CN103378907B - 高速光纤链路及用于在高速光纤链路上传递光学数据信号的方法 - Google Patents

高速光纤链路及用于在高速光纤链路上传递光学数据信号的方法 Download PDF

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Abstract

本申请案涉及一种高速光纤链路及一种用于在所述高速光纤链路上传递光学数据信号的方法。本发明提供一种在不需要重新设计背板ASIC的情况下使光纤链路的数据速率至少加倍的光学通信***及方法。部分地通过将与当前ASIC设计兼容的至少一个变速箱集成电路IC并入到所述光学通信***中来使此情形成为可能。所述变速箱IC：从所述ASIC接收N个电数据信号通道，其中每一电数据信号具有X Gbps的数据速率；及输出N/2个电数据信号通道，其中每一电数据信号具有2X Gbps的数据速率，其中N为等于或大于2的正整数，且X为等于或大于1的正数。高速光学收发器模块接收从所述变速箱IC输出的所述N/2个电数据信号并产生具有2X Gbps的数据速率的N/2个相应光学数据信号以供在所述光纤链路上传输。

Description

高速光纤链路及用于在高速光纤链路上传递光学数据信号的方法
技术领域
本发明涉及在其上以在光学波导上传输及接收的光学信号的形式传递数据的光学通信网络。更特定来说，本发明涉及一种高速光纤链路及一种用于在高速光纤链路上传递光学数据信号的方法。
背景技术
在光学通信网络中，使用光学收发器模块在光纤上传输及接收光学信号。光学收发器模块产生表示数据的经调制光学信号，接着在耦合到所述收发器模块的光纤上传输所述光学信号。每一收发器模块包含传输器侧及接收器侧。在传输器侧上，激光源产生激光，且光学耦合***接收所述激光并将所述光光学耦合到光纤的一端上。所述激光源通常由产生特定波长或波长范围的光的一个或一个以上激光二极管构成。所述光学耦合***通常包含一个或一个以上反射元件、一个或一个以上折射元件及/或一个或一个以上衍射元件。在接收器侧上，光电二极管检测在光纤上传输的光学数据信号并将所述光学数据信号转换成电信号，接着由所述接收器侧的电路放大及处理所述电信号以恢复数据。在光纤的每一端上连接的光学收发器模块与光纤自身的组合通常称为光纤链路。
在通常用于光学通信网络中的交换***中，每一光学收发器模块通常安装于电路板上，所述电路板与作为所述交换***的背板的一部分的另一电路板互连。所述背板通常包含许多彼此电互连的电路板。在许多此类交换***中，所述背板的每一电路板具有安装于其上且电连接到其的专用集成电路(ASIC)。每一ASIC经由相应电路板的导电迹线与相应光学收发器模块电互连。在传输方向上，每一ASIC向其相应光学收发器模块传递电数据信号，所述光学收发器模块接着将所述电数据信号转换成相应光学数据信号以供在连接到光学收发器模块的光纤上传输。在接收方向上，光学收发器模块接收从连接到所述模块的相应光纤耦合到所述模块中的光学数据信号并将相应光学数据信号转换成相应电数据信号。接着从所述模块输出电数据信号并在ASIC的相应输入处接收所述电数据信号，所述ASIC接着处理所述电数据信号。电路板上的将每一ASIC的输入及输出分别连接到每一相应光学收发器模块的输出及输入的电互连件通常称为通道。
图1图解说明已知交换***的已知光学通信***2的框图。光学通信***2包括第一电路板3、安装于第一电路板3上的光学收发器模块4、背板电路板5及安装于背板电路板5上的ASIC6。四条输出光纤7及四条输入光纤8连接到光学收发器模块4。在传输方向上，ASIC6产生四个每秒10千兆位(Gbps)的电数据信号，将所述电数据信号从ASIC6输出到去往光学收发器模块4的四个相应输出通道9上。光学收发器模块4接着将四个10Gbps电数据信号转换成四个相应10Gbps光学数据信号并将其耦合到四条相应光纤7的端中以供在光纤链路上传输。在接收方向上，将四个10Gbps光学数据信号从四条相应光纤8的端耦合到光学收发器模块4中，光学收发器模块4接着将所述光学数据信号转换成四个10Gbps电数据信号。接着在四个相应输入通道11上将四个10Gbps电数据信号输出到ASIC6的四个相应输入以供ASIC6处理。因此，光纤链路具有在传输方向上40Gbps且在接收方向上40Gbps的数据速率。可通过增加光纤链路中所包含的光学收发器模块4及ASIC6的数目来增加所述链路的数据速率。举例来说，如果光学通信***2中包含四个光学收发器模块4及四个ASIC6，那么光纤链路将具有在传输方向上160Gbps且在接收方向上160Gbps的数据速率。
对更大带宽的不断增加的需求通常导致努力升级光纤链路以实现更高的数据速率。然而，这样做通常需要使用于光学通信***中的光学收发器模块及ASIC的数目加倍或用以更高数据速率操作的光学收发器及ASIC来替换所述光学收发器模块及ASIC。当然，使用于光学通信***中的光学收发器模块及ASIC的数目加倍是非常昂贵的解决方案。因此，将期望提供一种用以在不必使用于光学通信***中的光学收发器模块及ASIC的数目加倍的情况下实质上增加光纤链路的带宽的方式。为了用以更高数据速率操作的ASIC替换ASIC，将必须重新设计所述ASIC，此也为非常昂贵的解决方案。
因此，将期望提供一种用以在不必使用于光学通信***中的光学收发器模块及ASIC的数目加倍的情况下且在不必重新设计ASIC的情况下升级光纤链路以实现实质上更高数据速率的方式。
发明内容
