光互联,什么是光互联

光互联,什么是光互联

随着数字化的进程，数据的处理、存储和传输得到了飞速的发展。高带宽的需求使得短距互联成了系统发展的瓶颈。受损耗和串扰等因素的影响，基于铜线的电互联的高带宽情况下的传输距离受到了限制，成本也随之上升。而且过多的电缆也会增加系统的重量和布线的复杂度。与电互连相比，基于多模光纤的光互连具有高带宽、低损耗、无串扰和匹配及电磁兼容等问题，而开始广泛地应用于机柜间、框架间和板间的高速互连。

图1是基于误码率小于10-12吉比特以太网联接模型的传输距离与带宽的关系曲线，光纤是500MHz.km,50/125vm多模光纤.可以看出,在2.5Gbps速率下传输距离可以达到300米;而在3.75Gbps速率下可以达到50m.并行光互连通过多根光线并行传输,可以在高比特率的速率下实现较远距离的传输,.这就是为可采用并行光互连的一个原因。

图1 传输距离与传输速率的关系

并行光互连通过并行光模块和带状光缆来实现.并行光模块是基于VCSEL阵列和PIN阵列,波长850nm,适合多模光纤50/125vm和62.5/125vm. 封装上其电接口采用标准的 MegArray连接器,光接口采用标准的MTP/MPO带状光缆. 目前比较通用的并行光模块有4路收发一体和12路收发分离模块。

与并行光收发模块对应的是带状光纤技术。带状光缆是随着光纤通信系统用户网络工程的发展而产生的一种新型光缆，它将多根一次涂层光纤集成在一条丙烯酸树酯固化封装的薄带上，由多条直径６２．５／１２５μｍ左右的光纤组成。光纤间距约２５０μｍ，带的厚度约３００μｍ，宽度约１～３ｍｍ。带状光纤具有密度高、体积小、传输容量大等特点。

因为不需要做铜线一样的屏蔽，带状光纤比铜缆体积小得多，因此是密集信号连接的理想介质。事实上，在骨干网路由器的核心背板上，普遍采用这种高密度的光纤互联技术。甚至有人就此提出“空分交换”的概念。

同样利用光纤之间无串扰的特性，近年来出现了光背板的技术，可以将具有各种复杂连接方式的光纤压制到一块很薄的塑料板上。从而大大减少互联的空间。

除了采用光纤连接方式，光互联还可以采用其他的方式。

1.光底板技术就是在传统的印刷电路板中加入一个光通讯层，用光波导取代传统的ＰＣＢ铜钱，从而解决高频ＰＣＢ布线的传统难题。未来的电路板将是一种印刷电路板和印刷光路板?ＰＯＢ　的复合体。目前光底板技术已经有实验原型。阻止这种技术普及的主要原因并不是技术上的困难，而是光电转换器件还不能和各种ＣＰＵ芯片直接集成在一起。独立的光电转换器件增加了系统的成本和复杂度。

2.自由空间光互联不依靠传输介质，直接利用自由空间和透镜／反射镜将两个芯片用光束连接起来。理论上由于不受Ｉ／Ｏ引脚的限制，自由空间光互联可以把芯片之间的数据交换速率提高上千倍。自由空间光互联中微镜是一个核心的技术，通过调整微镜，甚至可以动态改变芯片之间的连接结构。目前已经有利用ＶＣＳＥＬ阵列和微镜技术的三维自由空间光互联实验系统。光互联同样也可以进入到芯片内部。集成光路是近年来在通信领域发展迅速的一种技术。尽管目前集成光路还限于集成光栅、光波导、光开关等“纯”光的功能，但随着集成电路芯片主频的提高，本来在芯片内部的短距离也将变成相对的长距离，将光互联应用到集成电路芯片内部的趋势也不可避免，尽管这一过程可能还要１０到１５年。

未来光互联将会在高性能计算机系统中无处不在。Ｐｒｉｍａｒｉｏｎ公司对未来计算机芯片有一个大胆的预言：未来的芯片将不再有密布的引脚，只有电源引脚和光纤输入／输出接口。所有的数据交换都将通过光接口来完成。