简介

随着1998年数位千禧年著作权法案（Digital Millennium Copyright Act of 1998）第二编的通过，美国的线上服务提供商推出了一个针对侵犯版权的「安全港」，据此服务提供商可以将正版的音乐（不久后将是视频）传送（streaming）给客户。第二编也被称为「网路著作权侵害责任限制法」（Online Copyright Infringement Liability Limitation Act，OCILLA），为线上服务供应商（OSP）提供了针对其用户间接侵犯版权的额外保护。这个及其他类似的全球立法结合最近部署可提供超过100Mbps传输速率的DOCSIS 3.0宽频电缆数据机，导致了网路流量的爆炸。串流视讯和下载音乐正在迅速取代影片店和CD的销售。为因应此趋势，必须有更高的频寛。

服务供应商正在迅速扩大他们的容量，这一切所需的传输互传频寛—10G乙太网交换器和伺服器互连已经非常普遍。由于资料传输速率超过了10Gbps，要保持讯号的完整性以及管理日益增加的电力需求正变得越来越困难。要执行更快的速度，就需要更多的电力。要在同一距离执行更快的速度，就需要主动电路或特殊材料。那么，有没有适合这种转换升级的解决方案呢？

光互连和替代品

在许多高速资料应用中，都有一个ASIC或FPGA在完成处理或交换。实例包括整合了连接结构和防火墙的交换器，它采用深度封包检测技术，这里吞吐能力是主要的设计关注。这些类型的系统互连通常是位于靠近设备背面的连接电缆的光纤模组。直到最近，大多数ASIC或FPGA都不能直接提供内建的10G乙太网连接，所以一个物理层设备（PHY）采用了汇聚多个通道的较慢资料（XAUI）来达到10G乙太网标准。这使得设计人员能够在其印刷电路板（PCB）上传输速度较慢的资料，也较少会碰到一些讯号完整性（SI）的问题（请见图一）。

《图一》

然而，随着最近32nm（及更小）CMOS制程的推出，10GE元件已能够被整合在中央ASIC或FPGA当中。在大多数应用中，这是很重大的发展，因为系统工程师可以在他们的设备设计中实现更高的密度—的确是这样（见图二）。然而，这带来了一个新的问题，因为在到达光纤模组连接器之前，10G讯号的讯号完整性会迅速降低。较小发射振幅（launch amplitude）的低电压CMOS限制了讯号的输出电平。此外，如果这些元件远离ASIC或FPGA，这些模组就可能难以满足非常严格的输入抖动要求。为了解决这个问题，讯号调节器装置可以放在连接器附近以利于减少抖动来满足规范。在许多情况下，随着高密度交换器的增加，额外的功耗会导致用来冷却插入系统背面的光纤模组的空气温度上升，这就需要增加讯号调节并尽可能降低功耗。美国国家半导体公司的单通道DS100BR111和四通道DS100BR410都是可以满足此要求的良好实例，两款元件都是功耗极低的10G缓冲中继器。增加连接器附近的功耗可能会导致光纤模组温度的问题，所以保持较低的功耗至关重要。

《图二》

另外，系统也开始在使用主动式铜缆来代替长度在15公尺以下的光纤模组互连。这种趋势主要来自于希望能降低互连成本，且在较短传输距离下并非一定须要使用到光缆。主动式铜缆基本上采用了如上所述相同的技术，除了缓冲中继器装置是在连接器外壳内部，还采用了等化和数位式波形还原（de-emphasis）配置以补偿电缆损耗。然而，由于这些系统背面高密度的连接器和有限的气流或空气温度较高，构建一个主动电缆还需要非常低的功耗。事实上，如果主动元件的功率不够低，连接器外壳的温度可能上升到足以造成移动电缆的技术人员严重烧伤的程度。

像Molex、泰科、Amphenol及其他几家制造商也开始在光纤模组组笼（Cage）中整合散热片，以帮助消除余热。这有助于管理模组的热区封装（thermal footprint）以确保正常运行。然而，对于某些为了缩短运行距离而使用被动电缆的安装客户来说，需要的是较大直径的电线组件。当这些电缆大量插入一个机架的背面时，它们实际上可能阻碍气流，造成设备的运行温度上升。这是转向使用主动铜缆28或30 AWG导线的另一个原因。相对于被动电线组件以及类似光纤的弯曲半径来说，后者的直径更小。

未来不再那么遥远

随着对频寛需求的不断增加，运营商和服务供应商将需要更高容量和更高密度的互连。目前大多数企业交换器和伺服器介面都是10G乙太网，其已部署到位的资讯架构可支援光纤和铜缆—无论是主动和被动。 40G乙太网使用四通道10G，而100G使用十通道。但是，下一步将迁移到25G互连，这将简化用于传输100G乙太网的WDM光纤模组。这预计在2012年或2013年出现，由于必须以更快的速度运行和需要增加互连密度而导致功率的增加，将会出现一系列全新的散热问题。

增加气流以改善系统冷却能力的需求带来了与机械式风扇有关的问题。然而，Nuventix公司新的冷却技术采用了所谓的「夹带（entrainment）」现象，可以帮助保持连接器的周围气流运动，而无需旋转的风扇。这些冷却器产生喷射的气流，将周围的空气拉入（pull in）冷却器，其寿命达到了10万小时。这些冷却器已经被用于高使用寿命要求和在乎因使用旋转风扇引起过大杂讯影响的LED散热。

结论

随着我们对分享丰富式媒体（Rich Media）、串流视频和即时下载愿望的增加，对频寛的要求也将不断增加。更快的系统需要更多的电力，也需要新的方法来更有效地使用电力，或是处理好相关的散热。一个最佳的解决办法是以较低功率水准更快地传输资料，也许在不久的将来的某个时候人们会发现一种全光纤网路解决方案。铜缆仍然还有很长的寿命，今天的一些解决方案已使数位讯号远远超过了25Gbps。