本发明针对一种供在高速光纤链路中使用的光学通信***及一种用于在光纤链路上以高速传递光学数据信号的方法。所述光学通信***包括ASIC、第一变速箱集成电路(IC)及光学收发器模块。所述ASIC从所述ASIC的第一组输出端子输出具有XGbps的数据速率的N个电数据信号，其中N为等于或大于2的正整数，且其中X为等于或大于1的正数。所述第一变速箱经由所述第一变速箱IC的第一组输入端子将从所述ASIC的所述第一组输出端子输出的所述N个电数据信号输入到所述第一变速箱IC并将所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号。所述变速箱IC从所述变速箱IC的第一组输出端子输出所述N/2个电数据信号。所述光学收发器模块具有一收发器控制器、N/2个激光二极管、N/2个激光二极管驱动器、N/2个光电二极管、N/2个放大器及一光学器件***。所述光纤链路的多条光纤的端耦合到所述光学收发器模块。所述光学收发器模块接收从所述第一变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号并致使所述激光二极管驱动器根据在所述光学收发器模块中接收的所述相应N/2个电数据信号调制所述相应激光二极管以致使产生具有2XGbps的数据速率的N/2个光学数据信号。所述光学器件***将所述相应N/2个光学数据信号耦合到所述多条光纤中的相应光纤的相应端中。
所述方法包括：将所述光纤链路的多条光纤的端耦合到光学通信***的光学收发器模块；借助所述光学通信***的ASIC，从所述ASIC的第一组输出端子输出具有XGbps的数据速率的N个电数据信号，其中X大于或等于1；借助所述光学通信***的第一变速箱IC，经由所述变速箱IC的第一组输入端子将从所述ASIC的所述第一组输出端子输出的所述N个电数据信号输入到所述变速箱IC；在所述第一变速箱IC中，将所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号并从所述第一变速箱IC的第一组输出端子输出所述N/2个电数据信号；在所述光学收发器模块中，接收从所述第一变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号并致使所述光学收发器模块的N/2个激光二极管驱动器根据在所述光学收发器模块中接收的所述相应N/2个电数据信号调制所述N/2个相应激光二极管以致使产生具有2XGbps的数据速率的N/2个光学数据信号；及借助所述光学收发器模块的光学器件***，将所述相应N/2个光学数据信号耦合到所述多条光纤中的相应光纤的所述端中。
依据以下描述、图式及所附权利要求书，本发明的这些以及其它特征及优点将变得显而易见。
附图说明
图1图解说明已知交换***的已知光学通信***的框图。
图2图解说明根据本发明的一个说明性或示范性实施例的位于高速光纤链路的一端上的光学通信***的框图。
图3图解说明等同于图2中所展示的光学通信***的光学通信***的框图，不过所述光学通信***在***的背板侧上包含与ASIC互连的第二变速箱IC。
图4图解说明根据说明性实施例的图2中所展示的变速箱IC的框图。
图5图解说明根据说明性实施例的图2及3中所展示的高速光学收发器模块的框图。
图6图解说明根据另一说明性实施例的图2及3中所展示的高速光学收发器模块的框图。
具体实施方式
根据本发明，提供一种高速光纤链路，其在不需要重新设计当前用于前述已知光纤链路中的ASIC的情况下使所述光纤链路的数据速率至少加倍。部分地通过将与当前ASIC设计兼容的至少一个变速箱集成电路(IC)并入到光学通信***中来使此情形成为可能。所述变速箱IC经配置以与当前ASIC设计的多个ASIC介接且与高速光学收发器模块介接。在传输方向上，所述变速箱IC：从ASIC接收N个电数据信号通道，其中每一电数据信号具有XGbps的数据速率；及输出N/2个电数据信号通道，其中每一电数据信号具有2XGbps的数据速率，其中N为等于或大于2的正整数，且X为等于或大于1的正数。高速光学收发器模块接收从变速箱IC输出的N/2个电数据信号、产生N/2个相应光学数据信号并将所述光学数据信号输出到N/2条光纤上，其中每一光学数据信号具有2X的数据速率。在接收方向上，所述高速光学收发器模块在N/2条光纤上接收N/2个光学数据信号并将其转换成N/2个相应电数据信号，每一电数据信号具有2XGbps的数据速率。接着在变速箱IC的相应输入处在N/2个通道上接收所述N/2个电数据信号，所述变速箱IC将所述N/2个电数据信号转换成N个电数据信号，每一电数据信号具有X的数据速率。变速箱IC接着将N个电数据信号输出到N个通道上以供递送到ASIC的相应输入。所述ASIC接着以正常方式处理所述电数据信号。
举例来说，如果从所有ASIC输出的数据通道的总数等于四(即，N=4)，其中每一电数据信号具有10.3125Gbps的数据速率(即，X=10)，那么变速箱IC将输出两个电数据信号通道，其中每一电数据信号具有20.625Gbps的数据速率。如在光学通信行业中为典型的，10.3125Gbps的数据速率在本文中将简称为10Gbps且20.625Gbps的数据速率在本文中将简称为20Gbps。高速光学收发器模块将每一电数据信号转换成处于与所述电数据信号相同的数据速率的光学数据信号且将所述光学数据信号输出到光纤上。在接收方向上，光学收发器模块接收两个光学数据信号(每一光学数据信号具有20Gbps的数据速率)并将其转换成两个电数据信号(每一电数据信号具有20Gbps的数据速率)。在两个通道上将所述光学数据信号递送到变速箱IC，所述变速箱IC将其转换成四个电数据信号，每一电数据信号具有10Gbps的数据速率。接着在四个相应通道上将四个10Gbps电数据信号递送到ASIC，所述ASIC以正常方式处理所述电数据信号。因此，将变速箱IC并入到光学通信***中允许现有设计的ASIC与高速光学收发器模块一起使用以实现光纤链路的至少两倍于所述链路的先前数据速率的数据速率。现在将参考图2到6中所展示的说明性或示范性实施例来描述本发明的这些以及其它特征及优点，在所述图中相似参考编号表示相似元件或特征。
