簡介

隨著1998年數位千禧年著作權法案（Digital Millennium Copyright Act of 1998）第二編的通過，美國的線上服務提供商推出了一個針對侵犯版權的「安全港」，據此服務提供商可以將正版的音樂（不久後將是視頻）傳送（streaming）給客戶。第二編也被稱為「網路著作權侵害責任限制法」（Online Copyright Infringement Liability Limitation Act，OCILLA），為線上服務供應商（OSP）提供了針對其用戶間接侵犯版權的額外保護。這個及其他類似的全球立法結合最近部署可提供超過100Mbps傳輸速率的DOCSIS 3.0寬頻電纜數據機，導致了網路流量的爆炸。串流視訊和下載音樂正在迅速取代影片店和CD的銷售。為因應此趨勢，必須有更高的頻寛。

服務供應商正在迅速擴大他們的容量，這一切所需的傳輸互傳頻寛—10G乙太網交換器和伺服器互連已經非常普遍。由於資料傳輸速率超過了10Gbps，要保持訊號的完整性以及管理日益增加的電力需求正變得越來越困難。要執行更快的速度，就需要更多的電力。要在同一距離執行更快的速度，就需要主動電路或特殊材料。那麼，有沒有適合這種轉換升級的解決方案呢？

光互連和替代品

在許多高速資料應用中，都有一個ASIC或FPGA在完成處理或交換。實例包括整合了連接結構和防火牆的交換器，它採用深度封包檢測技術，這裡吞吐能力是主要的設計關注。這些類型的系統互連通常是位於靠近設備背面的連接電纜的光纖模組。直到最近，大多數ASIC或FPGA都不能直接提供內建的10G乙太網連接，所以一個物理層設備（PHY）採用了彙聚多個通道的較慢資料（XAUI）來達到10G乙太網標準。這使得設計人員能夠在其印刷電路板（PCB）上傳輸速度較慢的資料，也較少會碰到一些訊號完整性（SI）的問題（請見圖一）。

《圖一》

然而，隨著最近32nm（及更小）CMOS製程的推出，10GE元件已能夠被整合在中央ASIC或FPGA當中。在大多數應用中，這是很重大的發展，因為系統工程師可以在他們的設備設計中實現更高的密度—的確是這樣（見圖二）。然而，這帶來了一個新的問題，因為在到達光纖模組連接器之前，10G訊號的訊號完整性會迅速降低。較小發射振幅（launch amplitude）的低電壓CMOS限制了訊號的輸出電平。此外，如果這些元件遠離ASIC或FPGA，這些模組就可能難以滿足非常嚴格的輸入抖動要求。為了解決這個問題，訊號調節器裝置可以放在連接器附近以利於減少抖動來滿足規範。在許多情況下，隨著高密度交換器的增加，額外的功耗會導致用來冷卻插入系統背面的光纖模組的空氣溫度上升，這就需要增加訊號調節並盡可能降低功耗。美國國家半導體公司的單通道DS100BR111和四通道DS100BR410都是可以滿足此要求的良好實例，兩款元件都是功耗極低的10G緩衝中繼器。增加連接器附近的功耗可能會導致光纖模組溫度的問題，所以保持較低的功耗至關重要。

《圖二》

另外，系統也開始在使用主動式銅纜來代替長度在15公尺以下的光纖模組互連。這種趨勢主要來自於希望能降低互連成本，且在較短傳輸距離下並非一定須要使用到光纜。主動式銅纜基本上採用了如上所述相同的技術，除了緩衝中繼器裝置是在連接器外殼內部，還採用了等化和數位式波形還原（de-emphasis）配置以補償電纜損耗。然而，由於這些系統背面高密度的連接器和有限的氣流或空氣溫度較高，構建一個主動電纜還需要非常低的功耗。事實上，如果主動元件的功率不夠低，連接器外殼的溫度可能上升到足以造成移動電纜的技術人員嚴重燒傷的程度。

像Molex、泰科、Amphenol及其他幾家製造商也開始在光纖模組組籠（Cage）中整合散熱片，以幫助消除餘熱。這有助於管理模組的熱區封裝（thermal footprint）以確保正常運行。然而，對於某些為了縮短運行距離而使用被動電纜的安裝客戶來說，需要的是較大直徑的電線組件。當這些電纜大量插入一個機架的背面時，它們實際上可能阻礙氣流，造成設備的運行溫度上升。這是轉向使用主動銅纜28或30 AWG導線的另一個原因。相對於被動電線組件以及類似光纖的彎曲半徑來說，後者的直徑更小。

未來不再那麼遙遠

隨著對頻寛需求的不斷增加，運營商和服務供應商將需要更高容量和更高密度的互連。目前大多數企業交換器和伺服器介面都是10G乙太網，其已部署到位的資訊架構可支援光纖和銅纜—無論是主動和被動。40G乙太網使用四通道10G，而100G使用十通道。但是，下一步將遷移到25G互連，這將簡化用於傳輸100G乙太網的WDM光纖模組。這預計在2012年或2013年出現，由於必須以更快的速度運行和需要增加互連密度而導致功率的增加，將會出現一系列全新的散熱問題。

增加氣流以改善系統冷卻能力的需求帶來了與機械式風扇有關的問題。然而，Nuventix公司新的冷卻技術採用了所謂的「夾帶（entrainment）」現象，可以幫助保持連接器的周圍氣流運動，而無需旋轉的風扇。這些冷卻器產生噴射的氣流，將周圍的空氣拉入（pull in）冷卻器，其壽命達到了10萬小時。這些冷卻器已經被用於高使用壽命要求和在乎因使用旋轉風扇引起過大雜訊影響的LED散熱。

結論

隨著我們對分享豐富式媒體（Rich Media）、串流視頻和即時下載願望的增加，對頻寛的要求也將不斷增加。更快的系統需要更多的電力，也需要新的方法來更有效地使用電力，或是處理好相關的散熱。一個最佳的解決辦法是以較低功率水準更快地傳輸資料，也許在不久的將來的某個時候人們會發現一種全光纖網路解決方案。銅纜仍然還有很長的壽命，今天的一些解決方案已使數位訊號遠遠超過了25Gbps。