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  • 25G/28G 重定时器与转接驱动器在常见应用中的最优化实现

    • ZHCACL5B september   2019  – may 2023 DS250DF210 , DS250DF230 , DS250DF410 , DS250DF810 , DS280BR810 , DS280BR820 , DS280DF810 , DS280MB810

       

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  2.   25G/28G 重定时器与转接驱动器在常见应用中的最优化实现
  3.   商标
  4. 1TI 25G/28G 重定时器和转接驱动器概述
  5. 2何时使用重定时器与转接驱动器
  6. 3通用网络接口的重定时器
  7. 4TI 信号调节器件的链路训练支持
  8. 5重定时器和转接驱动器器件选择
  9. 6修订历史记录
  10. 重要声明
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Application Note

25G/28G 重定时器与转接驱动器在常见应用中的最优化实现

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见,TI 提供了译文;由于翻译过程中可能使用了自动化工具,TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性,请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本(控制文档)。

摘要

本文档基于应用提供标准,可帮助系统开发人员在 25G/28G 重定时器和转接驱动器之间做出选择。为了便于比较和选择器件型号,本文档还包含这些器件的功能背景,以及相关性能参数和特性的说明。在重定时器与转接驱动器的元件选型背景下,本文对通道插入损耗、组网标准合规性需求和链路训练支持进行了审查,以实现信号调节和链路覆盖范围扩展。

商标

Other TMs

1 TI 25G/28G 重定时器和转接驱动器概述

图 1-1 和图 1-2 展示了 TI 的 25G/28G 重定时器和转接驱动器的功能方框图。从方框图中可以看出,重定时器和转接驱动器在功能上存在一些关键差异。

  • 重定时器实现时钟和数据恢复 (CDR) 以及采样器功能块,能够以更低的抖动输出输入信号的重定时版本。另一方面,转接驱动器不包含与重定时 CDR 相关的功能块。
  • 转接驱动器实现了两级连续时间线性均衡器 (CTLE),作为其接收均衡的唯一形式。
  • 除了 CTLE,重定时器还实现了判决反馈均衡器 (DFE)。因此,重定时器具有增强的后标均衡功能。
  • 重定时器还包含转接驱动器不提供的其他诊断功能,包括 PRBS 模式生成和检查,以及眼图监视器功能。
GUID-BDD1D25D-1F88-4CD7-9888-C4D4B2A960D6-low.gif图 1-1 DS280DF810 重定时器功能方框图
GUID-679FE2DB-DE2F-4770-8965-1BE81CB3810D-low.gif图 1-2 DS280MB810 转接驱动器功能方框图

2 何时使用重定时器与转接驱动器

表 2-1 根据接口在奈奎斯特频率上下的传输通道插入损耗大小(25Gbps 数据速率),对芯片间接口类型进行了简要总结。通道损耗量将决定芯片间无差错链路所需的信号调节级别。系统互连某些部分的通道损耗,在相互链接的芯片的均衡补偿能力范围之内。此类链路不需要信号调节。需要中等补偿量(最高 20dB)的链路可使用转接驱动器而不是重定时器,相对节省功耗和成本。需在损耗极高的通道上传输的链路,需要使用重定时器。

表 2-1 根据芯片间通道插入损耗选择重定时器与转接驱动器
25Gbps 芯片间链路 建议的信号调节 (SigCon) 水平
通道损耗在芯片补偿能力范围内 无需 SigCon
通道损耗超出芯片补偿最多 20dB TI 25G/28G 转接驱动器
20dB < 通道损耗 < 35dB TI 25G/28G 重定时器

3 通用网络接口的重定时器

结合前面节 5的介绍,TI 的 25G/28G 重定时器器件型号涵盖的数据速率稍有不同,但有重叠部分,因为它们都是针对网络系统中特定的高速接口应用而设计的。表 3-1 列出了使用 TI 重定时器的最常见高速网络接口标准,以及最合适的 TI 重定时器器件型号的建议。