图2图解说明根据本发明的一个说明性或示范性实施例的位于高速光纤链路的一端上的光学通信***20的框图。光学通信***20包括第一电路板22、安装于第一电路板22上的变速箱IC30、安装于第一电路板22上的高速光学收发器模块40、背板电路板42及安装于背板电路板42上的一个或一个以上ASIC50。根据此说明性实施例，一个或一个以上ASIC50对应于两个图1中所展示的ASIC6，但一个或一个以上ASIC50可为单个ASIC。为便于图解说明，在图2的框图中将一个或一个以上ASIC50表示为单个块。还应注意，虽然图2中展示了两个单独的电路板22及42，但可将变速箱IC30、高速光学收发器模块40及ASIC50安装于单个电路板(例如电路板22)上。
根据图2中所展示的说明性实施例，N=8且X=10Gbps。因此，存在互连ASIC50与变速箱IC30的八个输出通道51及互连ASIC50与变速箱IC30的八个输入通道52。存在互连变速箱IC30与光学收发器模块40的四个输出通道53及互连光学收发器模块40与变速箱IC30的四个输入通道54。存在光学且机械地耦合到光学收发器模块40的四条输出光纤55及四条输入光纤56。在传输方向上，在输出通道51上将八个10Gbps电数据信号从ASIC50输出到变速箱IC30。变速箱IC将八个10Gbps电数据信号转换成四个20Gbps电数据信号且将四个20Gbps电数据信号输出到去往光学收发器模块40的输出通道53上。光学收发器模块40将每一20Gbps电数据信号转换成20Gbps光学数据信号并将所述光学数据信号输出到输出光纤55上。在接收方向上，光学收发器模块40接收从四条输入光纤56的端输出的四个20Gbps光学数据信号并将其转换成四个20Gbps电数据信号。接着在四个输入通道54上四个20Gbps光学数据信号递送到变速箱IC30，变速箱IC30将四个20Gbps电数据信号转换成八个10Gbps电数据信号。接着在八个输入通道52上将八个10Gbps电数据信号递送到ASIC50，ASIC50以图1中所展示的ASIC6处理10Gbps电数据信号的已知方式处理所述10Gbps电数据信号。
在ASIC50的背板侧上，通常存在用于与等同于光学通信***20且位于相同交换***内或位于其它交换***中的其它光学通信***的其它ASIC50及/或其它变速箱IC30通信的八个10Gbps输入通道57及八个10Gbps输出通道58。此外，可给背板侧添加变速箱IC30的另一实例以使在背板的ASIC50之间传递的电数据信号的数据速率加倍，如现在将参考图3描述。
图3图解说明等同于图2中所展示的光学通信***20的光学通信***60的框图，不过光学通信***60在***60的背板侧上包含与ASIC50互连的第二变速箱IC30。第二变速箱IC30在四个输入通道61上接收四个20Gbps电数据信号并在四个输出通道62上输出四个20Gbps电数据信号。在输入通道61上在变速箱IC30中接收的四个20Gbps电数据信号是从位于相同交换***中别处的等同光学通信***60的等同变速箱IC30输出的。类似地，在输出通道62上从变速箱IC30输出的四个20Gbps电数据信号输入到位于相同交换***中别处的等同光学通信***60的等同变速箱IC30。以此方式，变速箱IC30允许相同交换***或不同但经类似配置的交换***的ASIC50以20Gbps而非10Gbps的较高数据速率彼此进行通信。
图4图解说明根据说明性实施例的图2中所展示的变速箱IC30的框图。在上文参考图2及3所描述的说明性实施例中，已仅在执行速率转换方面描述了变速箱IC30，但为实现速率转换，变速箱IC30执行额外操作，例如，时钟及数据恢复(CDR)、位对准、串行化及多路分用。现在将参考图4描述变速箱IC30的组件及其执行的操作。
电接口71将变速箱IC30与ASIC50介接。举例来说，电接口71可为XLAUI接口，其为用于介接IC的众所周知的接口。对于在通道51上从ASIC50接收的传入10Gbps电数据信号，在变速箱IC30内部的四对通道72将所述电数据信号提供到相应均衡器73。均衡器73将相应电数据信号还原为其原始波形并将每一对经还原电数据信号输出到相应CDR与反串行化器组件74。CDR与反串行化器组件74对相应对的电数据信号中的每一者执行时钟及数据恢复及反串行化并将所得电数据信号对输出到相应纠偏组件75。纠偏组件75对相应对的电数据信号执行静态与动态相位对准并将所述若干对经相位对准电数据信号提供到相应20Gbps串行化器组件76。
20Gbps串行化器组件76对相应对的两个经相位对准电数据信号执行串行化以产生相应20Gbps电数据信号。接着将四个20Gbps电数据信号递送到相应去加重(DE)驱动器77，驱动器77对相应20Gbps电数据信号进行去加重及放大并将相应20Gbps电数据信号递送到电接口78。电接口78为经配置以将变速箱IC30与光学收发器模块40(图2)介接的物理层/媒体接入层装置(PMD)。接着将所得20Gbps电数据信号递送到光学收发器模块40，光学收发器模块40将所述电数据信号转换成20Gbps光学数据信号并将所述光学数据信号耦合到相应光纤55(图2)上。下文将参考图5及6详细地描述光学收发器模块40的实施例。
