DE112007001202T5

DE112007001202T5 - Aktives optisches Kabel mit elektrischem Verbinder

Info

Publication number: DE112007001202T5
Application number: DE112007001202T
Authority: DE
Inventors: Lewis B. Los Altos Aronson; Darin J. Monrovia Douma; The-Linh San Jose Nguyen; Greta San Mateo Light; Chris Kiyahi San Jose Togami
Original assignee: Finisar Corp
Current assignee: Finisar Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-04-14
Also published as: CN101449189A; CN101449189B; DE112007001202B4; GB2450848B; GB2450848A; GB0820337D0; WO2008127336A1

Abstract

Integriertes Kabel, mit:
einer ersten optischen Faser in dem integrierten Kabel;
einem ersten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit einem ersten Ende der ersten optischen Faser gekoppelt ist, dass bei Vorliegen eines ersten optischen Signals auf der ersten optischen Faser der erste optoelektrische Wandler das erste optische Signal empfängt und das erste optische Signal in ein erstes elektrisches Signal umwandelt; und
einem ersten elektrischen Verbinder, der in das integrierte Kabel integriert und so mit dem ersten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, dass beim Empfang des ersten optischen Signals durch den ersten optoelektrischen Wandler der erste elektrische Verbinder das erste elektrische Signal empfängt, wobei der erste elektrische Verbinder so dimensioniert ist, dass er mit einem ersten elektrischen Port außerhalb des Kabels verbunden werden kann, so dass bei Verbindung mit dem ersten elektrischen Port und bei Vorliegen des ersten elektrischen Signals auf dem ersten elektrischen Verbinder das...

Description

HINTERGRUND
Die Kommunikationstechnologie hat unsere Welt verwandelt. Je mehr Informationen über Netze übertragen werden, umso wichtiger wird eine schnelle Datenübertragung. Die Hochgeschwindigkeitsübertragung ist dabei oft darauf angewiesen, dass Links mit hoher Bandbreitenkapazität zwischen Netzknoten vorhanden sind. Es gibt sowohl kupferbasierte als auch optische Lösungen, die beim Aufbau eines Links mit hoher Bandbreitenkapazität verwendet werden. Ein Link kann typischerweise einen Sender umfassen, der ein Signal über ein Medium, entweder in einer Richtung zwischen zwei Netzknoten oder bidirektional, zu einem Empfänger überträgt. Ein optischer Link könnte zum Beispiel einen optischen Sender, ein faseroptisches Medium und einen optischen Empfänger für jede Übertragungsrichtung umfassen. Im Duplexbetrieb dient ein optischer Transceiver als optischer Sender, der dazu dient, optisch über eine Faser zu dem anderen Knoten zu senden, und empfängt gleichzeitig über eine andere Faser optische Signale (typischerweise in demselben Glasfaserkabel).
Gegenwärtig sind Übertragungslinks, die mit mehr als 1 Gigabit pro Sekunde arbeiten (allgemein auch als 1G-Links bezeichnet), allgemein üblich. Standards zur Übertragung mit 1G sind weit verbreitet. Zum Beispiel steht seit einiger Zeit der Gigabit-Ethernet-Standard zur Verfügung und spezifiziert Standards zur Datenübertragung mittels Ethernet-Technologie mit der hohen Übertragungsrate von 1G. Bei 1G werden optische Links zunehmend für längere Übertragungsstrecken (z. B. mehr als 100 Meter) verwendet, während Kupferlösungen eher für kürzere Links verwendet werden, was zum großen Teil auf die Verbreitung des 1000Base-T-Standards zurückzuführen ist, der eine 1G-Übertragung über ein herkömmliches ungeschirmtes Twisted-Pair-Netzkabel der Kategorie 5 ("Cat-5-Kabel") für Übertragungsstrecken bis zu 100 m erlaubt.
Unlängst wurden hochkapazitive Links mit 10 Gigabit pro Sekunde (in der Industrie oft als "10G" bezeichnet) standardisiert. Mit zunehmenden Anforderungen an die Bandbreite lassen sich potentielle Lösungen immer schwieriger realisieren, vor allem bei kupferbasierten Lösungen. Eine kupferbasierte 10G-Lösung ist als 10GBASE-CX4 bekannt (siehe den IEEE-Standard 802.3ak-2004, "Amendment: Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation Type 10GBASE-CX4", 1. März 2004), das die höhere Bandbreite trotz der Verwendung von Kupfer realisiert. 10GBASE-CX4 nutzt ein Kabel, das bei insgesamt 8 verschiedenen Kupferpaaren 4 verschiedene geschirmte Paare enthält, die in jeder Richtung ein Viertel der Bandbreite tragen. Dieses Kabel ist recht dick (typischerweise mit einem Durchmesser von etwa 0,4" oder 10 mm) und teuer in der Herstellung und kann nicht vor Ort angeschlossen werden (wie zum Beispiel ein Cat-5-Kabel). Ferner ist diese kupferbasierte 10G-Lösung auf Entfernungen von etwa 15 m ohne besonderen Aufwand beschränkt. Alternative kupferbasierte 10G-Lösungen wurden zwar entwickelt und standardisiert, sind aber vermutlich ebenfalls mit einem bedeutenden Stromverbrauch verbunden. Das vorrangige Beispiel hierfür ist als 10GBASE-T bekannt, das nach IEEE-Standard entwickelt wird (siehe den Entwurf des IEEE-Standards 802.3an, "Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications Amendment: Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation, Type 10GBASE-T", 2006). Dieser Standard verwendet ein ungeschirmtes Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5e oder 6a für Entfernungen bis 55 m bzw. 100 m. Es wird jedoch erwartet, dass dieser Standard wegen der erforderlichen extrem komplexen Signalverarbeitung eine Schaltung mit sehr hoher Verlustleistung von zunächst bis zu 8–15 Watt (pro Port und somit das Doppelte pro Link) erfordern wird. Eine Variante mit niedrigerem Stromverbrauch, die auf einem Cat-6a-Kabel nur 30 m erreicht, sollte immer noch mehr als 4 Watt pro Port leisten. Diese hohen Leistungspegel bedeuten sowohl einen signifikanten Anstieg der Betriebskosten als auch, was vielleicht noch wichtiger ist, Einschränkungen hinsichtlich der Dichte der Ports, die auf einer Frontblende bereitgestellt werden können. Verlustleistungen von 8–15 W könnten zum Beispiel die Port-Dichte auf 8 Ports oder weniger in dem Raum einer typischen Höheneinheit von 1U begrenzen, während 1000BASE-T und 1G optische Schnittstellen wie zum Beispiel der SFP-Transceiver bis zu 48 Ports auf demselben Raum bereitstellen können. Wegen der Kosten der gegenwärtigen optischen Lösungen mit 10G besteht jedoch nach wie vor ein Interesse an dieser Kupferlösung.
