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原创 高速串行协议之10GBASE-KR

2017-11-3 15:28 527 0 分类: PCB

随着电子通信技术的发展,信号传输的速率已经越来越快,目前总线带宽已经发展到100Gbps/400Gbps,正在向1000Gbps带宽迈进。XAUI/XLAUI,SFP+,PCIE,SATA,QPI等都属于串行总线,传输距离较短,板内走线一般局限在50cm以下。对于ATCA架构的高性能计算平台,由于需要很长背板走线,因此IEEE在2007年发布了802.3ap标准,此标准提出Backplane Ethernet概念,通常也把此标准叫做背板以太网接口标准。

在背板接口标准中(802.3ap),10G背板目前存在并行和串行两种版本。并行(10GBASE-KX4)将10G信号拆分为4条通道,每条通道的速率都是3.125Gb/s(类似于XAUI)。串行(10GBASE-KR)定义了一条通道,采用64b66b编码方式,速率为10.3125Gb/s。目前对于总带宽有较高需求或者需要解决走线密集度过高的背板,许多芯片供应商提供SerDes芯片均采用10GBASE-KR解决方案。


10GBASE-KR主要用于背板应用,如刀片服务器、路由器和交换机的集群线路卡等,其中K代表背板,R代表64/66B编码,10G则代表通信速率,作为信号完整性工程师来,主要关注的协议要求如下。


1、差分阻抗要求:100ohm;

2、编码方式:64b66b;

3、测试码型:PRBS11;

4、通道无源要求:Fa、IL、RL、ILD、ICR、PSXT。

   

而无源要求这块又分为Tx、Rx及Interconnect Channel,在此我们重点关注Interconnect Channel,协议定义如下。


IL:Insertion Loss即我们熟知的插入损耗。

 

 

 

RL:Retrun Loss即我们熟知的回损,又叫回波损耗。

 

 

Fa: Fitted attenuation,也叫损耗的均方,公式比较复杂。


ILD: Insertion Loss Deviation即插损的偏差,插损与Fa的差值也即对插损曲线波动的要求。


The insertion loss deviation is the difference between the insertion loss and the fitted attenuation.   ILD (f) = IL(f) – A(f)

 

ICR: Insertion loss to Crosstalk ratio即插损串扰比,对插损与串扰的要求。

 

 

PSXT: Power sum differential Crosstalk即总体差分串扰

 

这些要求有对应的计算公式,将公式编入软件里面就能作为规范曲线,此外协议也有对应的Matlab规范插件,将通道S参数输入后就可以得到通道的判断结果,如下结果所示。

 




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