在接收方向上，电接口78从光学收发器模块40(图2)接收四个20Gbps电数据信号并经由相应内部通道81将其递送到相应均衡器82。均衡器82对相应20Gbps电数据信号执行均衡并将经均衡的电数据信号递送到相应CDR组件83。CDR组件83对相应电数据信号执行时钟及数据恢复算法并将若干对相应20Gbps电数据信号递送到相应1对2多路复用器(MUX)84。MUX84中的每一者将相应20Gbps电数据信号转换成一对10Gbps电数据信号，接着将所述电数据信号递送到相应DE驱动器85。DE驱动器85对相应10Gbps电数据信号进行去加重及放大并将相应10Gbps电数据信号输出到内部通道86上以供递送到电接口71。电接口71接着在通道52(图2)上将八个10Gbps电数据信号输出到ASIC50(图4)。
应注意，可对图2中所展示的变速箱IC30做出许多修改，同时仍允许变速箱IC30执行将若干对10Gbps电数据信号转换成20Gbps电数据信号的上述任务且反之亦然。举例来说，在许多情况中，均衡器73及82以及去加重驱动器77及85为任选的，此取决于载运对应电数据信号的迹线长度及对应电数据信号的强度或完整性。还应注意，可对变速箱IC30做出其它变化，例如用执行类似或等效功能的其它组件替换执行某些功能的某些组件。所属领域的技术人员将理解可对变速箱IC30做出此些修改同时仍允许其执行上文参考图2到4所描述的功能的方式。
图5图解说明根据说明性实施例的图2及3中所展示的高速光学收发器模块40的框图。根据此说明性实施例的光学收发器模块40在本文中将称为光学收发器模块40'。经由通道53将从变速箱IC30(图2到4)输出的四个20Gbps电数据信号递送到光学收发器模块40'的收发器控制器100。举例来说，收发器控制器100包含例如微控制器或微处理器的可编程控制装置(未展示)以及用于处理经由通道53在控制器100中接收的电数据信号且用于处理将从控制器输出到通道54上的电数据信号的其它电路(未展示)。在传输方向上，处理在通道53上在控制器100中接收的四个20Gbps电数据信号且接着将其递送到激光二极管(LD)驱动器101。LD驱动器101根据相应20Gbps电数据信号调制相应LD102以产生相应20Gbps光学数据信号。由四个LD102产生的四个20Gbps光学数据信号接着由光学器件***103耦合到四条相应光纤55的端中以供在光纤链路上传输。
在接收方向上，从四条相应光纤56的端输出四个20Gbps光学数据信号且其由光学器件***103耦合到四个光电二极管104上，光电二极管104将所述光学数据信号转换成相应电流信号。举例来说，光电二极管104可为p-本征-n(PIN)二极管。接着将相应电流信号输出到相应跨阻抗放大器(TIA)105，TIA105将所述电流信号转换成相应20Gbps电压信号。接着由收发器控制器100的例如CDR电路的电路(未展示)处理四个20Gbps电压信号以恢复所述电压信号中所含有的数据以产生四个20Gbps电数据信号。接着在通道54上输出四个20Gbps电数据信号以供递送到变速箱IC30。
LD102并不限于任何特定类型的LD。根据说明性实施例，LD102为垂直腔表面发射激光二极管(VCSEL)。用于此目的的VCSEL可以16Gbps的数据速率操作且仍允许在光纤55上传输的光学数据信号的数据速率为20Gbps。在很大程度上通过在变速箱IC30中及/或在收发器控制器100的电路中预调节及后调节电数据信号来使此情形成为可能。当然，以甚至更高的数据速率(例如，20Gbps)操作的VCSEL也适合于此目的，但此些VCSEL当前可能并不广泛可用。
光学器件***103可为任何类型的适合光学器件***，例如分别包括一个或一个以上折射或衍射光学元件的折射或衍射光学器件***。如所属领域的技术人员将理解，存在多种光学元件或可针对此目的容易地设计及制造多种光学元件。在图5中所展示的说明性实施例中，分别针对每一LD102及光电二极管104使用单独光纤55及56。如现在将参考图6描述，可将单条光纤与每一对LD102及光电二极管104一起使用以提供双向光纤链路。
图6图解说明根据另一说明性实施例的图2及3中所展示的高速光学收发器模块40的框图。根据此说明性实施例的光学收发器模块40在本文中将称为光学收发器模块40"。光学收发器模块40"等同于图5中所展示的光学收发器模块40'，不过光学收发器模块40"具有不同于图5中所展示的光学器件***103的光学器件***110，如下文将详细描述。此外，出于下文将结合光学器件***110描述的原因，光学收发器模块40"连接到仅N/2条光纤55而非图5中所展示的八条光纤55及56。根据此说明性实施例，N=8，且因此存在总共四条光纤55。四条光纤55中的每一者充当用于在光纤链路上传输光学数据信号的传输光纤及用于在光纤链路上接收光学数据信号的接收光纤两者。因此，这些光纤55在本文中将称为传输/接收光纤。图5及6中的相似参考编号表示相似元件或组件。
在传输方向上，经由通道53将从变速箱IC30(图2到4)输出的四个20Gbps电数据信号递送到光学收发器模块40"的收发器控制器100。如上文所述，举例来说，收发器控制器100包含例如微控制器或微处理器的可编程控制装置(未展示)以及用于预处理经由通道53在控制器100中接收的电数据信号且用于对将从控制器100输出到通道54上的电数据信号进行后处理的其它电路(未展示)。处理在通道53上在控制器100中接收的四个20Gbps电数据信号且接着将其递送到LD驱动器101。LD驱动器101根据由其接收的相应20Gbps电数据信号调制相应LD102以产生相应20Gbps光学数据信号。由四个LD102产生的四个20Gbps光学数据信号接着由光学器件***110耦合到四条相应传输/接收光纤55的端中以供在光纤链路上传输。
在接收方向上，从四条相应传输/接收光纤55的端输出四个20Gbps光学数据信号且将其耦合到四个相应PIN二极管104上，PIN二极管104将所述光学数据信号转换成相应电流信号。接着将相应电流信号输出到相应TIA105，TIA105将所述电流信号转换成相应20Gbps电压信号。接着由收发器控制器100的例如CDR电路的电路(未展示)处理四个20Gbps电压信号以恢复所述电压信号中所含有的数据以产生四个20Gbps电数据信号。接着在通道54上输出四个20Gbps电数据信号以供递送到变速箱IC30。
