一種新型長距離40gqsfp通信有源銅纜組件的製作方法
2023-05-01 00:46:01 1
專利名稱：：一種新型長距離40gqsfp通信有源銅纜組件的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，屬於通信
技術領域：
。
背景技術：
：隨著通信網絡技術的發展，大容量、高速率的優勢得到廣泛的應用和普及，尤其是近年來寬帶業務的急劇增大，對網絡系統設備的容量和密集度提出了更高的要求。由於系統設備機械面板的面積有限，模塊連接線的數量受到限制，在使用標準的SFP+接頭，可以容納的通道數受到物理空間的限制。在國外很多公司都開始研發QSFP40G通信有源銅纜組件，但其大多是短距離的，一般不超過10米，在更長距離由於銅纜的衰減而採用了光纖傳輸。為了解決速率和空間的矛盾，急需設計一種長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，能實現並行四路10G信號的全雙工長距離傳輸，且具有數字診斷功能，可對鏈路進行監控。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種低成本、低功耗、小體積40GQSFP通信有源銅纜組件，滿足高密度、小封裝、高速率通信的需求。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，特點是所述通信有源銅纜組件由兩個電傳輸模塊和一根長15米的高頻通信銅纜組成，所述電傳輸模塊包含供電單元、數字診斷和通信單元、信號發送單元、信號接收單元、38PIN接口單元，所述供電單元，從38PIN接口單元提取電源提供給數字診斷和通信單元、信號發送單元及信號接收單元；所述數字診斷和通信單元，監控電傳輸模塊的工作狀態並接收外部系統信息，與外部系統I2C通信；所述信號發送單元，從38PIN接口單元接收外部系統的信號，對信號放大、預加重處理髮送給高頻通信銅纜；所述信號接收單元，接收高頻通信銅纜的信號，並對信號數據恢復、均衡、去加重、放大，將信號通過38PIN接口單元傳輸到外部系統；所述38PIN接口單元，連接內部電傳輸模塊和外部系統；所述高頻通信銅纜，連接兩個電傳輸模塊，並行傳輸4對10G信號；其中所述數字診斷和通信單元與信號發送單元、信號接收單元連接，監控信號發送單元的狀態。進一步地，上述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，所述數字診斷和通信單元包含處理器、外部存儲器、通信模塊、開啟或復位信號發送和接收單元電路，外部存儲器存放與信號接收單元和信號發送單元的寄存器信息和對通訊鏈路進行監控的狀態信息；通信模塊輸出I2C格式的信號與外部系統通信；處理器監控信號發送單元和信號接收單元的狀態信息，並進行存儲，與外部設備通信；開啟或復位信號發送和接收單元電路，通過處理器控制信號發送單元和信號接收單元的狀態。更進一步地，上述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，所述信號發送單元和信號接收單元均由一個獨立的具有四路高頻差分信號的時鐘和數據恢復晶片與外圍電路組成。再進一步地，上述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，所述38PIN接口單元為QSFP協議規定的38PIN金手指接口。本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在①本實用新型克服銅纜的高頻衰減的特性，實現四對10G信號15米全雙工傳輸；而一般傳統的高頻通信銅纜組件只能傳輸35米的距離，一旦超過5米，都採用光模塊；②兩個電傳輸模塊體積小，只比普通SFP+模塊大30X，通信有源銅纜組件功耗非常低，小於1.2W;(D有源銅纜組件的所有電性能和通訊接口完全滿足QSFP標準SFF-8436多源協議對QSFP銅纜的要求，可熱插拔，電性能兼容SFP+的協議標準SFF-8431;④由於用銅纜傳輸，相對於業界用的SFP+模塊來說，省去了光發射組件和光接收組件，而光發射和接收組件成本佔SFP+總成本的50%左右，從而大大節約成本；⑤該40GQSFP有源通信銅纜組件具有體積小、可熱插拔、功耗低、性能穩定、傳輸速率高等優點，其成本比四對10GSFP+模塊要低得多，且傳輸距離較長；可廣泛用於萬兆乙太網、Infmiband、數據中心、高性能計算及大容量存儲等場合。