Im gegenwärtigen Stadium wird man beim Aufbau des Links mit hoher Bandbreite oft das Pro und Contra der Verwendung einer kupferbasierten Lösung gegenüber einer optischen Lösung abwägen. Je nach den Ergebnissen dieser Entscheidung werden die Systeme mit einem elektrischen Port errichtet, wenn beschlossen wird, mit einer kupferbasierten Lösung zu arbeiten, oder mit einem optischen Port (vor allem oft mit Käfig und Verbinder, um einen herkömmlichen optischen Transceiver mit mechanischem Formfaktor wie zum Beispiel den SFP zu erhalten), wenn beschlossen wird, mit einer optischen Lösung zu arbeiten.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Wenngleich dies nicht notwendig ist, betreffen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Kabel, das über einen Großteil seiner Länge unter Verwendung von ein oder mehr optischen Fasern kommuniziert, das aber an mindestens einem seiner Enden einen integrierten elektrischen Verbinder aufweist. Diese Zusammenfassung dient zur Einführung einer Auswahl an Konzepten in einer vereinfachten Form, die nachfolgend in der Ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands angeben und soll auch nicht als Hilfe bei der Ermittlung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands herangezogen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen dienen der näheren Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung zeigen und daher nicht als ihren Umfang einschränkend anzusehen sind, werden die Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben und erläutert; in den Zeichnungen zeigen:
1 ein elektrisch-zu-elektrisches Vollduplexkabel;
2A ein elektrisch-zu-optisches Vollduplexkabel;
2B einen Link aus drei Kabeln, bei dem es an jedem Ende der Sequenz elektrisch-zu-optische Kabel und dazwischen ein vollständig optisches Kabel gibt;
2C ein elektrisch-zu-optisches Kabel, bei dem das optische Ende an einen externen optischen Transceiver gekoppelt ist;
3A zwei elektrisch-zu-elektrische Kabel, die an einen Kabelstecker- Endadapter gekoppelt sind;
3B Einzelheiten der mechanischen Aspekte des Kabelstecker-Endadapters von 3A;
4 zwei elektrisch-zu-elektrische Kabel mit inneren Stromanschlüssen, die an einen Kabelstecker-Endadapter gekoppelt sind;
5A ein elektrisch-zu-elektrisches male-to-female-Kabel;
5B einen Link aus drei Kabeln, in dem das Kabel von 5A mehrfach enthalten ist;
6A die Ausführung von 3A, außer dass hier ein Retiming vorgesehen ist;
6B die Ausführung von 4, außer dass hier ein Retiming vorgesehen ist;
7A die Ausführung von 5A, außer dass hier ein Retiming vorgesehen ist;
7B die Ausführung von 5B, außer dass hier ein Retiming vorgesehen ist;
8A ein passives elektrisch-zu-elektrisches Kupferkabel, das einen elektrischen Verbinder aufweist, der genauso aufgebaut ist wie ein elektrischer Verbinder des elektrisch-zu-elektrischen optischen Kabels von 1 oder 2A;
8B eine Ansicht eines beispielhaften Querschnitts des Kupferkabels von 8A;
9 ein aktives elektrisch-zu-elektrisches Kupferkabel, das einen elektrischen Verbinder aufweist, der genauso aufgebaut ist wie ein elektrischer Verbinder des elektrisch-zu-elektrischen optischen Kabels von 1 oder 2A;
10 ein aktives elektrisch-zu-elektrisches Kupferkabel, das eine Stromübertragungsleitung enthält und das einen elektrischen Verbinder aufweist, der genauso aufgebaut ist wie ein elektrischer Verbinder des elektrisch-zu-elektrischen optischen Kabels;
11 ein aktives elektrisch-zu-elektrisches Kupferkabel, das einen Mechanismus zur Stromübertragung der signalführenden Leitungen enthält und das einen elektrischen Verbinder aufweist, der genauso aufgebaut ist wie ein elektrischer Verbinder des elektrisch-zu-elektrischen optischen Kabels;
12A eine integrierte Sendeschaltung eines aktiven Kupferkabels;
12B eine integrierte Empfangsschaltung eines aktiven Kupferkabels;
13A einen Link aus drei Kabeln, der an den Enden elektrisch-zu-elektrische Kupferkabel enthält und in der Mitte ein optisches Kabel mit elektrischen Verbindern, wobei die Stromzufuhr zu den elektrischen Anschlüssen in dem optischen Kabel über spezielle Stromübertragungsleitungen erfolgt;
13B einen Link aus drei Kabeln, der an den Enden elektrisch-zu-elektrische Kupferkabel und in der Mitte ein optisches Kabel mit elektrischen Verbindern enthält, wobei die Stromzufuhr zu den elektrischen Anschlüssen in dem optischen Kabel über die signalführenden Leitungen der Kupferkabel erfolgt;
14A ein elektrisch-zu-elektrisches optisches Dual-Link-Kabel;
14B ein Dual Link elektrisch zu Single Link elektrisch Kabel;
15A eine beispielhafte 11-Stiftanordnung eines Single-Link-Kabels;
15B eine beispielhafte 9-Stiftanordnung eines Single-Link-Kabels;
15C eine beispielhafte 20-Stiftanordnung eines Single-Link-Kabels;
15D eine beispielhafte 20-Stiftanordnung eines Dual-Link-Kabels;
15E eine beispielhafte 22-Stiftanordnung eines Dual-Link-Kabels;
16 eine schematische Darstellung des Inneren eines Endes eines Single-Link-Kabels mit dem elektrischen Verbinder;
17A eine schematische Darstellung des Inneren eines Endes eines Dual-Link-Kabels mit dem elektrischen Verbinder;
17B eine weitere perspektivische Ansicht des Endes mit dem elektrischen Verbinder von 17A;
17C noch eine weitere perspektivische Ansicht des Endes mit dem elektrischen Verbinder von 17A;
18 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Endes eines Single-Link-Kabels gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
19 ein Mapping-Bauteil zur elektrischen Umwandlung in Form eines SFP-zu-Aktivkabel Adapters;
20A eine erste Ansicht eines SFP-zu-Aktivkabel Adapters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20B eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 20A;
20C noch eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 20A;
20D eine abschließende perspektivische Ansicht des Adapters von 20A;
21 ein Mapping-Bauteil zur elektrischen Umwandlung in Form eines XFP-zu-Aktivkabel Adapters;
22A eine erste Ansicht eines XFP-zu-Aktivkabel Adapters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22B eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 22A;
22C noch eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 22A;
22D eine abschließende perspektivische Ansicht des Adapters von 22A;
23 ein Mapping-Bauteil zur elektrischen Umwandlung in Form eines X2-zu-Aktivkabel Adapters;
24A eine erste Ansicht eines X2-zu-Aktivkabel Adapters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24B eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 24A;
24C noch eine weitere perspektivische Ansicht des Adapters von 24A; und
24D eine abschließende perspektivische Ansicht des Adapters von 24A.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen die Verwendung eines Nachrichtenkabels, das an mindestens einem Ende mittels eines elektrischen Anschlusses freiliegt, während es über einen Großteil seiner Länge mittels optischer Fasern kommuniziert. Wer Vernetzungsgeräte oder Verwaltungsnetzknoten konzipiert bzw. auswählt, braucht bei der Kommunikation über ein Netzwerk keine kupferbasierte Lösung oder optische Lösung zu wählen. Stattdessen muss der Netzknoten nur irgendeine Art von elektrischem Port besitzen, um dadurch entweder eine kupferbasierte oder eine optische Kommunikation zu unterstützen. Neben Netzwerkanwendungen, kann ein solches Kabel schnelle serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen wie zum Beispiel die Übertragung serialisierter Videodaten von ihrem Ursprung zu einem Display unterstützen. Die Kommunikation über die optische Faser kann mit hoher Geschwindigkeit erfolgen und für 10G-Anwendungen und höher geeignet sein. Wie nachfolgend beschrieben, können Kabelkonstruktionen, die rein elektrisch sind, aber mit den hierin beschriebenen optischen Kabeln mechanisch und elektrisch zusammenwirken, als Teil eines kompletten Systems enthalten sein, um über den größtmöglichen Anwendungsbereich die effektivsten Lösungen bereitzustellen.
1 veranschaulicht ein integriertes Kabel 100, das an beiden Enden elektrische Anschlüsse 111 und 121 besitzt. Jeder elektrische Anschluss ist so dimensioniert und ausgeführt, dass er mit einem entsprechenden elektrischen Port an jedem Netzknoten verbunden werden kann. Der elektrische Verbinder 111 ist zum Beispiel so ausgeführt, dass er an einem Netzknoten mit dem elektrischen Port 112 verbunden werden kann, während der elektrische Verbinder 121 so ausgeführt ist, dass er an dem anderen Netzknoten mit dem elektrischen Port 122 verbunden werden kann. Im Hinblick auf den Außenanschluss sieht es so aus, als ob das Kabel ganz und gar ein elektrisches Kabel ist.
Bei näherer Untersuchung des Kabels 100 von 1 ist jedoch festzustellen, dass die Kommunikation über mindestens einen Teil der Kabellänge tatsächlich über optische Fasern erfolgt. Jedes Ende des Kabels 100 hat eine Optik, die eine optische Kommunikation im Duplexbetrieb unterstützt. Insbesondere enthält die Optik an jedem Ende des Kabels 100 eine optische Sende-Unterbaugruppe (TOSA) zur Übertragung eines optischen Signals über eine optische Faser und eine optische Empfangs-Unterbaugruppe (ROSA) zum Empfang eines optischen Signals von einer anderen optischen Faser. Integrierte Schaltungen zum Ansteuern der Sendeoptik und zum Empfang des erfassten Signals sind ebenfalls enthalten. Diese integrierten Schaltungen können außerhalb von TOSA oder ROSA liegen oder können direkt in diese integriert sein. Das Kabel 100 ist zwar als einen Duplexbetrieb unterstützend dargestellt, bei dem die optische Kommunikation in beide Richtungen erfolgt, doch kann das Kabel auch eine Kommunikation in eine Richtung durchführen, die aus einem einzigen Sender an einem Ende und einem einzigen Empfänger am anderen Ende besteht.
