发器 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
　　数字时钟管理器 (DCM)  12 12
　　锁相环 6 6
　　最大单端引脚数 (4)  680 680
　　DSP48E 逻辑片  80 96
　　PCI Express Endpoint 模块  1 1
　　10/100/1000 Ethernet MAC 模块  4 4
　　RocketIO™ GTX 高速收发器  40 48
　　封装 (7,8) 面积   
 　　FFA 封装 (FF): 倒装片精细间距 BGA （1.0 mm 球栅间距)   
　　FF1156 35 x 35 mm 360 (40) 
　　FF1759 42.5 x 42.5 mm 680 (40) 680 (48)

　
　100GE MAC 作为系统接口桥接

　　赛灵思公司与电信行业的标准化组织以及其它 IP 和硬件供应商密切合作，提供支持 XAUI、 RXAUI、 Interlaken、 SONET、 ODN 以及其它多个有线标准的解决方案。赛灵思公司与 Sarance Technologies 公司共同推出业界第一个 100GE MAC 解决方案，可以利用 Virtex-5 FPGA 实现全功能 IEEE 802.3ba 的标准。目前，采用了两片Virtex-5 FXT FPGA、10个外部10Gbps PHY以及众多系统侧接口的该解决方案已经在第1层供应商硬件原型上运行。

　　采用了最新的 Virtex-5 TXT FPGA 平台的 100GE MAC-to-Interlaken 桥接解决方案在单片FPGA和三个外部多路SERDES 复用器内集成了全部功能，提供了一个风险极低的选择。 在具体设计中，内建于 GTX 收发器的赛灵思专用 64/66  和  64/67 编码/解码功能节约了近 1/5 的逻辑资源和功耗。

　　创新前沿

　　新推出的 Virtex-5 TXT FPGA 平台基于开发人员利用 Virtex-5 器件支持超高带宽系统的经验。2006年11月，作为全球第一例 100GbE 传输在实际生产网络上的应用案例，赛灵思 FPGA 器件在由 Finisar 公司、美国 Level3 通信公司、Internet 2 协会以及加州大学圣克鲁兹分校 （UCSC）联合举办的 SC06 国际会议上进行展示。Finisar公司与 美国 Level3 通信公司、Internet2 协会 以及加州大学圣克鲁兹分校（UCSC）共同合作，成功地在坦帕市(美国佛罗里达州) 和休斯顿市（美国德克萨斯州）之间的约 4000英里的 Level3 DWDM  网络上进行了 100GE 业务传输展示。赛灵思 FPGA 把所有十组电信号传输到十组 10Gbps XFP 光学收发器，然后将信号转换为光信号进行传输。光信号传送到 Infinera 的商业化 DTN 交换 WDM 系统，然后再进入到 Level3 网络。

　　2008年6月，电信巨头 Comcast 公司宣布利用业界首个100GbE 路由器接口在其现有骨干基础设施（Philadelphia  和  McLean 之间）上成功完成一项 100GbE 技术测试。该系统同样的采用了Sarance Technologies 公司运行在 Virtex-5 FXT FPGA 上的高速以太网IP内核 (HSEC) 。目前该内核现在可运行在 Virtex-5 TXT 平台。

　　总结

　　可编程系统解决方案为开发范围广泛的有线电信应用提供了一种低成本、低风险的途径。FPGA构造的性能已经可以支持最高性能达 100Gbps的应用。 做为全球可编程逻辑解决方案领导厂商，赛灵思公司密切关注客户和市场要求，通过研发硬件器件、软件和 FPGA IP 在适当的时间提供适当的解决方案，为有线电信行业向 100GE 迈进提供所需要的规模经济效应和灵活性，同时帮助提供服务提供的质量。