根据图6中所展示的说明性实施例，光学器件***110执行光学多路复用及多路分用操作以允许在光纤55上同时传输及接收光学数据信号，使得在光纤链路上实现全光学多路分用。换句话说，在光纤55中的每一者上以在每一方向上至少20Gbps的数据速率同时传输及接收光学数据信号。因此，所述光纤链路能够同时以80Gbps的数据速率传输光学数据信号及以80Gbps的数据速率接收光学数据信号以使用仅四条光纤55为光纤链路提供160Gbps的聚合数据速率。可提供此全双工光纤链路的方式揭示于2009年6月30日提出申请的标题为“高速光学收发器、双向双工光纤链路及用于提供双向双工光纤链路的方法(AHIGH-SPEEDOPTICALTRANSCEIVER,ABI-DIRECTIONALDUPLEXOPTICALFIBERLINK,ANDAMETHODFORPROVIDINGABI-DIRECTIONALDUPLEXOPTICALFIBERLINK)”的第12/495,707号美国专利申请案中，所述专利申请案已作为第2010/0329669号美国公开申请案公开且以全文引用的方式并入本文中。因此，为简洁起见，本文中将不再详细地描述光学器件***110以及由其执行的光学多路复用及多路分用操作。
图2到6的上文描述已示范了本发明的使得能够在不必重新设计用于光纤链路的背板中的ASIC的情况下实质上增加(例如，加倍)所述链路的数据速率的说明性实施例。在上文所描述的说明性实施例中，结合输入及输出10Gbps电数据信号的ASIC及将10Gbps电数据信号转换成20Gbps电数据信号(且反之亦然)的变速箱IC使用20Gbps光学收发器模块以将光纤链路升级为至少使其先前带宽加倍。通过避免对重新设计用于背板中的ASIC的需要，实现了实质成本节省同时仍实现经升级光纤链路的高得多的带宽。应注意，尽管已关于升级光纤链路描述了本发明的实施例，但本发明同样适用于构建使用上文分别参考图2及3描述的光学通信***20或60的新的光纤链路。
应注意，已出于示范本发明的原理及概念的目的参考几个说明性实施例描述了本发明。本发明并不限于本文中所描述的实施例，如所属领域的技术人员鉴于本文中所提供的描述将理解。可在不背离本发明的目标或目的的情况下对本文中所描述的实施例做出许多修改，且所有此些修改均在本发明的范围内。

Claims (34)

1.一种供在光纤链路中使用的光学通信***，所述光学通信***包括：
专用集成电路ASIC，所述ASIC从所述ASIC的第一组输出端子输出具有每秒X千兆位Gbps的数据速率的N个电数据信号，其中N为等于或大于2的正整数，且其中X为等于或大于1的正数；
第一变速箱集成电路IC，所述第一变速箱IC经由所述变速箱IC的第一组输入端子输入从所述ASIC的所述第一组输出端子输出的所述N个电数据信号并将所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号，所述变速箱IC从所述第一变速箱IC的第一组输出端子输出所述N/2个电数据信号；及
光学收发器模块，其具有一收发器控制器、N/2个激光二极管、N/2个激光二极管驱动器、N/2个光电二极管、N/2个放大器及一光学器件***，其中所述光纤链路的多条光纤的端耦合到所述光学收发器模块，所述光学收发器模块接收从所述第一变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号并致使所述激光二极管驱动器根据在所述光学收发器模块中接收的所述相应N/2个电数据信号调制所述相应激光二极管以致使产生具有2XGbps的数据速率的N/2个光学数据信号，且其中所述光学器件***将所述相应N/2个光学数据信号耦合到所述多条光纤中的相应光纤的相应端中。
2.根据权利要求1所述的光学通信***，其中具有2X的数据速率的N/2个光学数据信号从所述多条光纤中的相应光纤的所述端传出并由所述光学器件***耦合到所述N/2个光电二极管中的相应光电二极管上，所述相应光电二极管分别将所述N/2个光学数据信号转换成N/2个电流信号，所述N/2个放大器将所述N/2个电流信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个相应输出电数据信号，所述N/2个输出电数据信号从所述光学收发器模块的相应输出端子输出并经由所述第一变速箱IC的第二组输入端子输入到所述第一变速箱IC，且其中所述第一变速箱IC将经由所述第一变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述第一变速箱IC的所述N/2个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N个电数据信号，所述第一变速箱IC经由所述第一变速箱IC的第二组输出端子输出具有2XGpbs的所述数据速率的所述N个电数据信号，且其中从所述第一变速箱IC的所述第二组输出端子输出的所述N个电数据信号经由所述ASIC的第一组N个输入端子输入到所述ASIC。
3.根据权利要求1所述的光学通信***，其中所述ASIC具有用于从所述光纤链路的背板接收N个电数据信号的第二组N个输入端子。
4.根据权利要求2所述的光学通信***，其中所述ASIC具有用于将N个电数据信号输出到所述光纤链路的背板的第二组N个输出端子。
5.根据权利要求1所述的光学通信***，其中X等于10。
6.根据权利要求5所述的光学通信***，其中N等于8。
