本文討論了10Gb光纖通道(Fibre Channel)技術(shù)。光纖通道協(xié)議帶來的主要改變是使其采用了10Gb以太網(wǎng)中定義的64B/66B傳輸碼,并因此創(chuàng)建了10GFC層。因此,在檢查被測試設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)的一致性時,就必需采用能夠進行PCS分析的專用工具。此外,在10GE標(biāo)準(zhǔn)中引入接收機一致性測試,這也為10Gb光纖通道接收機的測試帶來了更多的挑戰(zhàn)。
隨著1/2千兆位(Gb)光纖通道在存儲網(wǎng)絡(luò)(SAN)中找到了用武之地,光纖通道產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始著眼于10Gb光纖通道。這將是一次怎樣的發(fā)展？它對評測10G光纖通道產(chǎn)品所需的測試類型又會有怎樣的影響呢？要全面了解光纖通道向10Gb發(fā)展對光產(chǎn)業(yè)的影響,我們首先必需考察10Gb光纖通道技術(shù)的要求,以及它所帶來的光纖通道標(biāo)準(zhǔn)的變化。
10Gb光纖通道
10Gb光纖通道協(xié)議的運行信號速率為10.518Gbps,其結(jié)構(gòu)與所有數(shù)據(jù)率下的光纖通道結(jié)構(gòu)相同(見圖1)。光纖通道協(xié)議定義了5個功能層,FC-0、FC-1、FC-2、FC-3和FC-4,每層包含的功能如圖1所示。ANSI INCITS 373-2003 (FC-FS)標(biāo)準(zhǔn)對FC-1、FC-2和FC-3層的功能均做了規(guī)定。
而針對10Gb光纖通道,FC-FS只對FC-1層的功能做了一些微小的改變。10Gb光纖通道帶來的最大的變化是產(chǎn)生了ANSI INCITS 364-2003 (10GFC)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義了10Gb光纖通道接口的物理層要求。另外,10Gb光纖通道協(xié)議不支持針對較低信號速率定義的仲裁環(huán)路 (arbitrated loop)拓撲。
圖2 描述了在10GFC標(biāo)準(zhǔn)中定義的10Gb光纖通道端口內(nèi)的協(xié)議組成。除了ANSI以外,ISO/IEC也有定義光纖通道協(xié)議的文件。
10GFC標(biāo)準(zhǔn)
10GFC標(biāo)準(zhǔn)描述了要在一系列不同的FC-0物理層下達到超過10Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率所需滿足的信令和物理接口要求。另外,該標(biāo)準(zhǔn)還在FC-3層上引入了可選的端口管理功能。標(biāo)準(zhǔn)定義了四種四分之一速率通道(quarter speed lane)光學(xué)物理類型的兩種格式,以及一種光纖上的全速通道格式。由于一種光纖類型上的全速通道格式是三種格式中最常見的,因而本文將對其進行著重介紹,后文中的陳述可能并不適用于前兩種格式。
除了具備較高的傳輸率,10GFC標(biāo)準(zhǔn)還采用了10Gb以太網(wǎng)(10GE)的物理層設(shè)計,并用64B/66B傳輸碼取代了FC-FS中為1Gb和2Gb光纖通道設(shè)計的FC-1 8B/10B傳輸碼。盡管對許多已經(jīng)采用了光纖通道的用戶而言,轉(zhuǎn)變?yōu)?B/10B碼似乎更直接,但64B/66B代碼卻能實現(xiàn)更高的帶寬效率,并利用現(xiàn)有的10Gb光纖通道技術(shù)。在IEEE Std. 802.3ae-2002中針對10GE定義了圖2所示的XGMII(10G媒體獨立接口層)、PCS(64B/66B編解碼功能所在的物理編碼子層)、PMA(物理媒體連接子層)和PMD(物理媒體關(guān)聯(lián)子層),在10GFC中對這些層的定義得到了擴展,以便使它們能工作在10.518Gbps。值得注意的是,10GE標(biāo)準(zhǔn)中引入了一個特殊的抖動信號,用于評估接收機在較差條件下的性能。
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| 圖1：光纖通道分層結(jié)構(gòu)。 |
在10GFC標(biāo)準(zhǔn)中,為了使FC-FS中定義的FC-1信息能夠適應(yīng)于XGMII,創(chuàng)建了一個10GFC層,這就使FC-FS中定義的FC-1層功能與10GE中定義的XGMII層功能的標(biāo)準(zhǔn)操作都得以保持不變。
就單通道10Gb光纖通道而言,根據(jù)FC-FS定義,8B/10B傳輸編碼已經(jīng)不再是FC-1層功能的一部分。但FC-1層功能中仍保留了原語信號(Primitive Signal)、原語序列(Primitive Sequence)和端口狀態(tài)機功能。
10GFC層的功能
10GFC層提供了必要的FC-1層和XGMII層之間的轉(zhuǎn)換功能。無需對來自FC-2層的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換,因為XGMII能夠不改變這些數(shù)據(jù)而直接傳遞它們。然而,FC-FS和XGMII中對FC-1有序集(ordered set,例如幀分隔符、原語信號和原語序列)的定義不同。例如,所有FC-FS有序集都以一個K28.5特殊字符開始,后跟3個決定該有序集含義的字節(jié)。而在10GE中則為每個有序集定義一個控制碼。因此,一個來自FC-1的有序集必需首先轉(zhuǎn)換成能夠為XGMII識別和支持的格式,才能被傳輸。類似的,一個來自XGMII的有序集也需要轉(zhuǎn)換成FC-1能夠識別的格式才行。同時,10GFC層也會在將一個來自XGMII的原語序列發(fā)送給FC-1功能之前先將其轉(zhuǎn)換為合適的格式。
XGMII中并沒有FC-FS中定義的NOS(不可操作性)有序集,10GFC 會將FC-FS中的NOS有序集映射到 RF 有序集。來自XGMII的合格的 LF 將轉(zhuǎn)換為到FC-1層的帶外信號“l(fā)oss_of_sync”。
盡管10GFC利用了10GE中定義的XGMII,出現(xiàn)在10GFC和10GE的XGMII中的信息流動管理規(guī)則卻不同。例如,這兩種技術(shù)中,幀間隙(IFG)、原語序列和原語信號的產(chǎn)生規(guī)則就不同。有關(guān)XGMII、PCS、PMA 和PMD的詳細信息可參看IEEE Std. 802.3ae-2002。
10Gb光纖通道的測試
10Gb光纖通道的測試包括物理層測試與協(xié)議測試(即FC-2層及以上層的測試)。物理層測試用于評估被測設(shè)備(DUT)從一個地點到另一個地點無錯地承載信息的能力,協(xié)議測試則用于評估DUT交換信息以建立或釋放一個連接的能力,以及按照某給定建議、規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)傳送和交換數(shù)據(jù)的能力。
在進行協(xié)議測試之前,必需首先滿足物理層性能要求。10Gb光纖通道的物理層包括FC-1、XGMII、PCS、PMA和PMD子層。其中,PMD子層的性能評估需要使用光學(xué)儀器,測量波形、時鐘以及靈敏度等收發(fā)機特性。用來進行接收機測試的儀器比用來進行發(fā)射機測試的儀器更難找,因為市場上大部分產(chǎn)品都很難滿足接收機測試對輸入光信號的特殊要求。
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| 圖2：10G光纖通道。 |