Bei näherer Betrachtung von 1 enthält das Kabel 100 zwei optische Fasern 131 und 132, die in das Kabel 100 integriert sind. Wenn ein elektrisches Signal an die entsprechenden Anschlüsse des elektrischen Verbinders 121 (z. B. über den elektrischen Port 122) gelegt wird, werden diese elektrischen Signale durch einen Lasertreiber und TOSA 123 (oder genauer gesagt durch einen elektrooptischen Wandler in TOSA 123) in ein entsprechendes optisches Signal umgewandelt. Wie bereits angemerkt, kann der Laserdriver in TOSA enthalten sein. Das optische Signal wird über die optische Faser 131 zu ROSA 114 übertragen. ROSA 114 (oder genauer gesagt ein optoelektronischer Wandler in ROSA 114) wandelt das von der optischen Faser 131 empfangene optische Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Typischerweise würde der optische Wandler aus einem PIN-Detektor und einer integrierten Schaltung eines Vorverstärkers bestehen, üblicherweise mit einem vorgelagerten Transimpedanzverstärker. Ein Begrenzungsverstärker kann ebenfalls in den Vorverstärker integriert oder getrennt vorgesehen sein. Das elektrische Signal wird an die entsprechenden Anschlüsse des elektrischen Verbinders 111 gelegt, woraufhin es zu dem elektrischen Port 112 übertragen wird. Während das Kabel 100 jede beliebige Länge haben kann, beträgt die Länge bei einer Ausführungsform 1 bis 100 Meter. Das Kabel kann eine Hochgeschwindigkeitskommunikation im Bereich zwischen 1 und 10 Gigabit pro Sekunde und mehr unterstützen.
Wenn die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf eine bidirektionale Kommunikation angewandt werden sollen, werden beim Anlegen eines elektrischen Signals an die entsprechenden Anschlüsse des elektrischen Verbinders 111 (z. B. über den elektrischen Port 112) diese elektrischen Signale durch einen Lasertreiber und TOSA 113 (oder genauer gesagt durch einen elektrooptischen Wandler in TOSA 113) in ein entsprechendes optisches Signal umgewandelt. Auch hier kann (muss aber nicht) der Lasertreiber wieder in TOSA integriert sein. Das optische Signal wird über die optische Faser 132 zu ROSA 124 übertragen. ROSA 124 (oder genauer gesagt ein optoelektronischer Wandler in ROSA 124) wandelt das von der optischen Faser 132 empfangene optische Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird an die entsprechenden Anschlüsse des elektrischen Verbinders 121 gelegt, woraufhin es zu dem elektrischen Port 122 übertragen wird. Das Kabel 100 kann außerdem noch einen Schutzüberzug 133 aufweisen, der die optischen Fasern, die Optik und Teile der elektrischen Verbinder schützt. Schließlich würde das faseroptische Kabel typischerweise eine Art Verstärkungselement wie zum Beispiel Kevlar-Garn aufweisen, wenngleich dies in der Figur nicht dargestellt ist.
Bei der entsprechenden TOSA- und ROSA-Konstruktion könnte grundsätzlich jede Art von optischer Faser (Singlemode- oder Multimodefaser) verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann jedoch die Verwendung einer Multimodefaser für Links von 100 m und weniger bei kurzwelligen (~ 850 nm) VCSEL-Quellen wünschenswert sein. Es gibt mehrere wichtige Arten von Multimodefaser, die hier in Betracht gezogen und je nach Situation bevorzugt werden sollten. Nachdem sich aber die jeweiligen Kosten und möglichen Alternativen bei jeder der Multimodefaserlösungen mit der Zeit ändern, können sich die unten angegebenen Überlegungen auch ändern.
Derzeit wäre eine recht kostengünstige Wahl für Verbindungen bis mindestens 30 m eine mit dem Oberbegriff OM2 bezeichnete Art von Multimodefaser, die einen Kern- bzw. Manteldurchmesser von etwa 50 bzw. 125 μm hat und eine überfüllte Bandbreite (OFL) von mindestens etwa 500 MHz·km hat. Es können zwar Links konstruiert werden, bei denen diese Faser für Entfernungen über 30 m verwendet wird, doch würde diese Faser allmählich eine bedeutende Menge an Jitter in dem Link erzeugen (wird nachfolgend allgemein erläutert), was ein unerwünschter Kompromiss wäre.
Für Links mit einer Länge über etwa 30 m kann eine Faser mit einer engeren Toleranz bei der Konstruktion des Kerns, aber mit identischen mechanischen Abmessungen wünschenswert sein. Es steht insbesondere eine allgemein als OM3 bekannte Faserklasse zur Verfügung, die ein OFL von mindestens 2000 MHz·km hat und auf einer Strecke von 100 m oder mehr sehr wenig Signalverschlechterung mit sich bringen würde (sie wurde herkömmlicherweise auch für Links bis zu vielleicht 300 m verwendet).
Ein Fachmann wird erkennen, dass die Entfernung, bei der eine bestimmte Art von Faser zu verwenden ist, von vielen Faktoren bestimmt wird und dazu führen kann, dass der Punkt des Kompromisses nicht gerade bei 30 m liegt.
Eine wichtige neue Art von Multimodefaser, die mit organischem polymerem Material (Kunststoff) hergestellt ist, kann sich für diese Anwendungen wegen der Einfachheit des Endes einer Faser selbst als äußerst kostengünstig erweisen. Kunststofffasern stehen seit vielen Jahren zur Verfügung, erfordern aber im Allgemeinen Quellen mit sehr kurzer Wellenlänge (etwa 650 nm) und haben wegen ihres einfachen Stufenindex-Kerndesigns Bandbreiten in einer Größenordnung, die für 1G- bis 10G-Anwendungen zu niedrig ist. Unlängst wurden jedoch Bauformen eingeführt, die Fluor anstelle von Wasserstoff in der Polmyerstruktur verwenden, was die Dämpfung bei größeren Wellenlängen von z. B. 850 nm verringert. Was noch wichtiger ist, es wurden Gradientenindex-Kerndesigns realisiert, die OFL-Bandbreiten von 300 MHz·km oder mehr bereitstellen, was für Links von 20 m oder mehr ausreichend ist.
Natürlich erfordern der optoelektronische Umwandlungsprozess und der elektrooptische Umwandlungsprozess Strom, um zwischen optischer und elektrischer Energie umzuwandeln. Somit wird durch die elektrischen Verbinder mindestens am Ende des Kabels 133 Strom vom Host zugeführt, um die optoelektronische Umwandlung mit Strom zu versorgen. Der Stromanschluss kann zum Beispiel ein 3,3 Volt Stromanschluss sein. In 1 ist zum Beispiel dargestellt, dass der elektrische Port 112 Strom/Masse-Anschlüsse versorgt, um elektrischen Strom vom Host zu dem elektrischen Verbinder 111 zu befördern.
Die Beförderung von Informationen erfolgt also weitgehend mit Hilfe eines optischen Signals, während an beiden Enden des Kabels elektrische Anschlüsse vorgesehen sind. Der Käufer des Kabels muss nicht einmal wissen, dass das Kabel ein optisches Kabel ist. In der Tat könnte ein Kupferkabel für besonders kurze Links (vielleicht 1 bis 5 m) vorgesehen sein, was das Kabel 100 von 1 simuliert, dessen Ausführungsformen weiter unten anhand von 8A bis 13B beschrieben werden.
Während eine einfache Kabelbaugruppe, die zwei Geräte miteinander verbindet, hardwaretechnisch wahrscheinlich die einfachste und kostengünstigste Ausführung ist und für kürzere Links (zum Beispiel weniger als 10 m) vielleicht bevorzugt wird, kann sie sich bei längeren Verbindungen (zum Beispiel mehr als 30 m) als unpraktisch erweisen. Für längere Strecken können Verbindungen von mehreren Kabeln praktischer sein. Bei herkömmlichen optischen Links ist es zum Beispiel üblich, dass ein längeres Kabelstück an jedem Ende an einem Patchpanel endet, das aus ein oder mehr Kabelstecker-Endverbindern besteht. Von den optischen Ports an Netzgeräten an jedem Ende des Links wird mit einem relativ kurzen (1 bis 5 m) Patchkabel eine kurze Verbindung zu dem entsprechenden Patchpanel hergestellt. In anderen Fällen werden sogar noch kompliziertere Verbindungen verwendet, die bis zu 4 bis 6 Anschlüsse beinhalten.