7.根据权利要求2所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC包括：
N个时钟及数据恢复CDR与反串行化器组件，每一CDR与反串行化器组件对输入到所述变速箱IC的所述第一组输入端子的所述相应N个电数据信号中的一者执行CDR与反串行化，每一CDR与反串行化器组件从所述相应CDR与反串行化器组件的输出端子输出电数据信号；
N/2个纠偏组件，每一纠偏组件在所述纠偏组件的第一及第二输入端子处接收从所述CDR与反串行化器组件中的两者输出的一对电数据信号，每一纠偏组件对由其接收的所述一对电数据信号执行静态与动态相位对准并从所述纠偏组件的第一及第二输出端子输出一对电数据信号；及
N/2个串行化器组件，所述N/2个串行化器组件中的每一者接收从所述纠偏组件中的一者的所述第一及第二输出端子输出的所述对电数据信号中的一者，所述N/2个串行化器组件中的每一者对由其接收的所述对电数据信号执行串行化器操作以产生具有2XGbps的数据速率的串行电数据信号，每一串行电数据信号从所述相应串行化器组件的输出端子输出，且其中从所述变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号中的每一者对应于所述串行电数据信号中的一者。
8.根据权利要求7所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N/2个去加重驱动器，所述N/2个去加重驱动器中的每一者接收从所述N/2个串行化器组件中的相应一者的所述输出端子输出的所述串行电数据信号中的相应一者，并且对所述相应串行电数据信号进行去加重及驱动以产生从所述第一变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号。
9.根据权利要求8所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N个均衡器，在输入到所述变速箱IC的所述第一组输入端子的所述相应N个电数据信号中的一者输入到所述CDR与串行化器组件中的相应一者之前，所述N个均衡器中的每一者对所述N个电数据信号中的所述相应一者进行均衡。
10.根据权利要求7所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N/2个1对2多路复用器MUX，所述MUX中的每一者在所述MUX的输入端子处接收经由所述变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的一者并将所述N/2个电数据信号中的相应一者转换成具有2XGbps的所述数据速率的所述N个电数据信号中的两者，所述MUX中的每一者从所述相应MUX的第一及第二输出端子输出具有2XGpbs的所述数据速率的所述两个电数据信号。
11.根据权利要求10所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N个去加重驱动器，所述N个去加重驱动器中的每一者接收从所述MUX中的相应一者的所述输出端子中的一者输出的所述两个电数据信号中的一者并对由其接收的所述相应电数据信号进行去加重及驱动以产生从所述变速箱IC的所述第二组输出端子输出的所述N个电数据信号中的一者。
12.根据权利要求10所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N/2个CDR组件，所述N/2个CDR组件中的每一者具有耦合到所述N/2个MUX中的一者的所述输入端子的输出端子，所述N/2个CDR组件中的每一者对经由所述变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的相应一者执行时钟及数据恢复并从其输出端子将所述N/2个电数据信号中的所述相应一者输出到所述N/2个MUX中的所述相应一者的所述输入端子。
13.根据权利要求12所述的光学通信***，其中所述第一变速箱IC进一步包括：
N/2个均衡器，所述N/2个均衡器中的每一者具有耦合到所述N/2个CDR组件中的一者的所述输入端子的输出端子，所述N/2个均衡器中的每一者对经由所述变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的相应一者进行均衡并从其输出端子将所述经均衡的N/2个电数据信号中的所述相应一者输出到所述N/2个CDR组件中的所述相应一者的所述输入端子。
14.根据权利要求1所述的光学通信***，其进一步包括：
第二变速箱IC，其中所述ASIC具有用于将具有2XGbps的数据速率的N个电数据信号输出到所述第二变速箱IC的第一组N个输入端子的第二组N个输出端子，且其中从所述ASIC的所述第二组输出端子输出的所述N个电数据信号经由所述第二变速箱IC的第一组输入端子输入到所述第二变速箱IC，且其中所述第二变速箱IC将输入到所述第二变速箱IC的所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号，且其中所述第二变速箱IC经由所述第二变速箱IC的第一组输出端子从所述第二变速箱IC输出所述N/2个电数据信号。
15.根据权利要求14所述的光学通信***，其中具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号经由所述第二变速箱IC的第二组输入端子输入到所述第二变速箱IC中，且其中所述第二变速箱IC将输入到所述第二变速箱IC的所述N/2个电数据信号转换成具有XGbps的数据速率的N个电数据信号，且其中所述第二变速箱IC经由所述第二变速箱IC的第二组输出端子从所述第二变速箱IC输出所述N个电数据信号，且其中经由所述第二变速箱IC的所述第二组输出端子从所述第二变速箱IC输出的所述N个电数据信号经由所述ASIC的一组输入端子输入到所述ASIC。
