【赛灵思中国通讯53期】- Virtex UltraScale FPGA助力实现Tb级系统

者：Frank Melinn 赛灵思公司杰出工程师 FrankM@Xilinx.com

赛灵思UltraScale器件的28 Gbps 背板功能让网络能够以1 Tbps 的速率运行。

两年前，IEEE 的一篇报道指出，根据当时发展趋势，通信网络在2015 年需要支持1Tbps 的容量要求，到2020 年则需要支持10 Tbps 的传输能力。根据2012 年的这份报告，明年将有近150 亿台固网和移动网络设备，其中包括机器间的互联。对于光传输网络（OTN）应用，核心节点的每波长带宽到2015 年预计将达到100G 到400G，2020 年将提升到近400G 到1T。

赛灵思Virtex® UltraScale ™ All Programmable FPGA 是高端FPGA 系列的扩展，可支持1Tbps 系统的实现。Virtex UltraScale 系列具有前所未有的高性能、系统集成度和带宽，适用于有线通信、测试测量、航空航天与军用以及数据中心等各种不同应用。

很多公司都表示了对1Tb 网络应用的需求。这些应用要求收发器能够直接驱动25G/28G 背板，以解决可布线性、串扰、差分插入损耗和阻抗匹配等问题。而Virtex UltraScale 器件则完美解决了这些难题，无需重定时器即可支持25G/28G 背板操作，从而实现了对1Tbps 应用的支持。

使用外部重定时器会产生可靠性问题，同时还需要占用大量非常昂贵的PCB板级空间。

实例1-Tbps设计
图1 是可能的通用1Tbps 系统的高层次方框图。从图中可以看到，多个带宽低于1Tb 的支路板（此图中有两个）通过在运行速率为25G/28G 的背板与一个1T 线卡相连。

图2、3 和4 是三种可能的1Tbps以太网和OTN 应用的更详细的方框图, 它们全部以Virtex UltraScaleFPGA 为基础进行构建。33 GbpsGTY 收发器可能与CFP2/4 LR4 光学模块以及 25G/28G 背板连接。根据图示，16 Gbps GTH 收发器与高速存储器相连。

图2 – A 多个低于1 Tbps的以太网支路板通过25G背板链路为1 Tb以太网上行链路模块提供信号馈送。

图3 – A 1Tb以太网上行链路模块在OTN链路上分布有效载荷，以通过25G/28G背板链路重用现有OTN线卡（<1Tb）。