VPX标准与更快的结构保持同步

作者：BOB SULLIVAN，IVAN STRAZNICKY

自1981年成立以来，VME一直是嵌入式市场的主要总线架构，自20世纪80年代末以来，VME一直是该市场的国防和航空航天领域的主要总线架构。从 1981 年到 2003 年，性能从 40 MBps 增加到 320 MBps 提高了八倍。性能的提高来自架构改进，但从根本上说，时钟速度保持不变。如今，随着 VPX 及其支持串行结构（如 PCI Express （PCIe）、串行快速 IO、千兆和万兆以太网 （GbE） 以及 InfiniBand）的能力，人们不断推动确保背板具有支持这些结构的下一个、最快变体所需的速度和带宽。

此外，在商业市场的推动下，织物速度正在快速增长。这种变化正在以比过去更快的速度发生。以太网、PCIe 和串行 RapidIO 都在向更快的速度迁移，部分原因是为支持云计算和所谓的“物联网”而开发的处理基础设施。即使是最普通的设备也连接到互联网，互联网骨干网需要处理的数据量将继续快速增长。虽然军用市场太小，无法成为串行织物的市场驱动力，但它可以从由此产生的性能改进中受益。

织物速度的提高令人印象深刻。第一个 VPX 板使用 3.125 Gbaud 的串行快速IO 进行发送/接收对。如今，VPX 板和背板的出货速度为 5 或 6.25 Gbaud。图1是标准柯蒂斯-赖特6.25格波OpenVPX背板的示例;这个是16插槽。在两到三年内，预计VPX板将以10 Gbaud的速度发货。在不到十年的时间里，背板串行互连的速度将提高3倍。

为了跟上这种变化的步伐，开放标准正在不断发展。我们已经看到 PCIe 从第 1 代发展到第 2 代（5 Gbaud），很快将进入第 3 代（8 Gbaud）。我们已经看到串行快速IO从第1代（3.25千兆字节）发展到第2代（5和6.25千兆字节）。串行RapidIO的下一个变体，Gen 10GxN（10 Gbaud）最近已经宣布，预计将在今年年底或明年年初完成。在以太网方面，我们已经从 1 GbE 发展到 10 GbE，现在在我们的行业中越来越突出。40 GbE已经开始出现在商业领域的应用中，毫不奇怪，军事客户和供应商也开始关注它。40 GbE 使用 10 Gbaud 信令，因此它具有与 10GxN 串行快速IO 相同的物理 SERDES 信令。展望未来，100 GbE将在未来一年半内进入商业领域，并将在一段时间后出现在军事市场。一个版本的 100 GbE 使用 10 Gbaud 信令，另一个版本使用 25 Gbaud 信令。

这一切对变频器和开放型真空工 （VITA 65） 意味着什么？有很多值得乐观的地方，仔细看看VITA 65和VITA 68标准就会发现这一点。

在开放式VPX中安装

OpenVPX的天才之处在于它与特定的结构技术或连接器集无关。它通过使用型材支持多种结构和速度。随着新型面料的出现并在市场上获得动力，它们可以被添加到当前已经支持的面料列表中。

连接器也是如此。打开 VPX 调用 VITA 46，它指定 TE 连接多GIG RT 连接器。但是，已经有人正在努力允许使用替代的VPX连接器，例如VITA 60（安费诺）和VITA 63（超电子）。如果需要较新的连接器使 VPX 超过 10 Gbaud，那么这也可以在 VITA 65 中引用。挑战在于此连接器的封装是否与现有 VPX 连接器不兼容。如今，TE 连接、安费诺和超电子集成连接器的占地面积可互换，但不能互换。也就是说，它们使用相同的PCB封装，因此PCB可以支持所有三个连接器，但设计人员必须在背板和模块上使用相同的制造商。可以想象，未来的引脚兼容VPX连接器将能够实现每个差分对20至25 Gbaud。

VITA 68 提高渠道合规性

VITA 68（VPX 合规性通道）工作组致力于通道合规性或信号完整性。该工作组正在制定一项新的标准草案，以定义VPX背板上高速串行管道的通道合规性。初步仿真表明，使用当前的 VPX 连接器，许多协议可以以高达 10 Gbaud 的速度运行。为了支持这一努力，VITA 68工作组成立了一个有限责任公司，由VITA成员公司（包括集成商，供应商和连接器制造商）提供。

最初的计划包括以 1、2.5、3.125、5、6.25 和 10 Gbaud 速率对背板通道进行仿真和测试，通道参数基于 IEEE 10GBASE-KR，以及模拟完整的端到端通道，包括模块 Tx 通道、背板通道和模块 Rx 通道，适用于多种结构：用于 2.5 和 5 Gbaud 的 Gen 1/2 PCIe，用于 5 和 6.25 Gbaud 的第 1/2 代串行快速IO， 和以太网，每个差分对 1 Gbaud 和 10 Gbaud。未来的计划包括模拟用于 8 Gbaud 的第 3 代 PCIe、用于 10 Gbaud SDR 的第 3 代串行快速IO、DDR 以及用于 2.5、5 和 10 Gbaud 的 QDR InfiniBand 变体。图 2 显示了柯蒂斯-赖特在 VPX 背板上针对 10GBASE-KR、10 千兆以太网的 10 GBaud 插入损耗与串扰比 （ICR） 的仿真结果。这是VITA 68中利用的几个10GBASE-KR信号完整性标准之一。

图 2： 10GBASE-KR VPX 插入损耗与串扰比 （ICR）

VITA 68 将使用 VPX 连接器为背板通道的不同速度等级指定多个信号完整性参数。这将允许兼容的背板设计与使用各种结构类型和不同结构速度的兼容模块进行互操作，直至背板的额定速度等级。这些仿真的结果将告知用户使用标准 VPX 连接器和连接器 3D 封装的速度。仿真将告诉哪些协议将最有效，以及它们将以多快的速度通过我们当前的VPX背板技术。仿真将展示随着连接器和背板速度的提高，以支持新的结构变体，会发生什么。今天，低速的Gen 1变体，高达约3.125 Gbaud，效果很好。如果模块和背板设计得当，目前运行第2代串行RapidIO和Gen 2 PCIe不会出现任何问题。但是VITA 68将随着波特率的增加而确保信号完整性互操作性，并且模拟将帮助了解随着技术超越第2代速率以支持即将到来的第3代8至10 Gbaud下一代变体，会发生什么。

VITA 65 和 68 可提升 VPX 信号速度

在VPX标准及其生态系统发展的这一点上，行业在连接器类型和结构速度方面的最终发展还有待观察。但是，可以肯定的是，在某些时候，该行业将使用光纤连接器。首次定义 VPX 时，通过 MULTIGIG RT 连接器可实现带宽的原始期望值为 5 或 6 Gbaud。但是，通过仔细的设计、布局和布线，我们当前的连接器组似乎可以达到高达 10 Gbaud 的速度。VSO 结构化 VPX 和 OpenVPX 的方式具有真正的远见卓识，一旦成功验证，就可以根据需要向 VITA 65 添加新协议。这与新的通道合规性规范一起，有望在未来几年内使我们达到10 Gbaud信令。

审核编辑：郭婷