16.根据权利要求2所述的光学通信***，其中所述光纤链路的所述多条光纤包括N/2条传输光纤及N/2条接收光纤，且其中由所述光学器件***耦合到相应光纤的相应端中的所述N/2个光学数据信号耦合到所述N/2条传输光纤中的相应传输光纤的相应端中，且其中从相应光纤的所述端传出的所述N/2个光学数据信号从所述N/2条接收光纤中的相应接收光纤的所述端传出。
17.根据权利要求2所述的光学通信***，其中所述光纤链路的所述多条光纤包括N/2条传输/接收光纤，所述N/2条传输/接收光纤中的每一者充当用于传输光学数据信号的传输光纤及用于接收光学数据信号的接收光纤两者，且其中由所述光学器件***耦合到相应光纤的相应端中的所述N/2个光学数据信号耦合到所述N/2条传输/接收光纤中的相应传输/接收光纤的相应端中，且其中从相应光纤的所述端传出的所述N/2个光学数据信号从所述N/2条传输/接收光纤中的相应传输/接收光纤传出。
18.一种用于在光纤链路上传递光学数据信号的方法，所述方法包括：
将所述光纤链路的多条光纤的端耦合到光学通信***的光学收发器模块，所述光学收发器模块具有一收发器控制器、N/2个激光二极管、N/2个激光二极管驱动器、N/2个光电二极管、N/2个放大器及一光学器件***，其中N为等于或大于2的正整数；
借助所述光学通信***的专用集成电路ASIC，从所述ASIC的第一组输出端子输出具有每秒X千兆位Gbps的数据速率的N个电数据信号，其中X大于或等于1；
借助所述光学通信***的第一变速箱集成电路IC，经由所述变速箱IC的第一组输入端子将从所述ASIC的所述第一组输出端子输出的所述N个电数据信号输入到所述变速箱IC；
在所述第一变速箱IC中，将所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号并从所述第一变速箱IC的第一组输出端子输出所述N/2个电数据信号；
在所述光学收发器模块中，接收从所述第一变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号并致使所述光学收发器模块的N/2个激光二极管驱动器根据在所述光学收发器模块中接收的所述相应N/2个电数据信号调制所述N/2个相应激光二极管以致使产生具有2XGbps的数据速率的N/2个光学数据信号；及
借助所述光学收发器模块的光学器件***，将所述相应N/2个光学数据信号耦合到所述多条光纤中的相应光纤的所述端中。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
借助所述光学收发器模块的所述光学器件***，接收从所述多条光纤中的相应光纤的所述端传出的具有2X的数据速率的N/2个光学数据信号并将所述N/2个光学数据信号光学耦合到所述光学收发器模块的N/2个相应光电二极管上，所述相应光电二极管分别将所述N/2个光学数据信号转换成N/2个电流信号，且其中所述光学收发器模块的N/2个放大器将所述N/2个电流信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个相应输出电数据信号；
从所述光学收发器模块的相应输出端子输出所述N/2个输出电数据信号；
经由所述第一变速箱IC的第二组输入端子将所述N/2个输出电数据信号输入到所述第一变速箱IC；
在所述第一变速箱IC中，将经由所述第一变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述第一变速箱IC的所述N/2个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N个电数据信号；
经由所述第一变速箱IC的第二组输出端子从所述第一变速箱IC输出具有2XGpbs的所述数据速率的所述N个电数据信号；及
经由所述ASIC的第一组N个输入端子将从所述第一变速箱IC的所述第二组输出端子输出的所述N个电数据信号输入到所述ASIC。
20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
在所述ASIC中，经由所述ASIC的第二组N个输入端子从所述光纤链路的背板接收N个电数据信号。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：
经由所述ASIC的第二组N个输出端子将N个电数据信号输出到所述光纤链路的背板。
22.根据权利要求18所述的方法，其中X等于10。
23.根据权利要求22所述的方法，其中N等于8。
24.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
借助所述第一变速箱IC的N个时钟及数据恢复CDR与反串行化器组件，对输入到所述第一变速箱IC的所述第一组输入端子的所述相应N个电数据信号中的一者执行CDR与反串行化；及
从所述相应CDR与反串行化器组件的输出端子输出电数据信号；
在所述第一变速箱IC的N/2个纠偏组件中的每一者中，在所述纠偏组件的第一及第二输入端子处接收从所述CDR与反串行化器组件中的两者输出的一对电数据信号；
在每一纠偏组件中，对由其接收的所述一对电数据信号执行静态与动态相位对准并从所述纠偏组件的第一及第二输出端子输出一对电数据信号；
在所述第一变速箱IC的N/2个串行化器组件中的每一者中，接收从所述纠偏组件中的一者的所述第一及第二输出端子输出的所述对电数据信号中的一者并对由其接收的所述对电数据信号执行串行化器操作以产生具有2XGbps的数据速率的串行电数据信号；及