以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明圖l:本實用新型通信有源銅纜組件的功能框圖；圖2:本實用新型通信有源銅纜組件與外部系統的通信連接框圖。圖中各附圖標記的含義見下表tableseeoriginaldocumentpage6附圖標記含義附圖標記含義附圖標記含義4信號接收單元38PIN接口單元6高頻通信銅纜7通訊接口8外部系統連接器具體實施方式長距離40GQSFP通信有源銅纜組件的設計，可降低系統功耗，節約成本，減小體積，實現銅纜15米傳輸，對於高速通信網絡的發展具有重要意義。如圖1所示，新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，由兩個電傳輸模塊和一根長15米的高頻通信銅纜組成，電傳輸模塊包含供電單元1、數字診斷和通信單元2、信號發送單元3、信號接收單元4、38PIN接口單元5，數字診斷和通信單元2與信號發送單元3、信號接收單元4連接，監控信號發送單元的狀態。供電單元1，提供電接口模塊內部晶片的電源以及電壓監控，從38PIN接口單元5提取電源提供給數字診斷和通信單元2、信號發送單元3及信號接收單元4。數字診斷和通信單元2，用於監控鏈路的傳輸狀態並與與外部系統進行通信，監控電傳輸模塊的工作狀態並接收外部系統信息，與外部系統I2C通信。信號發送單元3，從38PIN接口單元5接收外部系統的IOG高頻信號，對四路獨立的差分信號對進行時鐘同步和信號均衡放大，然後送往高頻通信銅纜6。信號接收單元4，接收高頻通信銅纜6的信號，經過模塊進行信號去加重、時鐘提取並同步、信號均衡放大，然後將信號通過38PIN接口單元5傳輸到外部系統。38PIN接口單元5，連接內部電傳輸模塊和外部系統，為QSFP標準協議要求的通信接口方式。高頻通信銅纜6，連接兩個電傳輸模塊，傳輸距離為15米，能對4組10G差分信號全雙工傳輸。具體設計時，供電單元1通過從38PIN接口單元獲取發送信號端電源和接收信號端電源，通過電源管理電路，開啟送往數字診斷和通信單元2、信號發送單元3、信號接收單元4的電源。數字診斷和通信單元2包含一個運行速度很快的處理器、外部存儲器、通信模塊、開啟或復位信號發送和接收單元電路，外部存儲器用於存放監控狀態信息；通信模塊輸出I2C格式的信號與外部系統通信；處理器用於對信號發送接收單元進行狀態監控，並控制信號接收、發送單元的開啟；並將鏈路傳輸的狀態發送給外部主機，並從主機接收控制傳輸狀態的指令；開啟或復位信號發送和接收單元電路由電源復位晶片組成，對兩個傳輸單元的狀態進行復位和初始化，通過處理器控制信號發送單元和信號接收單元的狀態。信號發送單元3和信號接收單元4均採用了速率達40G，高效率、低功耗的時鐘提取、數據去加重及均衡晶片，補償信號在高頻銅纜中的損耗；其實現的傳輸功能相當於4對SFP+光模塊的電口傳輸功能，根據SFP+協議規定，每個SFP+的功耗小於1W，那麼8個應小於8W，但在實用新型的模塊其功耗為1.2W，遠遠小於8個SFP+的8W的要求。實現15米的長距離傳輸，在信號輸入信號接收單元時，信號調整組件放大信號的上升沿以增大斜率，進行預加重時鐘同步，以抵消在高頻通信銅纜中信號傳輸的衰減；在信號接收端進行信號恢復，時鐘同步，去加重、均衡放大以減少反射並補償傳輸鏈路中的信號失真和衰減，以達到遠距離傳輸的目的。38PIN接口單元5為QSFP協議規定的38PIN金手指接口，處理器通過通信接口與外部控制器設備建立起通信鏈路，實現外部計算機或控制器的控制命令與內部電路晶片所能識別的指令格式之間的轉換以及從外部設備接收要傳輸的四路全雙工10G的差分信號。高頻通信銅纜6，用於進行鏈路傳輸，採用的是高頻多線對銅纜，其差分阻抗嚴格控制在IOOQ，且為低串音、低衰減、低時延，與傳輸電模塊通過焊接連接。纜組件，可用於萬兆乙太網、Infmiband、數據中心、高性能計算及大容量存儲等場合。一般傳統的高頻通信銅纜組件只能傳輸35米的距離，一旦超過5米，都採用光模塊，而本實用新型克服銅纜的高頻衰減的特性，實現四對IOG信號15米全雙工傳輸。兩個電傳輸模塊體積小，只比普通SFP+模塊大30%，通信有源銅纜組件功耗非常低，小於1.2W。有源銅纜組件的所有電性能和通訊接口完全能夠滿足2008年8月出版的QSFP標準SFF-8436多源協議(SFF-8436SpecificationforQSFPCOPPERANDOPTICALTRANSCEIVERS)對QSFP銅纜的要求，可熱插拔，電性能兼容SFP+的協議標準SFF-8431。由於用銅纜傳輸，相對於業界用的SFP+模塊來說，省去了光發射組件和光接收組件，而光發射和接收組件成本佔SFP+總成本的50%左右，可大大節約成本。