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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(cè)試設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)的一致性時(shí)，就必需采用能夠進(jìn)行PCS分析的專用工具。此外，在10GE標(biāo)準(zhǔn)中引入接收機(jī)一致性測(cè)試，這也為10Gb光纖通道接收機(jī)的測(cè)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(chǔ)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(duì)評(píng)測(cè)10G光纖通道產(chǎn)品所需的測(cè)試類型又會(huì)有怎樣的影響呢？要全面了解光纖通道向10Gb發(fā)展對(duì)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(yùn)行信號(hào)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(gè)功能層，F(xiàn)C-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(duì)FC-1、FC-2和FC-3層的功能均做了規(guī)定。
圖1：光纖通道分層結(jié)構(gòu)
而針對(duì)10Gb光纖通道，F(xiàn)C-FS只對(duì)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(duì)較低信號(hào)速率定義的仲裁環(huán)路 (arbitrated loop)拓?fù)洹?
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。
圖2：10G光纖通道
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(dá)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(duì)其進(jìn)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(jì)，并用64B/66B傳輸碼取代了FC-FS中為1Gb和2Gb光纖通道設(shè)計(jì)的FC-1 8B/10B傳輸碼。盡管對(duì)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(shí)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(duì)10GE定義了圖2所示的XGMII(10G媒體獨(dú)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(duì)這些層的定義得到了擴(kuò)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(gè)特殊的抖動(dòng)信號(hào)，用于評(píng)估接收機(jī)在較差條件下的性能。
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(gè)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(yǔ)信號(hào)(Primitive Signal)、原語(yǔ)序列(Primitive Sequence)和端口狀態(tài)機(jī)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(duì)來自FC-2層的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因?yàn)閄GMII能夠不改變這些數(shù)據(jù)而直接傳遞它們。然而，F(xiàn)C-FS和XGMII中對(duì)FC-1有序集(ordered set，例如幀分隔符、原語(yǔ)信號(hào)和原語(yǔ)序列)的定義不同。例如，所有FC-FS有序集都以一個(gè)K28.5特殊字符開始，后跟3個(gè)決定該有序集含義的字節(jié)。而在10GE中則為每個(gè)有序集定義一個(gè)控制碼。因此，一個(gè)來自FC-1的有序集必需首先轉(zhuǎn)換成能夠?yàn)閄GMII識(shí)別和支持的格式，才能被傳輸。類似的，一個(gè)來自XGMII的有序集也需要轉(zhuǎn)換成FC-1能夠識(shí)別的格式才行。同時(shí)，10GFC層也會(huì)在將一個(gè)來自XGMII的原語(yǔ)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(huì)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(hào)“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(dòng)管理規(guī)則卻不同。例如，這兩種技術(shù)中，幀間隙(IFG)、原語(yǔ)序列和原語(yǔ)信號(hào)的產(chǎn)生規(guī)則就不同。有關(guān)XGMII、PCS、PMA 和PMD的詳細(xì)信息可參看IEEE Std. 802.3ae-2002。
10Gb光纖通道的測(cè)試
10Gb光纖通道的測(cè)試包括物理層測(cè)試與協(xié)議測(cè)試(即FC-2層及以上層的測(cè)試)。物理層測(cè)試用于評(píng)估被測(cè)設(shè)備(DUT)從一個(gè)地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)無錯(cuò)地承載信息的能力，協(xié)議測(cè)試則用于評(píng)估DUT交換信息以建立或釋放一個(gè)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(jìn)行協(xié)議測(cè)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(píng)估需要使用光學(xué)儀器，測(cè)量波形、時(shí)鐘以及靈敏度等收發(fā)機(jī)特性。用來進(jìn)行接收機(jī)測(cè)試的儀器比用來進(jìn)行發(fā)射機(jī)測(cè)試的儀器更難找，因?yàn)槭袌?chǎng)上大部分產(chǎn)品都很難滿足接收機(jī)測(cè)試對(duì)輸入光信號(hào)的特殊要求。
PCS子層和XGMII子層的測(cè)試需要特殊的，能夠?qū)UT發(fā)送的64B/66B代碼進(jìn)行分析的工具。理想的儀器應(yīng)該能夠報(bào)告PCS錯(cuò)誤和統(tǒng)計(jì)信息，捕捉并以一個(gè)可讀的格式顯示接收到的64B/66B代碼。這就允許測(cè)試對(duì)輸入信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的IFG規(guī)則、原始信號(hào)、原始序列和連接故障信令的一致性進(jìn)行檢查，因?yàn)檫@些信息都包含在64B/66B代碼流中。此外，該儀器還應(yīng)該能夠產(chǎn)生適當(dāng)?shù)?4B/66B代碼，允許插入錯(cuò)誤條件并編輯被傳送的比特，強(qiáng)制DUT接收機(jī)進(jìn)入或跳出規(guī)定狀態(tài)，以驗(yàn)證其實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)的一致性。一旦FC-1層及以下層測(cè)試完畢，就可以通過評(píng)估有效載荷的誤碼率(BER)來確定用戶數(shù)據(jù)性能。
在DUT的傳輸能力通過驗(yàn)證之后，就需要使用一臺(tái)10GFC協(xié)議測(cè)試儀來評(píng)估其建立和釋放一個(gè)連接、處理信息流、以及根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將用戶數(shù)據(jù)映射到光纖通道信號(hào)的能力。需要測(cè)試的內(nèi)容很大程度上取決于DUT的屬性及其期望的功能。(Gaoyao Tang/北京晨報(bào))