Während einige Ausführungsformen möglicher Anwendungen der vorliegenden Erfindung von einem einzigen Kabel versorgt werden könnten, wären Varianten, die die Verbindung von mindestens drei Kabeln erlauben, von großem Nutzen. Es gibt mehrere mögliche Verfahren, nach denen das vorliegende Kabel mit anderen solchen Kabeln verbunden werden kann, bzw. noch andere zu beschreibende Varianten, die alle im Rahmen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung liegen. Die verschiedenen Ausführungsformen haben jeweils unterschiedliche Vorteile.
2A veranschaulicht ein integriertes Kabel 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kabel 200 als ein Link in einem Multilink-Anschluss verwendet werden kann. Das integrierte Kabel 200 von 2A ist dem integrierten Kabel 100 von 1 ähnlich, außer dass das integrierte Kabel 200 nur an einem Ende des Kabels einen elektrischen Verbinder 211 zur Verbindung mit dem elektrischen Port 212 und am anderen Ende des Kabels einen optischen Verbinder 221 besitzt. Der optische Verbinder 221 ist so ausgeführt, dass das Kabel mittels der Verbinder 221 und 222 optische Signale von anderen optischen Kabeln über die optische Faser 231 empfangen und optische Signale von der optischen Faser 232 ebenfalls mittels der Verbinder 221 und 222 über das andere optische Kabel senden kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform von 2A ist der optische Verbinder 221 als herkömmlicher optischer LC-Verbinder dargestellt (siehe ANSI/TIA/EIA 604-10. "FOCIS-10 Fiber Optic Connector Intermateability Standard" 10/99 bezüglich weiterer Informationen über den herkömmlichen optischen LC-Verbinder). Es kann jedoch jede optische Verbindung ausreichen, wie zum Beispiel unter anderem optische SC-Verbinder (siehe IEC61754-4 "Fiber optic connector interface Part 4: Type SC connector family", Ausgabe 1.2, 2002–2003, bezüglich weiterer Informationen über den herkömmlichen optischen SC-Verbinder) sowie sonstige optische Verbindungen, ob sie nun bereits vorliegen oder in Zukunft entwickelt werden. Während das Kabel 200 jede beliebige Länge haben kann, beträgt die Länge bei einer Ausführungsform 1 bis 5 m.
Das in 2A dargestellte Kabel kann in einer dreikabeligen Konfiguration verwendet werden, wie in 2B dargestellt, wo ein elektrisch-zu-optisches Kabel 200A mit einem optischen Kabel 201 und dann mit einem zweiten optisch-zu-elektrischen Kabel 200B verbunden wird. Die elektrisch-zu-optischen Kabel und optisch-zu-elektrischen Kabel können hierin als "E-O"-Kabel bezeichnet werden. Bei einer Ausführungsform sind die E-O-Kabel 200A und 200B jeweils Exemplare des anhand von 2A dargestellten und beschriebenen Kabels 200. Das optische Kabel 201 kann, muss aber nicht, ein herkömmliches optisches Kabel sein.
Von dem elektrischen Port 212B des rechten Host in 2B empfangene elektrische Signale können also von dem elektrischen Verbinder 211B des E-O-Kabels 200B empfangen werden, mit Hilfe von TOSA und dem zugehörigen Lasertreiber des E-O-Kabels 200B in ein optisches Signal umgewandelt werden, durch die durch die Verbindung zwischen den optischen Verbindern 221B und 231B definierte optische E-O-Schnittstelle 232 gelangen, durch das optische Kabel 201 laufen, durch die durch die Verbindung zwischen den optischen Verbindern 231A und 221A definierte optische Schnittstelle 232A gelangen, als optisches Signal durch das E-O-Kabel 200A laufen, um schließlich von ROSA des E-O-Kabels 200A empfangen zu werden, woraufhin das entsprechende elektrische Signal von dem elektrischen Port 212A des linken Host über den elektrischen Anschluss 211A empfangen wird.
Von dem elektrischen Port 212A des linken Host in 2B empfangene elektrische Signale können dagegen von dem elektrischen Verbinder 211A des E-O-Kabels 200A empfangen werden, mit Hilfe von TOSA und dem zugehörigen Lasertreiber des E-O-Kabels 200A in ein optisches Signal umgewandelt werden, durch die durch die Verbindung zwischen der optischen Schnittstelle 221A und 231A definierte optische E-O-Schnittstelle 232A gelangen, durch das optische Kabel 201 laufen, durch die durch die Verbindung zwischen den optischen Verbindern 231B und 221B definierte optische Schnittstelle 232B gelangen, als optisches Signal durch das E-O-Kabel 200B laufen, um schließlich von ROSA des E-O-Kabels 200B empfangen zu werden, woraufhin das entsprechende elektrische Signal von dem elektrischen Port 212B des rechten Host über den elektrischen Anschluss 211B empfangen wird. Bei alternativen Ausführungsformen kann der in 2B dargestellte mehrkabelige Link verlängert werden, so dass er aus einer Vielzahl von Stücken eines herkömmlichen optischen Kabels besteht, um den Link auf mehr als 3 Kabel auszuweiten.
Das E-O-Kabel 200 könnte am optischen Eingang und Ausgang Vorgaben haben, wie zum Beispiel das Minimum und Maximum der modulierten Sendeleistung und das Minimum und Maximum der akzeptablen Empfangsleistung. Dabei könnte es sich um Kundenvorgaben handeln, um eine bestimmte Reichweite der Links mit gegebenen Fasertypen zu ermöglichen. Alternativ könnte die optische Schnittstelle dieses Kabels einem oder mehreren der bestehenden oder zukünftigen optischen Standards für Multimode- oder Singlemodefaserverbindungen genügen.
Ein Beispiel wäre der Standard IEEE 10G BASE-SR, der bei einigen Arten einer optischen Multimodefaser eine Übertragungsstrecke von bis zu 300 m erlaubt. Dies erlaubt außerdem einen Link gemäß 2C, wo ein Ende 263 des E-O-Kabels 200C mit einem ersten Stück Netzgerät 260 verbunden wird, indem der elektrische Anschluss 261 des Kabels 200C mit einem elektrischen Port 262 verbunden wird. Das E-O-Kabel 200C kann zum Beispiel ein Exemplar des E-O-Kabels 200 von 2A sein. Das andere Ende 265 des E-O-Kabels 200C kann als optischer Verbinder ausgeführt sein, der mit einem optischen Transceiver 266 verbunden ist, der eine elektrische Schnittstelle 267 mit einem zweiten Stück Netzgerät 268 hat. Bei einer Ausführungsform kann das E-O-Kabel 200C also mit bestehenden optischen Transceivern zusammenwirken, wie zum Beispiel mit einem SFP-Transceiver (siehe auch Small Form-Factor Pluggable (SFP) Transceiver Multi-Source Agreement (MSA) vom 14. September 2000, und außerdem die Spezifikation INF-8074i für den SFP-Transceiver (Small Form-Factor Pluggable) in der Fassung 1.0 vom 12. Mai 2001), einem XFP-Transceiver (siehe http://www.xfpmsa.org/XFP_SFF_INF_8077i_Rev4_0.pdf), einem XENPAK-Transceiver (siehe http://www.xenpak.org/MSA/XENPAK_MSA_R3.0.pdf), einem X2-Transceiver (siehe http://www.x2msa.org/X2_MSA_Rev.2.0b.pdf) oder einem XPAK-Transceiver, solange das Kabel 200C dem entsprechenden Satz optischer Spezifikationen genügt, die für diese Art von Transceiver geeignet sind. Die in 2C gezeigte Ausführung könnte auch ein oder mehr Stücke einer optischen Faser mit herkömmlichen Verbindern enthalten, wobei die Zahl sich nach dem zur Verfügung stehenden Etat für optische Links richtet, dem das E-O-Kabel bzw. der optische Transceiver genügen.
