作者：BOB SULLIVAN，IVAN STRAZNICKY

自1981年成立以來(lái)，VME一直是嵌入式市場(chǎng)的主要總線架構(gòu)，自20世紀(jì)80年代末以來(lái)，VME一直是該市場(chǎng)的國(guó)防和航空航天領(lǐng)域的主要總線架構(gòu)。從 1981 年到 2003 年，性能從 40 MBps 增加到 320 MBps 提高了八倍。性能的提高來(lái)自架構(gòu)改進(jìn)，但從根本上說(shuō)，時(shí)鐘速度保持不變。如今，隨著 VPX 及其支持串行結(jié)構(gòu)（如 PCI Express （PCIe）、串行快速 IO、千兆和萬(wàn)兆以太網(wǎng) （GbE） 以及 InfiniBand）的能力，人們不斷推動(dòng)確保背板具有支持這些結(jié)構(gòu)的下一個(gè)、最快變體所需的速度和帶寬。

此外，在商業(yè)市場(chǎng)的推動(dòng)下，織物速度正在快速增長(zhǎng)。這種變化正在以比過(guò)去更快的速度發(fā)生。以太網(wǎng)、PCIe 和串行 RapidIO 都在向更快的速度遷移，部分原因是為支持云計(jì)算和所謂的“物聯(lián)網(wǎng)”而開發(fā)的處理基礎(chǔ)設(shè)施。即使是最普通的設(shè)備也連接到互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)需要處理的數(shù)據(jù)量將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。雖然軍用市場(chǎng)太小，無(wú)法成為串行織物的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力，但它可以從由此產(chǎn)生的性能改進(jìn)中受益。

織物速度的提高令人印象深刻。第一個(gè) VPX 板使用 3.125 Gbaud 的串行快速IO 進(jìn)行發(fā)送/接收對(duì)。如今，VPX 板和背板的出貨速度為 5 或 6.25 Gbaud。圖1是標(biāo)準(zhǔn)柯蒂斯-賴特6.25格波OpenVPX背板的示例;這個(gè)是16插槽。在兩到三年內(nèi)，預(yù)計(jì)VPX板將以10 Gbaud的速度發(fā)貨。在不到十年的時(shí)間里，背板串行互連的速度將提高3倍。

為了跟上這種變化的步伐，開放標(biāo)準(zhǔn)正在不斷發(fā)展。我們已經(jīng)看到 PCIe 從第 1 代發(fā)展到第 2 代（5 Gbaud），很快將進(jìn)入第 3 代（8 Gbaud）。我們已經(jīng)看到串行快速IO從第1代（3.25千兆字節(jié)）發(fā)展到第2代（5和6.25千兆字節(jié)）。串行RapidIO的下一個(gè)變體，Gen 10GxN（10 Gbaud）最近已經(jīng)宣布，預(yù)計(jì)將在今年年底或明年年初完成。在以太網(wǎng)方面，我們已經(jīng)從 1 GbE 發(fā)展到 10 GbE，現(xiàn)在在我們的行業(yè)中越來(lái)越突出。40 GbE已經(jīng)開始出現(xiàn)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中，毫不奇怪，軍事客戶和供應(yīng)商也開始關(guān)注它。40 GbE 使用 10 Gbaud 信令，因此它具有與 10GxN 串行快速IO 相同的物理 SERDES 信令。展望未來(lái)，100 GbE將在未來(lái)一年半內(nèi)進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，并將在一段時(shí)間后出現(xiàn)在軍事市場(chǎng)。一個(gè)版本的 100 GbE 使用 10 Gbaud 信令，另一個(gè)版本使用 25 Gbaud 信令。

這一切對(duì)變頻器和開放型真空工 （VITA 65） 意味著什么？有很多值得樂(lè)觀的地方，仔細(xì)看看VITA 65和VITA 68標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。

在開放式VPX中安裝

OpenVPX的天才之處在于它與特定的結(jié)構(gòu)技術(shù)或連接器集無(wú)關(guān)。它通過(guò)使用型材支持多種結(jié)構(gòu)和速度。隨著新型面料的出現(xiàn)并在市場(chǎng)上獲得動(dòng)力，它們可以被添加到當(dāng)前已經(jīng)支持的面料列表中。