本實用新型通信有源銅纜組件在通信設備中的應用如圖2，為熱可插拔的，通過銅纜兩頭的QSFP的金手指接口，直接與主機中的CONNECTOR連接；信號發送單元3、信號接收單元4、數字診斷和通信單元2和供電單元1均通過通訊接口7與外部系統連接器8相連接。即可傳輸主機發送的高頻信號並可實現主機對傳輸鏈路中的狀態進行監控。本通信有源銅纜組件對四路獨立差分10G信號發送和接收的主要電特性符合QSFP多源協議規定的要求，表1為QSFP協議與本實用新型高頻信號性能對比列表。表ltableseeoriginaldocumentpage10綜上所述，釆用了高效率低功耗的數據發送和恢復組件，實時數字診斷，高速的I2C通信，簡潔的電路設計，使該QSFP40G有源通信銅纜組件具有體積小、可熱插拔、功耗低、性能穩定，傳輸速率高等優點；與四對10GSFP+模塊相比，更是節約了成本，且傳輸距離較長。需要理解到的是上述說明並非是對本實用新型的限制，在本實用新型構思範圍內，所進行的添加、變換、替換等，也應屬於本實用新型的保護範圍。權利要求1.一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，其特徵在於所述通信有源銅纜組件由兩個電傳輸模塊和一根長15米的高頻通信銅纜組成，所述電傳輸模塊包含供電單元(1)、數字診斷和通信單元(2)、信號發送單元(3)、信號接收單元(4)、38PIN接口單元(5)，所述供電單元(1)，從38PIN接口單元(5)提取電源提供給數字診斷和通信單元(2)、信號發送單元(3)及信號接收單元(4)；所述數字診斷和通信單元(2)，監控電傳輸模塊的工作狀態並接收外部系統信息，與外部系統I2C通信；所述信號發送單元(3)，從38PIN接口單元(5)接收外部系統的信號，對信號放大、預加重處理髮送給高頻通信銅纜(6)；所述信號接收單元(4)，接收高頻通信銅纜(6)的信號，並對信號數據恢復、均衡、去加重、放大，將信號通過38PIN接口單元(5)傳輸到外部系統；所述38PIN接口單元(5)，連接內部電傳輸模塊和外部系統；所述高頻通信銅纜(6)，連接兩個電傳輸模塊，並行傳輸4對10G信號；其中所述數字診斷和通信單元(2)與信號發送單元(3)、信號接收單元(4)連接，監控信號發送單元的狀態。2.根據權利要求1所述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，其特徵在於所述數字診斷和通信單元(2)包含處理器、外部存儲器、通信模塊、開啟或復位信號發送和接收單元電路，外部存儲器存放與信號接收單元和信號發送單元的寄存器信息和對通訊鏈路進行監控的狀態信息；通信模塊輸出I2C格式的信號與外部系統通信；處理器監控信號發送單元和信號接收單元的狀態信息，並進行存儲，與外部設備通信；開啟或復位信號發送和接收單元電路，通過處理器控制信號發送單元和信號接收單元的狀態。3.根據權利要求1所述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，其特徵在於所述信號發送單元(3)和信號接收單元(4)均由一個獨立的具有四路高頻差分信號的時鐘和數據恢復晶片與外圍電路組成。4.根據權利要求1所述的一種新型長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，其特徵在於所述38PIN接口單元(5)為QSFP協議規定的38PIN金手指接口。專利摘要本實用新型涉及長距離40GQSFP通信有源銅纜組件，由兩個電傳輸模塊和一根長15米的高頻通信銅纜組成，電傳輸模塊包含供電單元、數字診斷和通信單元、信號發送單元、信號接收單元、38PIN接口單元，數字診斷和通信單元與信號發送單元、信號接收單元連接；供電單元提供工作電源；數字診斷和通信單元，與外部系統通信；信號發送單元，接收外部系統的信號、處理後發送給高頻通信銅纜；信號接收單元，接收高頻通信銅纜的信號、處理後傳輸到外部系統；38PIN接口單元，連接內部電傳輸模塊和外部系統；高頻通信銅纜，連接兩個電傳輸模塊。本實用新型克服銅纜的高頻衰減特性，實現四對10G信號進行15米全雙工傳輸，用於高性能計算和數據中心等場合。文檔編號H01R11/11GK201393220SQ20092003550公開日2010年1月27日申請日期2009年3月12日優先權日2009年3月12日發明者聖劉,周新軍,施高鴻,高海兵申請人:蘇州旭創科技有限公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