Um noch einmal auf 1 zurückzukommen, sei angemerkt, dass das Kabel 100 zwar über einen Großteil seiner Länge mit Hilfe optischer Signale kommuniziert, nach außen hin jedoch mit Hilfe elektrischer Verbinder an beiden Enden angeschlossen ist. Das in 1 dargestellte elektrisch-zu-elektrische (E-E) Kabel 100 muss also keiner externen optischen Spezifikation genügen. Dies ist ein großer Vorteil, um niedrige Kosten zu erzielen. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung machen es möglich, diesen Vorteil bei mehrkabeligen Links auf eine ganze Reihe möglicher Arten beizubehalten.
Bei einer Ausführungsform wird das Kabel 100 in einem Drei-Link-System von E-E-Kabeln verwendet, indem die Kabel 300A und 300B passiv mit einer Kabelstecker-Endverbindung 320 gemäß 3A oder passiv mit einem anderen male-to-male-Adapter verbunden werden. Die Kabel 300A und 300B können jeweils Exemplare des Kabels 100 von 1 sein. Zum Beispiel könnte das Kabel einen steckbaren Verbinder (Abschnitt 306 des Kabels 300A und Abschnitt 311 des Kabels 300B) mit den entsprechenden Host-Buchsen 301 und 310 haben, bei denen es sich jeweils um einen aufnehmenden Verbinder handelt. In diesem Fall würde ein Kabelstecker-Endverbinder 320 aus zwei Buchsen 321A und 321B bestehen, wobei die Empfängeranschlüsse eines Kabels (z. B. Kabel 300A) mit den Senderanschlüssen eines zweiten Kabels (z. B. Kabel 300B) verbunden sind, und umgekehrt. Die Buchse 321A nimmt den Stecker 304A des Kabels 300A auf, während die Buchse 321B den Stecker 304B des Kabels 300B aufnimmt. Außerdem können langsame Steuer- oder Anzeigeleitungen 323 verwendet werden, um dem entsprechenden Anschluss Strom und langsame Steuerdaten zuzuführen.
Eine Überlegung zu dem oben beschriebenen Anschluss besteht darin, dass die Optik in den verbundenen Enden des E-E-Kabels mit Strom versorgt werden muss. Bei einer Ausführungsform des E-E-Kabels gibt es keinen Kupfer- oder sonstigen elektrischen Leiter und somit keinen Stromanschluss zwischen den Kabelenden, wobei der Strom für jedes Ende über das Hostsystem an jedem Ende zugeführt wird. Bei einer Ausführungsform wird den Kabelenden auf eine oder mehrere der beiden folgenden Arten Strom zugeführt.
In 3A und 3B ist ein Kabelstecker-Endadapter zum Verbinden von zwei E-E-Kabeln des in 1 dargestellten Typs dargestellt. Der Strom für die beiden Verbinderenden 303 und 312 wird dem Kabelstecker-Endadapter getrennt zugeführt. Wie zum Beispiel in 3A dargestellt, kann ein Gehäuse 325 mit einem einzigen Stromanschluss und einer einzigen Stromversorgung 326 versehen sein, die wiederum einen oder mehrere Kabelstecker-Endadapter mit Strom versorgt. 3B zeigt ein weiteres Beispiel eines solchen, mit Strom versorgten Satzes von Buchse-zu-Buchse-Adaptern 350, wo die Eingänge (z. B. Eingang 360) und Ausgänge (z. B. Ausgang 361) (beachte, dass die Eingänge und Ausgänge reversibel sind) auf derselben Seite des Gehäuses angeordnet sind. Der Adapter 350 selbst erhält Strom über die Stromleitung 352, die am Abschnitt 351 in den Adapter 350 eingeführt wird.
Eine zweite Art der Stromversorgung ist in 4 dargestellt, die dem anhand von 3A beschriebenen Aufbau ähnlich ist. In diesem Fall sind jedoch E-E-Kabel 400A und 400B vorgesehen. Eines oder beide der Kabel 400A und 400B können mit dem anhand von 1 beschriebenen identisch sein, außer dass mindestens zwei elektrische Leiter (411A und 412A im Fall des Kabels 400A, oder 411B und 412B im Fall des Kabels 400B) in dem Kabel zusammen mit den optischen Fasern vorgesehen sind. Diese Leiter 411 und 412 können entweder direkt mit den Stromanschlüssen an beiden Enden verbunden sein oder zwecks Isolierung zwischen den beiden Host-Enden in den normalen Anschlussen angeordnet sein. Für die Nah- und Fernstromanschlüsse können Stifte getrennt vorgesehen sein. in einem Beispiel kann der Leiter 411 ein Masseleiter sein, während der Leiter 412 ein Stromleiter sein kann.
Eine alternative Form des E-E-Kabels könnte verwendet werden, um zwei oder mehr E-E-Kabel zu verknüpfen, ohne dass ein separater Adapter/Verbinder notwendig ist. Dieses alternative E-E-Kabel 500 ist in 5A dargestellt, und die entsprechende zweikabelige Ausführung ist in 5B dargestellt. Das in 5A dargestellte E-E-Kabel 500 hat einen Stecker 506 an einem Ende 505 (d. h. an dem linken Ende in der Zeichnung), der mit der Buchse 501 an dem links dargestellten Host-System verbunden werden würde und seine Sende- und Empfangsoptik in Form von TOSA und ROSA enthält. Das andere Ende 503 (d. h. das rechts dargestellte Ende) des Kabels würde ebenfalls eine an die optische Faser gekoppelte Sende- und Empfangsoptik enthalten, ebenfalls in Form von TOSA und ROSA. Dieses rechte Ende 503 wäre jedoch mit der aufnehmenden Buchse 507 ausgeführt, die wie ein Host-Verbinder funktionieren würde, so dass weitere Kabel an das Kabel 500 angeschlossen werden können, ähnlich wie jene Kabel an einen Host-Verbinder angeschlossen werden können. Bei einer Ausführungsform könnte das Kabel 500 eine relativ kurze "Patchkabel"-Länge von ungefähr 1 bis 5 m haben. Die elektrischen Leiter 520 und 521 sind vorgesehen, um von dem Host-System aus (links dargestellt) dem fernen Buchsenende 503 (rechtes Ende) Strom zuzuführen. Gemäß 5B kann ein Exemplar 500A des Kabels 500 von 5 mit einem anderen Kabel 501 (das dem Kabel 100 von 1 ähnlich ist) kombiniert werden, um eine Serie von zwei Kabeln zu bilden. Ferner kann eine Serie von drei oder mehr Kabeln hergestellt werden, indem mehrere Exemplare des Kabels von 5A mit dem Kabel von 1 verbunden werden. Würde man zum Beispiel drei Kabel verwenden, könnte man zwei Exemplare des Kabels von 5A mit einem Exemplar des Kabels von 1 kombinieren. In diesem Fall kann das mittlere Kabel ein relativ langes Stück von zum Beispiel 10 bis 100 m sein.
Es kann aus einer Reihe von Gründen vorteilhaft sein, getrennte Stromversorgungen für das nahe Ende (Hostseite) und für das ferne Ende eines Kabels bereitzustellen, das elektrische Stromleiter enthält. Ein Grund ist der Wunsch, ein gewisses Maß an Isolierung zwischen den miteinander verbundenen Systemen bereitzustellen. Der zweite Grund besteht darin, die Versorgungsanforderungen des bei der Mehrzahl der Verbindungen verwendeten Anschlusses am nahen Ende zu beschränken.
Schließlich, und wahrscheinlich am wichtigsten ist der Wunsch, ein gewisses Maß an Spannungsabfall entlang der elektrischen Leiter zu überwinden, vor allem wenn leichte, dünnere Leiter (mit größerem Durchmesser) verwendet werden. Die Verwendung einer höheren Versorgungsspannung am fernen Ende kann eine von zwei Formen annehmen. Die erste Form besteht in der Verwendung einer etwas höheren Versorgungsspannung, um den Spannungsabfall des Leiters zu überwinden. Insbesondere können die aktiven Bauelemente in jedem Ende des Kabels eine Versorgungsspannung von +3,3 V ± 5% (3,145 bis 3,465 V) erfordern. In diesem Fall könnte der bei Patchkabeln von 5 m oder weniger mit dem typischen Durchmesser von Kupferdrähten zu erwartende Spannungsabfall mit 3,6 V ± 5% (3,42 bis 3,78 V) am Versorgungsanschluss am fernen Ende problemlos überwunden werden. Der zweite Fall ist der Fall, wo es notwendig ist, Verluste auf längeren Kabelstrecken zu überwinden oder den Geräten am Kabelende (zum Beispiel Adapter mit Retimer oder sogar ferne Plattenlaufwerke) eine größere Menge Strom zuzuführen. In diesem Fall kann es Sinn machen, eine wesentlich höhere Spannung (z. B. etwa 40 V) zu verwenden, wo der widerstandsbedingte Stromverlust wesentlich geringer wäre. Wenn solche hohen Spannungen verwendet werden, muss der Strom zum Beispiel mit Hilfe einer Schaltstromversorgung auf niedrigere Spannungen am fernen Ende heruntergewandelt werden.