输出正从所述相应串行化器组件的输出端子输出的每一串行电数据信号，且其中从所述变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号中的每一者对应于所述串行电数据信号中的一者。
25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
在所述第一变速箱IC的N/2个去加重驱动器中，接收从所述N/2个串行化器组件中的相应一者的所述输出端子输出的所述串行电数据信号中的相应一者，并且对所述相应串行电数据信号进行去加重及驱动以产生从所述变速箱IC的所述第一组输出端子输出的所述N/2个电数据信号。
26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括：
借助所述第一变速箱IC的N个均衡器，在输入到所述第一变速箱IC的所述第一组输入端子的所述相应N个电数据信号中的一者输入到所述CDR与串行化器组件中的相应一者之前，对所述N个电数据信号中的所述相应一者进行均衡。
27.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
在所述第一变速箱IC的N/2个1对2多路复用器MUX中的每一者中，在所述MUX的输入端子处接收经由所述第一变速箱IC的第二组输入端子输入到所述第一变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的一者并将所述N/2个电数据信号中的相应一者转换成具有2XGbps的所述数据速率的所述N个电数据信号中的两者；及
从每一MUX，从所述相应MUX的第一及第二输出端子输出具有2XGpbs的所述数据速率的两个电数据信号。
28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括：
在所述第一变速箱IC的N个去加重驱动器中的每一者中，接收从所述MUX中的相应一者的所述输出端子中的一者输出的所述两个电数据信号中的一者并对由其接收的所述相应电数据信号进行去加重及驱动以产生从所述变速箱IC的所述第二组输出端子输出的所述N个电数据信号中的一者。
29.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括：
在所述第一变速箱IC的N/2个CDR组件中的每一者中，对经由所述第一变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述第一变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的相应一者执行时钟及数据恢复并从其输出端子将所述N/2个电数据信号中的所述相应一者输出到所述N/2个MUX中的所述相应一者的所述输入端子。
30.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括：
在所述第一变速箱IC的N/2个均衡器中的每一者中，对经由所述变速箱IC的所述第二组输入端子输入到所述变速箱IC的所述N/2个电数据信号中的相应一者进行均衡并从其输出端子将所述经均衡的N/2个电数据信号中的所述相应一者输出到所述N/2个CDR组件中的所述相应一者的所述输入端子。
31.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
从所述ASIC的第二组N个输出端子输出具有2XGbps的数据速率的N个电数据信号；
经由第二变速箱IC的第一组输入端子将从所述ASIC的所述第二组N个输出端子输出的所述N个电数据信号输入到所述第二变速箱IC；
在所述第二变速箱IC中，将输入到所述第二变速箱IC的所述N个电数据信号转换成具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号；及
经由所述第二变速箱IC的第一组输出端子从所述第二变速箱IC输出所述N/2个电数据信号。
32.根据权利要求31所述的方法，其进一步包括：
经由所述第二变速箱IC的第二组输入端子将具有2XGbps的数据速率的N/2个电数据信号输入到所述第二变速箱IC中；
在所述第二变速箱IC中，将输入到所述第二变速箱IC的所述N/2个电数据信号转换成具有XGbps的数据速率的N个电数据信号；
经由所述第二变速箱IC的第二组输出端子从所述第二变速箱IC输出所述N个电数据信号；及
经由所述ASIC的一组输入端子将经由所述第二变速箱IC的所述第二组输出端子从所述第二变速箱IC输出的所述N个电数据信号输入到所述ASIC。
33.根据权利要求18所述的方法，其中所述光纤链路的所述多条光纤包括N/2条传输光纤及N/2条接收光纤，且其中所述将所述相应N/2个光学数据信号耦合到相应光纤的所述端中的步骤包括将所述N/2个光学数据信号耦合到所述N/2条传输光纤中的相应传输光纤的端中，且其中所述接收从相应光纤的所述端传出的N/2个光学数据信号的步骤包括接收从所述N/2条接收光纤中的相应接收光纤的端传出的N/2个光学数据信号。
34.根据权利要求18所述的方法，其中所述光纤链路的所述多条光纤包括N/2条传输/接收光纤，所述N/2条传输/接收光纤中的每一者充当用于传输光学数据信号的传输光纤及用于接收光学数据信号的接收光纤两者，且其中所述将所述相应N/2个光学数据信号耦合到相应光纤的所述端中的步骤包括将所述N/2个光学数据信号耦合到所述N/2条传输/接收光纤中的相应传输/接收光纤的端中，且其中所述接收从相应光纤的所述端传出的N/2个光学数据信号的步骤包括接收从所述N/2条传输/接收光纤中的相应传输/接收光纤的端传出的N/2个光学数据信号。
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