Interlaken原理

Interlaken原理随着通信电子技术的高速发展，芯片间的数据交换速度越来越快，目前已经迈进100Gbps时代，传统的SPI4.2或XAUI总线由于自身的局限性，不能扩展到10Gbps以上。SPI4.2采用低速并行总线，如要向更高速度扩展的话，势必会增加更多的引脚，因而需要大面积的PCB走线，使硬件设计更加复杂；而XAUI总线无法对数据包流实行信道化，无法实现QOS特性。基于以上情况，Cisco和Cortina两家公司共同推出Interlaken总线。Interlaken总线在使用上非常灵活，总线容量在理论上不存在上限，可根据用户需求自行调节，数据采用64B/67B编码方式，主要应用于10Gbps端口的MAC、OC-768SONETframer、下一代100Gb以太网集成电路和100GbpsSwitchfabric与包处理器。Interlaken总线主要用于板内传输，由于Interlaken总线上没有FEC模块，所以不适合背板传输(背板传输主要使用10GBASE-KR总线，后续会单独介绍)。♦Interlaken总线物理结构1).TX_Data[n:0]_P/N：数据发送通道，CML电平差分信号，每对差分线速率为1-6.25Gbps，总线上数据通道差分线的对数n，可以根据实际需要自行设定。2).TX_FC_CLK：数据发送通道带外流控参考时钟，LVCMOS电平单端信号。3).TX_FC_SYNC：数据发送通道带外流控同步信号，LVCMOS电平单端信号。4).TX_FC_DATA：数据发送通道带外流控数据信号，LVCMOS电平单端信号。5).RX_Data[n:0]_P/N：数据接收通道，CML电平差分信号，每对差分线速率为1-6.25Gbps，总线上数据通道差分线的对数n，可以根据实际需要自行设定。6).RX_FC_CLK：数据接收通道带外流控参考时钟，LVCMOS电平单端信号。7).RX_FC_SYNC：数据接收通道带外流控同步信号，LVCMOS电平单端信号。8).RX_FC_DATA：数据接收通道带外流控数据信号，LVCMOS电平单端信号。数据通道上采用时钟内嵌技术，将时钟信息嵌入到数据中，在接收端，通过芯片内部的PLL电路来恢复出时钟。♦Interlaken总线的特点1).可扩展性好Interlaken具有在不同数量的通道上运行的能力，从而可实现其扩展性。Interlaken接口可使用任意数量的串行链接（或“通道”）。有效带宽与通道数量直接相关。如下图所示。2/4/8条Interlaken通道的带宽分别为10Gbps/20Gbps/40Gbps。Interlaken接口的有效带宽还与各通道比特率直接成比例。例如，若通道数相同，3.125Gbps端口可承载6.25Gbps端口一半的有效载荷。Interlaken是一个非常易于扩展的接口。例如，容量为40Gbps的IC可使用8通道与其它的40GbpsIC连接，使用4通道与20GbpsIC连接，以及使用2通道与10Gbps设备连接。因此，不同容量的IC可实现互操作，从而实现后向兼容。如下图所示。2).灵活性大Interlaken可在不同数量的通道上运行，为器件互连提供高度的灵活性。单个物理接口中不同容量的IC可分成多个低速的物理接口。例如，8个物理通道可组成一个40Gbps接口、2个20Gbps接口，或4个10Gbps接口。因此，根据该示例，高带宽的IC可连接至多个低带宽IC，从而增加系统的端口数量。如下图所示。♦Interlaken总线的流控技术数据包接口所需的另一个重要工具是背压或流量控制。由于Interlaken一般与线接口异步运行，且为许多通道承载数据包，因此，为防止缓冲器溢出，实现板载设备之间的速率匹配，必须进行某种流量控制。Interlaken提供简单的开关指示（通常称为Xon/Xoff），指示传输端何时停止发送数据包。Interlaken终端设备一般都带有单通道缓冲器，并具有可编程的流量控制阈值。当缓冲器被填充至高于其阈值时，终端设备将Xoff发送至Interlaken源设备，指示该情况。此时，源设备停止向该通道发送通信量。类似地，一旦缓冲器排空至低于其阈值，终端设备向Interlaken源设备发送Xon，指示源设备再次开始向该通道发送通信量。在设置缓冲器大小和阈值时，必须考虑通道速率、流量控制延时、源调度响应和其它因素。如果阈值与缓冲器深度正确设置，将不会有数据包丢失在终端设备中，线路始终得到充分利用。Interlaken有两种方法发送Xon/Xoff流量控制信息。带内流量控制和带外流量控制。带内流量控制是在突发控制字中执行，一般用于源设备与终端设备位于相同设备时的双向应用。如下图所示。带外流量控制在简单的3-位总线上执行。当应用为单向时，或源设备与终端设备不在同一设备中时，该控制更为有效。如下图所示。FC_SYNC是流控同步信号，高电平有效，表示一个流控的开始。