Bei jedem der oben beschriebenen Systeme kann es von Vorteil sein, die Charakteristiken verschiedener Elemente in dem System im Hinblick auf die Menge an erzeugtem Jitter in der Signaltaktung vorzugeben, um den gesamten Jitter des Links auf einen Wert zu begrenzen, der von dem Schaltungselement, das letztlich den Takt wiederherstellt und das Signal neu taktet, noch verarbeitet werden kann. Jitter bezeichnet den Fehler in der zeitlichen Position der Übergänge digitaler Daten und kann zahlreiche Quellen haben, von denen einige als zufällig charakterisiert werden können und andere in deterministischen, normalerweise datenabhängigen Fehlern bei der Taktung resultieren.
Die oben beschriebenen Verfahren und Mechanismen zur Verbindung von Kabeln werden mehrere Schnittstellen umfassen (einschließlich der Verbinder, des Lasertreibers und der integrierten Empfangsschaltungen sowie der Laser und Fasern an sich), die im Vergleich zu einem einzigen Kabel Jitter in dem übertragenen Datensignal erzeugen können. Ein akzeptables Maß an Jitter zu erreichen wird also in dem beschriebenen Mehrkabelsystem schwieriger sein als bei einem einzigen Kabel (das sogar noch im Werk auf seinen Beitrag zum Jitter insgesamt getestet werden könnte).
Es ist möglich, jitterbedingte Einschränkungen zu überwinden, indem Retimingschaltungen in den Link integriert werden. Zum Beispiel wird eine Takt- und Datenwiederherstellungsschaltung Jitter über eine gegebene Frequenz hinaus eliminieren, wodurch das Maß an Jitter in dieser Art von System wirksam zurückgesetzt wird. Retimingschaltungen könnten zwar in die Kabelstecker-Endadapter (oder sonstige Adapter) für jede Richtung jedes oben beschriebenen und in 3A und 4 dargestellten Duplex-Links integriert werden, wo der Strom für die Optik und für die Retimingschaltung lokal oder über das Patchkabel zugeführt werden würde. Ein Beispiel für ein solches System ist in 6A und 6B dargestellt, wo ein oder mehr Adapter in ein einziges Gehäuse integriert sind und wo eine einzige integrierte Schaltung (IC) verwendet wird, die mehr als einen Kanal der Retimingschaltungen enthält.
Insbesondere ist in 6A eine Konfiguration dargestellt, die der Konfiguration von 3A ähnlich ist, außer dass es hier eine Retimingschaltung 601A, 601B oder 601C in dem Kabelstecker-Endadapter gibt, die innerhalb des entsprechenden elektrischen Kanals in dem Kabelstecker-Endadapter angeordnet ist. Zum Beispiel ist eine Retimingschaltung 601B zwischen den aktiven Kabeln 600A und 600B angeordnet, um durch Retiming eine entsprechende Verringerung des Jitter zu ermöglichen. In der Tat gibt es zwei durch die Retimingschaltung 601B repräsentierte Retimingschaltungen, eine für jede Übertragungsrichtung. Dasselbe gilt auch für die Retimingschaltungen 601A und 601B. Hier wird durch den Kabelstecker-Endanschluss selbst Strom zugeführt. Mechanismen zum Retiming sind in der Technik bekannt und werden somit hierin nicht näher beschrieben.
In 6B ist eine Konfiguration dargestellt, die der Konfiguration von 6A ähnlich ist, außer dass nun Stromleiter in einem oder in beiden der aktiven Kabel 700A und 700B vorgesehen sind, um den Kabelstecker-Endverbinder mit Strom zu versorgen. Strom von einem oder von beiden dieser Verbinder könnte verwendet werden, um die Retimingschaltungen 701A, 701B und 701C (auch hier wieder insgesamt sechs Retimingschaltungen) zu versorgen, die die elektrischen Signale in dem entsprechenden Kanal neu takten. So ist zum Beispiel die Retimingschaltung 701B zwischen den aktiven Kabeln 700A und 700B angeordnet, um über das Retiming eine entsprechende Verringerung des Jitter zu ermöglichen.
Analog dazu könnte das in 5A beschriebene Patchkabel mit Stecker und Buchse mit einer Retimingschaltung versehen werden. Diese Ausführungsform ist in 7A dargestellt, und die zugehörige zweikabelige Verbindung von 5B, bei der diese Anordnung verwendet wird, ist in 7B dargestellt. Mit Bezug auf 7A, zum Beispiel, werden von der elektrischen Buchse 704 empfangene elektrische Signale durch die Retimingschaltung 710 neu getaktet, während auf die elektrische Buchse 704 zu schickende elektrische Signale durch die Retimingschaltung 711 neu getaktet werden.
Wie bei einigen Implementierungen der kupferbasierten Lösung beschrieben, kann das Kabel auch einen Mechanismus zur Unterstützung der adaptiven Entzerrung eines schnellen elektrischen Eingangssignals zwecks Verringerung des Jitters in der Leitung insgesamt, einen Mechanismus zur Bereitstellung einer vom Host wählbaren Entzerrung eines schnellen elektrischen Eingangssignals zwecks Verringerung des Jitters in der Leitung insgesamt, einen Mechanismus zur Bereitstellung einer Vorverzerrung eines schnellen elektrischen Ausgangssignals zwecks Verringerung des Jitters in der Leitung insgesamt sowie einen Mechanismus zur Bereitstellung einer vom Host wählbaren Vorverzerrung eines schnellen elektrischen Ausgangssignals zwecks Verringerung des Jitters in der Leitung insgesamt umfassen. Unterschiedliche Hostsysteme können wegen der besonderen Länge oder sonstigen Beschaffenheit der elektrischen Verbindung zwischen der Kabelbuchse und den nächsten IC-Elementen ein unterschiedliches Maß an Entzerrung und/oder Vorverzerrung erfordern. Das integrierte Kabel kann vordefinierte Grenzen für den erzeugten deterministischen Jitter bzw. den Jitter insgesamt in einem Hochgeschwindigkeitssignal unterstützen, wobei solche Grenzen gewählt werden können, um die Verknüpfung von bis zu 3 Kabeln zu erlauben.
Ein weiteres Mittel zur Jitter-Unterdrückung ist die nichtlineare Jitterkompensation, die die Ränder spezieller Übergänge erfasst und einstellt (siehe US-Patentanmeldung 2005/0175355). Dieses Verfahren ist besonders gut geeignet zur Kompensation bekannter fester deterministischer Jitterquellen, wie sie zum Beispiel auf eine bestimmte Länge einer Host-Leiterbahn zurückzuführen sind.
Es sei angemerkt, dass die meisten der beschriebenen Verfahren zur Verringerung des Jitter zwar den durch Kanaleinschränkungen im Hostsystem oder auf einem kupferbasierten Kabel behandeln, genauso vorteilhaft aber auch zur Kompensation von Mängeln des optischen Senders oder Empfängers (wie bei den nichtlinearen Charakteristiken der Laserquelle) angewandt werden können. Sie können auch zur Kompensation der Kanalcharakteristiken der Faser selbst verwendet werden. Je nach Art der verwendeten Faser und je nach der verwendeten Länge im Verhältnis zu ihrer gesamten Frequenzbandbreite kann es sich dabei um die Kompensation einer einfachen Frequenzgangabsenkung oder um die Kompensation der komplexeren Impulsantworten mit mehreren Peaks handeln, wie sie bei der typischen Multimodefaser infolge einer differentiellen Modenverzögerung auftreten.
Kabel gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung können auch noch eine weitere Funktionalität beinhalten. So kann das Kabel zum Beispiel einen Mechanismus enthalten, der bestätigt, ob eine Vollduplexverbindung vorliegt oder nicht (z. B. durch Senden und Empfangen eines relativ niedrigeren Lichtleistungspegels innerhalb der Augensicherheitsgrenzen der Klasse 1 über eine oder beide von der ersten optischen Faser und der zweiten optischen Faser), einen Mechanismus zum Verringern oder Abschalten der Lichtleistung, wenn eine Vollduplexverbindung nicht bestätigt wird, und/oder einen Mechanismus, der die Lichtleistung gering oder abgeschaltet hält, bis das Vorliegen einer Vollduplexverbindung verifiziert ist.