表 3-1 重定时器器件型号,对应网络标准接口
标准网络高速接口类别所涉及的数据速率,以 Gbps 为单位适用的重定时器器件型号
CEI-25G 电气接口(SR、MR 和 LR)25.78125DS250DF810、DS280DF810、DS250DF410、DS250DF210、DS250DF230
CEI-28G 极短距离 (VSR) 接口28DS280DF810
25G 以太网长距离背板或铜缆接口(即 KR4、CR4)25.78125DS250DF810、DS280DF810、DS250DF410、DS250DF210、DS250DF230
25G/10G 以太网前端口主机光学接口25.78125、10.3125DS250DF810、DS280DF810、DS250DF410、DS250DF210、DS250DF230
OTU4 和 OTU2 电信系统前端口主机光学接口27.95、10.7DS280DF810
CPRI-7 芯片到芯片或芯片到模块接口24.33 加上传统 CPRI 速率DS250DF230(首选解决方案)、DS250DF810、DS280DF810、DS250DF410
16G 光纤通道交换机芯片到模块或芯片到芯片接口14.025、8.5 和 4.25DS280DF810

4 TI 信号调节器件的链路训练支持

链路训练是 IEEE 802.3 以太网规范指定的可选物理编码子层 (PCS) 功能。PCIe 和光纤通道等其他标准也使用此功能。链路训练是基于状态机的算法,可使两个互连系统根据各自的最优化发射均衡设置聚合。通常,交换 ASIC(前端口或背板)可实现链路训练功能。根据定义,TI 重定时器和转接驱动器这样的信号调节器是中间信道设备。换句话说,这些器件放置在 ASIC 与 ASIC 链路的中间,以扩展信道覆盖范围。信号调节器提供的链路训练支持级别可分为三类,如表 4-1 所述。

表 4-1 物理接口器件的标准链路训练支持级别
链接训练类别 说明 本类别的 TI 25G/28G SigCon 产品
无链路训练支持 这些器件既不执行链路训练数字逻辑,也不传递链路训练振幅信息 DS250DF810、DS280DF810、DS250DF410、DS250DF210、DS250DF230
链路训练传递 TI 的 25G/28G 转接驱动器等高线性器件可从一端到另一端无缝传递链路训练振幅信息 DS280BR820、DS280MB810
链路训练全面支持 这些器件实现了按照网络标准执行链路训练过程所需的数字逻辑 TI 重定时器或转接驱动器不支持
  • 建议:需要链路训练支持的 25G 系统开发人员可以实施 TI 的 25G/28G 转接驱动器,扩展中间信道覆盖范围。

5 重定时器和转接驱动器器件选择

表 5-1 汇总了适用于 25Gbps 至 28Gbps 系统应用的 TI 信号调节器件产品系列。TI 的信号调节产品系列涵盖重定时器和转接驱动器产品类型。TI 的器件用途广泛,适用于需要扩展芯片间信道覆盖范围的系统,如以太网数据中心交换机到电信路由器和 CPRI 设备等。表 4 列出了每个器件型号的多种特性,包括通道数、封装类型和电气性能参数。TI 的产品系列具有以下值得重点介绍的差异化特性:

  • TI 的 25G/28G 产品系列包括 2 通道、4 通道和 8 通道信号调节器件,系统开发人员可以选择能够优化系统电路板布板空间和布局布线的器件。
  • TI 的八通道重定时器和转接驱动器引脚对引脚和外形尺寸完全兼容。因此,这种 8 通道 BGA 封装为系统开发人员提供了出色的灵活性,他们可以根据电路板特定部分的需求选择安装重定时器或转接驱动器。
表 5-1 TI 25G/28G 信号调节产品比较
特性DS280BR820DS280MB810DS250DF230DS250DF410DS280DF810
类型转接驱动器转接驱动器重定时器重定时器重定时器
数据速率高达 28.4Gbps高达 28.4Gbps19.6-25.8Gbps
9.8-12.9Gbps
4.9-6.45Gbps
20.2-25.8Gbps
10.1-12.9Gbps
5.05-6.4Gbps
20.2-28.4Gbps
10.1-14.2Gbps
5.05-7.1Gbps
通道88248
多路复用不可用四路 2x2单路 2x2双路 2x2四路 2x2
Rx 信号调节功能2 级 CTLE,
CTLE 后直流增益
2 级 CTLE,
CTLE 后直流增益
自适应 4 级 CTLE,VGA,CTLE 后直流增益,自适应 5 抽头 DFE,CDR自适应 4 级 CTLE,VGA,CTLE 后直流增益,自适应 5 抽头 DFE,CDR自适应 4 级 CTLE,VGA,CTLE 后直流增益,自适应 5 抽头 DFE,CDR
Tx 信号调节功能3 抽头 FIR(可选)仅线性3 抽头 FIR3 抽头 FIR3 抽头 FIR
信道覆盖范围扩展17dB+17dB+35dB35dB+35dB+
Vcc2.5V2.5V2.5V2.5V2.5V
电源90mW/通道90mW/通道315mW/通道315mW/通道315mW/通道
延迟(典型值)100ps100ps<500ps<500ps<500ps
集成交流耦合仅接收器仅接收器不适用不适用接收器和发送器
无缝 FEC 直通是是是是是
链路训练支持无缝直通无缝直通不支持不支持不支持
直通布线是是是是是
封装8mmx13mm
nFBGA
0.8mm 间距
8mmx13mm
nFBGA
0.8mm 间距
5mmx5mm
nFBGA
0.8mm 间距
6mmx6mm
fcBGA
0.5mm 间距
8mmx13mm
fcBGA
0.8mm 间距
支持前端口光学和无源连接器QSFP28
SFP28
CFP2/CFP4
CDFP
25G QSFP-DD
QSFP28
SFP28
CFP2/CFP4
CDFP
25G QSFP-DD
QSFP28
SFP28
CFP2/CFP4
CDFP
25G QSFP-DD
QSFP28
SFP28
CFP2/CFP4
CDFP
25G QSFP-DD
QSFP28
SFP28
CFP2/CFP4
CDFP
25G QSFP-DD
支持的 IEEE 标准100G-SR4/LR4/CR4
100G-KR4
CAUI-4
100G-SR4/LR4/CR4
100G-KR4
CAUI-4
100G-SR4/LR4/CR4
100G-KR4(LT 禁用)
CAUI-4
100G-SR4/LR4/CR4
100G-KR4(LT 禁用)
CAUI-4
100G-SR4/LR4/CR4
100G-KR4(LT 禁用)
CAUI-4
支持的 OIF 标准OIF-CEI-25G-LR/MR/SR/VSROIF-CEI-25G-LR/MR/SR/VSROIF-CEI-25G-LR/MR/SR/VSROIF-CEI-25G-LR/MR/SR/VSROIF-CEI-25G-LR/MR/SR/VSR
支持的其他标准CPRI、eCPRI、JESD204、OTN (ITU-T G.709)、Infiniband EDR 光纤通道CPRI、eCPRI、JESD204、OTN (ITU-T G.709)、Infiniband EDR 光纤通道CPRI、eCPRI、JESD204、OTN (ITU-T G.709)、Infiniband EDR 光纤通道CPRI、eCPRI、JESD204、OTN (ITU-T G.709)、Infiniband EDR 光纤通道CPRI、eCPRI、JESD204、OTN (ITU-T G.709)、Infiniband EDR 光纤通道
调试特性信号检测
中断引脚
信号检测
中断引脚
片上眼图张开度监视器
PRBS Gen/Chkr
信号检测、中断引脚
片上眼图张开度监视器
PRBS Gen/Chkr
信号检测、中断引脚
片上眼图张开度监视器
PRBS Gen/Chkr
信号检测、中断引脚
引脚兼容DS280BR810、DS280MB810、DS250DF810、DS280DF810DS280BR810、DS280BR820、DS250DF810、DS280DF810不适用不适用DS280BR810、DS280BR820、DS280MB810、DS250DF810

6 修订历史记录

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLA (January 2020)to RevisionB (May 2023)

  • 更新了整个文档中的表格、图和交叉参考的编号格式Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (September 2019)to RevisionA (January 2020)

  • 通篇更新了应用手册Go

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