通信与网络中的基于SERDES的甚短距离光传输链路层协议

1 引言 　　随着人们对信息量的需要越来越大,甚短距离光传输技术(VSR,Verv Shotl Reach)不仅应用在网络通信中，也可以广泛使用于高速互连的各种应用。以RapidIO和Infinihand为代表的串行传输协议标准,在物理层采用光互连是其发展趋势之一。本文基于SERDES硬核，定制了一个串行点对点高速传输协议模型，可用于短距离的光互连系统。在SERDES的选择上，本设计选用了Rocket I/O作为协议的物理层。Rocket I/O是Xilinx公司嵌入到FPGA中的高速串行收发器硬核,单片可提供高达3.125Gb/s的I/O速率。 2 ROCket I/O简介 　　Roc 【通信与网络中的基于SERDES的甚短距离光传输链路层协议】 随着信息技术的快速发展，数据传输的需求急剧增加，甚短距离光传输技术（VSR，Very Short Reach）成为了满足高速互连需求的关键技术。VSR不仅在传统网络通信中发挥着重要作用，还在高速互连设备间的数据传输中扮演着重要角色。串行传输协议，如RapidIO和InfiniBand，因其高效能和低延迟特性，越来越多地采用光互连技术作为物理层的解决方案。 本文重点介绍了一个基于SERDES（串行器/解串器）硬核的定制串行点对点高速传输协议模型，特别适用于短距离的光互连系统。SERDES技术能够在单根光纤或电缆上实现高速率的数据传输，显著提高了系统的带宽利用率。 Rocket I/O是Xilinx公司开发的一种高性能串行收发器，常被嵌入到FPGA中，提供高达3.125Gb/s的I/O速率。Rocket I/O支持多种高速串行通信标准，如InfiniBand、PCI Express和光纤通道。其核心功能包括将并行数据转换为高速串行信号，以及接收串行信号并恢复为并行数据。Rocket I/O采用8B/10B编码技术，以确保数据的正确传输，同时利用预加重、comma字符检测等技术优化信号质量。 在数据链路层协议的设计与实现中，Rocket I/O作为物理层的收发器，处理并串/串并转换。链路层则负责数据帧的组织、传输控制和错误检测。协议设计时，数据帧结构被定义为包含初始化字符、应答字符、空闲字符、帧头和帧尾，这些元素有助于保证数据的正确传输和解析。链路初始化是系统上电后的关键步骤，包括对Rocket I/O的复位和对齐，以建立可靠的通信链路。 数据帧结构的定义如下： 1. 初始化字符（SP）和初始应答字符（SPA）用于建立链路。 2. 帧头（SF）和帧尾（EF）标记数据帧的边界，确保数据的完整性和识别。 3. 空闲字符（IDLE）在链路空闲时发送，保持链路活动状态。 链路状态控制涉及通信的建立和拆除，以及错误检测和恢复机制。通过对Rocket I/O的配置和控制，可以实现高效、可靠的链路通信。此外，由于本文专注于数据传输过程，而不涉及复杂的寻址和流量控制，因此这些方面的设计相对简化。 基于SERDES的甚短距离光传输链路层协议设计，结合Rocket I/O的优势，为高速光互连系统提供了一种高效、可靠的数据传输解决方案。通过定制的数据帧结构和链路控制机制，该协议能够适应各种应用场景，满足高速、低延迟的数据通信需求。