Der elektrische Verbinder kann Anschlüsse zum Anzeigen eines Signalverlusts (LOS), zur Fehleranzeige, für ein Steuersignal zum Abschalten einer Leitung, zum Anzeigen des Vorhandenseins des integrierten Kabels zu einem Hostsystem, das zu dem ersten oder sogar zweiten elektrischen Port gehört, für ein Interrupt-Signal, einen Referenztakteingang, langsame serielle Datenschnittstellen und/oder sonstige Anschlüsse zur Steuerung des Kabels aufweisen.
Die langsame serielle Datenschnittstelle kann zur Verwendung bei der Steuerung des ersten elektrooptischen Wandlers konfiguriert sein, kann Bestandteil eines Systems zum Senden von Außerbanddaten sein, kann zum Lesen oder Schreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher im Optikteil des Kabels konfiguriert sein, und/oder kann für eine oder mehrere Funktionen verwendet werden, die aus der folgenden Liste ausgewählt sind: serielle Identifikationscodes, Kundensicherheitscodes. Kundensicherheitscodes könnten bereitgestellt werden, um ganz speziell nur vom Host qualifizierte Implementierungen des Kabels zu erlauben und schlichtweg gefälschte Teile zu erkennen. Diagnoseinformationen, die in dem flüchtigen Speicher dynamisch aktualisiert werden würden, könnten über dieselbe serielle Schnittstelle bereitgestellt werden. Die serielle Schnittstelle kann auch zur werksseitigen Installation des Geräts verwendet werden, um nichtflüchtige Daten auf ein internes EEPROM, einen FLASH-Speicher oder einen Satz Schmelzverbindungen in der integrierten Schaltung des Lasertreibers und/oder Empfängers zu laden. Die serielle Schnittstelle kann jede beliebige serielle Schnittstelle sein, egal, ob sie gar nicht existiert (wie zum Beispiel eine SPI-Schnittstelle oder eine I2C-Schnittstelle) oder in Zukunft erst entwickelt wird.
Das Kabel kann auch seine eigenen Augensicherheitsmaßnahmen enthalten, wie zum Beispiel einen Mechanismus zum Abschalten eines oder mehrerer optischer Sender in dem integrierten Kabel, wenn das integrierte Kabel physisch durchtrennt ist, so zum Beispiel wenn die nominale Sendeleistung größer sein kann als die IEC-Augensicherheitsgrenze Klasse 1; einen Mechanismus zum Senden der Lichtleistung auf Augensicherheitsniveau, wenn das integrierte Kabel physisch durchtrennt ist, und/oder einen Mechanismus zur Bewertung eines Fehlersignals, wenn das integrierte Kabel durchtrennt ist. Ferner könnte die Augensicherheitsschaltung zur Neubewertung des Links herangezogen werden, wenn die Abschaltung auf eine reversible Ursache wie zum Beispiel das Abschalten der Stromzufuhr zu dem fernen Ende zurückzuführen ist.
Ein spezieller Mechanismus, der in das Kabel integriert sein könnte, ist das als Teil des Faserkanal-Standards (siehe ANSI X3.230-1994 Kapitel 6.2.3, S. 42–48) entwickelte OFC-System (OFC = Open Fiber Control). In der Tat könnte eine beträchtlich vereinfachte Version des OFC-Protokolls verwendet werden, da OFC zwei unabhängige Transceiver handhaben und korrekt funktionieren muss, wenn ein Nicht-OFC-Transceiver an ein OFC-Gerät angeschlossen wird. Im Fall eines aktiven Kabels, wo beide Enden gesteuert werden, kann diese Situation nicht vorkommen. In jedem Fall können die Augensicherheitsmerkmale in dem Kabel so konzipiert sein, dass sie funktionieren werden, wenn schon ein Zustand mit einem einzigen Fehler vorliegt.
Das Kabel kann mindestens einen elektrischen Leiter enthalten, der sich über die Länge des integrierten Kabels erstreckt. Wie bereits erwähnt, kann dieser elektrische Leiter zum Übertragen elektrischer Energie von einem Ende des Kabels zum anderen Ende des Kabels verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch elektrische Leiter zum Übertragen langsamer serieller Daten von einem Ende des integrierten Kabels zum anderen Ende des integrierten Kabels geben. Ferner können die zum Übertragen elektrischer Energie enthaltenen Kabel gleichzeitig auch zum Übertragen langsamer serieller Daten verwendet werden.
8A zeigt vielleicht die einfachste Implementierung eines Kupferkabels 800, das dazu ausgelegt ist, mit den bereits beschriebenen optischen Kabeln zusammenzuwirken. In diesem Beispiel ist der Link vollkommen passiv, wobei zwei Kupferleiter (Paare 831 und 832) die beiden Duplexdatenströme zwischen jedem Verbinder befördern. Das Kupferleiterpaar kann in Form einer geschirmten oder ungeschirmten verdrillten Doppelleitung (wie bei dem Cat-5-Kabel) oder in Form einseitiger oder differentieller Koaxialkabel vorliegen. Bei einem solchen Link mit hoher Bandbreite wäre es sehr vorteilhaft, auch insgesamt eine Kabelabschirmung 835 vorzusehen, die an Gehäuseerde von mindestens einem Host gelegt ist, um elektromagnetische Emissionen zu begrenzen. 8B zeigt im Querschnitt, wie das Kabel 800 aussehen könnte. Die anderen Komponenten des Kabels 800 können genauso aufgebaut sein wie oben für das Kabel 100 beschrieben.
Bei einem Kabel mit einer Datenübertragungsrate von 10G und einer akzeptablen Größe wäre die mögliche Übertragungslänge ohne spezielle Mittel in dem Hostsystem sehr kurz, vielleicht in der Größenordnung von 1 m Länge. Um die Übertragungslänge zu verbessern, könnten aktive Elemente in die Kabelkonstruktion integriert werden, wie in 9 veranschaulicht. In 9 sind Kabeltreiber-ICs 913 und 923 und Kabelempfänger-ICs 914 und 924 in den Kabelenden enthalten. Die Funktionalität dieser integrierten Schaltungen wird nachfolgend weiter beschrieben. Ansonsten kann das Kabel 900 von 9 genauso aufgebaut sein wie oben für das Kabel 800 von 8 beschrieben.
Die bereits erläuterten Überlegungen hinsichtlich der Stromzufuhr über das Kabel gelten auch für die Kupfervarianten; es gibt jedoch einige Unterschiede bei der Implementierung. So könnten zum Beispiel die in 8 gezeigten Signalleiter aus Kupfer dazu ausgelegt sein, bei Bedarf eine Versorgungsspannung anzulegen. Alternativ könnte ein separates Paar von Leitern für Strom enthalten sein, wie bei dem in 10 dargestellten Kabel 1000 mit den aktiven Kabeltreibern 1013, 1014, 1023 und 1024 gezeigt. Da die Notwendigkeit eines Fernstroms speziell bei zwei oder mehr Kabelverbindungen besteht, zeigt 10 das ferne Ende des Kabels mit einer Buchse 1004, das als Patchkabel zu verwenden ist. Neben den aus Kupfer bestehenden Signalleitungspaaren 1031 und 1032 ist ein Kupferstromleitungspaar 1036 vorgesehen, um Strom von einem Ende des Kabels 1000 zum anderen zu befördern. Als Störschutz ist außerdem eine Abschirmung 1035 vorgesehen.
11 veranschaulicht dieselbe Kabelfunktionalität wie 10, wobei hier aber der Strom über die Signalleitungspaare und nicht mit einem speziellen Stromleitungspaar dem fernen Ende zugeführt wird. Insbesondere wird Strom von einem Ende des Kabels in die verdrillte Doppelleitung aus Kupfer eingespeist und am anderen Ende des Kabels aus dieser verdrillten Doppelleitung abgezogen.