連接器也是如此。打開 VPX 調(diào)用 VITA 46，它指定 TE 連接多GIG RT 連接器。但是，已經(jīng)有人正在努力允許使用替代的VPX連接器，例如VITA 60（安費(fèi)諾）和VITA 63（超電子）。如果需要較新的連接器使 VPX 超過(guò) 10 Gbaud，那么這也可以在 VITA 65 中引用。挑戰(zhàn)在于此連接器的封裝是否與現(xiàn)有 VPX 連接器不兼容。如今，TE 連接、安費(fèi)諾和超電子集成連接器的占地面積可互換，但不能互換。也就是說(shuō)，它們使用相同的PCB封裝，因此PCB可以支持所有三個(gè)連接器，但設(shè)計(jì)人員必須在背板和模塊上使用相同的制造商?？梢韵胂?，未來(lái)的引腳兼容VPX連接器將能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)差分對(duì)20至25 Gbaud。

VITA 68 提高渠道合規(guī)性

VITA 68（VPX 合規(guī)性通道）工作組致力于通道合規(guī)性或信號(hào)完整性。該工作組正在制定一項(xiàng)新的標(biāo)準(zhǔn)草案，以定義VPX背板上高速串行管道的通道合規(guī)性。初步仿真表明，使用當(dāng)前的 VPX 連接器，許多協(xié)議可以以高達(dá) 10 Gbaud 的速度運(yùn)行。為了支持這一努力，VITA 68工作組成立了一個(gè)有限責(zé)任公司，由VITA成員公司（包括集成商，供應(yīng)商和連接器制造商）提供。

最初的計(jì)劃包括以 1、2.5、3.125、5、6.25 和 10 Gbaud 速率對(duì)背板通道進(jìn)行仿真和測(cè)試，通道參數(shù)基于 IEEE 10GBASE-KR，以及模擬完整的端到端通道，包括模塊 Tx 通道、背板通道和模塊 Rx 通道，適用于多種結(jié)構(gòu)：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， 和以太網(wǎng)，每個(gè)差分對(duì) 1 Gbaud 和 10 Gbaud。未來(lái)的計(jì)劃包括模擬用于 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 變體。圖 2 顯示了柯蒂斯-賴特在 VPX 背板上針對(duì) 10GBASE-KR、10 千兆以太網(wǎng)的 10 GBaud 插入損耗與串?dāng)_比 （ICR） 的仿真結(jié)果。這是VITA 68中利用的幾個(gè)10GBASE-KR信號(hào)完整性標(biāo)準(zhǔn)之一。

圖 2： 10GBASE-KR VPX 插入損耗與串?dāng)_比 （ICR）

VITA 68 將使用 VPX 連接器為背板通道的不同速度等級(jí)指定多個(gè)信號(hào)完整性參數(shù)。這將允許兼容的背板設(shè)計(jì)與使用各種結(jié)構(gòu)類型和不同結(jié)構(gòu)速度的兼容模塊進(jìn)行互操作，直至背板的額定速度等級(jí)。這些仿真的結(jié)果將告知用戶使用標(biāo)準(zhǔn) VPX 連接器和連接器 3D 封裝的速度。仿真將告訴哪些協(xié)議將最有效，以及它們將以多快的速度通過(guò)我們當(dāng)前的VPX背板技術(shù)。仿真將展示隨著連接器和背板速度的提高，以支持新的結(jié)構(gòu)變體，會(huì)發(fā)生什么。今天，低速的Gen 1變體，高達(dá)約3.125 Gbaud，效果很好。如果模塊和背板設(shè)計(jì)得當(dāng)，目前運(yùn)行第2代串行RapidIO和Gen 2 PCIe不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。但是VITA 68將隨著波特率的增加而確保信號(hào)完整性互操作性，并且模擬將幫助了解隨著技術(shù)超越第2代速率以支持即將到來(lái)的第3代8至10 Gbaud下一代變體，會(huì)發(fā)生什么。

VITA 65 和 68 可提升 VPX 信號(hào)速度

在VPX標(biāo)準(zhǔn)及其生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的這一點(diǎn)上，行業(yè)在連接器類型和結(jié)構(gòu)速度方面的最終發(fā)展還有待觀察。但是，可以肯定的是，在某些時(shí)候，該行業(yè)將使用光纖連接器。首次定義 VPX 時(shí)，通過(guò) MULTIGIG RT 連接器可實(shí)現(xiàn)帶寬的原始期望值為 5 或 6 Gbaud。但是，通過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)、布局和布線，我們當(dāng)前的連接器組似乎可以達(dá)到高達(dá) 10 Gbaud 的速度。VSO 結(jié)構(gòu)化 VPX 和 OpenVPX 的方式具有真正的遠(yuǎn)見卓識(shí)，一旦成功驗(yàn)證，就可以根據(jù)需要向 VITA 65 添加新協(xié)議。這與新的通道合規(guī)性規(guī)范一起，有望在未來(lái)幾年內(nèi)使我們達(dá)到10 Gbaud信令。

審核編輯：郭婷