In 12A und 12B sind einige der nützlichen Merkmale dargestellt, die in die ICs bei einem aktiven Kupferkabel integriert sein könnten. 12A zeigt die integrierte Sendeschaltung (Sende-IC). Bei dieser integrierten Schaltung würde der erste Block eine Entzerrung zur Kompensation eines hohen Frequenzverlustes bei den Leiterbahnen des Host bereitstellen. Diese Entzerrung könnte fest, über eine serielle Schnittstelle vom Host wählbar oder automatisch an die Einschränkungen des Host anpassbar sein. Bei dem nächsten dargestellten Block handelt es sich um die Jitter-Vorkompensation. Bei dieser relativ neuen Technik werden spezielle Datenübergänge, die im Allgemeinen die signifikantesten damit verbundenen deterministischen Taktungsfehler (Jitter) aufweisen, erfasst, und zur Kompensation werden feste kleine Zeitverzögerungen hinzugefügt. Damit können sowohl Einschränkungen des Host-Board als auch zumindest ein Teil der Bandbreiteneinschränkungen des Kupferkabels kompensiert werden. Der nächste Block ist eine Begrenzungsfunktion, die die Signalpegelamplituden wiederherstellt, die je nach Host-IC schwanken und durch die Übertragungsleitungen des Host weiter gedämpft worden sein können. Der letzte Block sorgt für eine Vorverzerrung des hochfrequenten Anteils des übertragenen Signals, um den größeren Verlust dieser hohen Frequenzen auf dem Kabel zu überwinden. Dies ist ein wohlbekanntes Verfahren, und es können Verstärkungen von 12 dB oder mehr verwendet werden. Die Höhe der Verstärkung kann bei der werksseitigen Installation individuell eingestellt werden, um die spezielle Länge den Charakteristiken des Kupferkabels anzupassen.
Vorverzerrung erfolgt entweder durch Verstärken des hochfrequenten Anteils oder durch Entfernen des niederfrequenten Anteils. In jedem Fall zeigt die resultierende elektrische Wellenform im Allgemeinen ein starkes Überschwingen nach dem Übertragungsrand.
Es sei angemerkt, dass nur eine Teilmenge der Funktionsblöcke in der in 12A dargestellten Kabeltreiber-IC enthalten sein kann, insbesondere weil sich ein Teil ihrer effektiven Funktionalität überlappt.
Wie außerdem in 12A dargestellt, aber vermutlich nicht ganz in die integrierte Schaltung selbst integriert ist, gibt es noch optionale Schaltungselemente zum Einbau eines Gleichstromanschlusses in das Signalleitungskabel. Das einfachste Mittel wäre die Verwendung eines Vorspannungs-Ts, wo ein großer Induktor oder eine Kette von Induktoren oder sonstige zusammenpassende Bauteile verwendet werden, um Gleichstrom in das Kupferkabel einzukoppeln, ohne die hochfrequenten Charakteristiken der schnellen Übertragungsleitungen signifikant zu stören.
12B zeigt die Elemente, die bei den Kupferimplementierungen des Kabels in einem Empfänger einer integrierten Schaltung eines aktiven Kabels enthalten sein könnten. Die Elemente sind in etwa in umgekehrter Reihenfolge der Treiber-IC angeordnet, jedoch mit wichtigen Unterschieden.
Beginnen wir links in 12B, wo das Kupferleitungspaar oder Coax von dem Hauptstück des Kabels aufgenommen wird, so finden wir eine optionale Gleichstrom-Vorspannungsschaltung zur Rückgewinnung von Strom vom anderen, fernen Kabelende. Dieser Strom kann zur Versorgung der Empfänger-IC selbst und/oder anderer Elemente in diesem Kabelende oder sogar von Bauteilen verwendet werden, an die das ferne Kabelende angeschlossen ist, wie zum Beispiel einen elektrisch betriebenen Adapter zum Verbinden eines darauffolgenden Kabelstückes.
Der nächste dargestellte Block, der sich ganz in der integrierten Schaltung befindet, ist eine einstellbare Entzerrung. Dieser Entzerrungsblock dient zur Kompensation einer hohen Frequenzgangabsenkung und nicht der Host-Leiterbahnen im Falle des Treibers. Wie im Falle des Treibers kann er eine feste, einstellbare oder adaptive Entzerrung bereitstellen. Eine einstellbare, aber werksseitig eingestellte Entzerrung ist von besonderem Interesse, weil die Kabellänge und die Charakteristiken des Kabels zum Zeitpunkt der Herstellung des Kabels festgelegt werden.
Im Anschluss an eine optionale Entzerrung bringt ein Begrenzungsverstärker die Null- und Eins-Pegel wieder auf gleichförmige Amplituden. Bei den meisten solchen Empfängern muss ein angemessener Gleichstrompegel an den Schaltungseingängen aufrechterhalten werden, um einen entsprechenden Taktbetrieb aufrechtzuerhalten. Dies wird typischerweise mit der dargestellten Gleichstrom-Rückstellschleife implementiert, die außerdem ein niederfrequentes Einschalten des Hochgeschwindigkeitskanals bewirkt, der entsprechend den Mindestanforderungen an Übertragungsrate und Codierschema gewählt werden muss.
Zum Ansteuern der Host-Leiterbahnen an diesem Ende des Kabels ist schließlich ein Ausgangstreiber mit optionaler Vorverzerrung vorgesehen. Im Falle des Empfängers würde die Vorverzerrung vorgesehen, um hohe Frequenzverluste auf langen Leiterbahnen überwinden zu helfen, die bei 10G-Betrieb zu einem signifikanten Jitter führen können. Die Vorverzerrung könnte fest, mit werksseitiger Einstellung einstellbar oder aufgrund von Steuerungsinformationen des Host über die erwartete Verlustcharakteristik des Leiterplattenkanals einstellbar sein.
In 13A und 13B ist die vielleicht kostengünstigste Anordnung dargestellt, mit der die Vorteile einer dreikabeligen Verbindung erzielt werden können. In diesem Fall werden kupferbasierte Patchkabel für relativ kurze (1–5 m) Verbindungen von Hostgeräten zu Patchpanels verwendet, wo sie sich zu einem langen Stück (5–100 m) eines faseroptischen aktiven Kabels verbinden würden. Neben den potentiell niedrigeren Kosten gegenüber einem sehr kurzen aktiven optischen Kabel kann das Kupferkabel leichter den Strom zu der zentralen Kabeltrasse übertragen. 13A zeigt die Anordnung, wo dieser Strom von einem speziellen Leiterpaar transportiert wird, während 13B den über eines der schnellen Signalleitungspaare übertragenen Strom zeigt.
Während in 13A und 13B die kurzen Kupferverbindungen als male-to-female-Verbinderanordnung dargestellt sind, die mit einem herkömmlichen male-to-male-Zentralkabel direkt verbunden ist, dürfte es für einen Fachmann offensichtlich sein, dass die in 3 und 4 dargestellten Adapteranordnungen in ähnlicher Weise verwendet werden können. Analog dazu sollte auch geklärt werden, dass die Implementierungen in 6 und 7, die Retimer zur weiteren Jitter-Dämpfung verwenden, ebenfalls möglich sind und dieselben potentiellen Vorteile haben.
Der Benutzer muss sich also keine Gedanken darüber machen, ob kupferbasierte Lösungen oder optische Lösungen besser geeignet sind, und muss nicht entscheiden, wie er das System mit den entsprechenden Ports konfiguriert. Stattdessen kann der Benutzer einfach das Kabel einstecken und sämtliche Vorzüge der optischen Kommunikation genießen, wie zum Beispiel eine Kommunikation mit hoher Bandbreite bei niedrigem Stromverbrauch und hoher Port-Dichte und mit weniger Vorverarbeitung und Nachverarbeitung von Informationen. Alternativ könnte der Benutzer eine kupferbasierte Version des Kabels für besonders kurze Links wählen (zum Beispiel vom oberen Ende zum unteren Ende eines Schaltschranks), falls dies kostenmäßig von Vorteil ist.
Eine nützliche Variante dieser optischen Verbindungskabel mit elektrischer Schnittstelle ist die Möglichkeit der Übertragung von mehr als einem bidirektionalen Signal in einem einzigen Kabel. Insbesondere kann die Größe der optischen Unterbaugruppen, die mögliche niedrige Verlustleistung und die Dichte der Stiftanordnung die relativ leichte Implementierung von zwei Links innerhalb einer Verbinderbreite von ungefähr weniger als einem halben Inch oder grob gesprochen der Größe des recht üblichen RJ45-Netzverbinders erlauben. Wie zum Beispiel in 14A dargestellt, ist der elektrische Verbinder 811 mit zwei Sätzen differentieller Eingänge und Ausgänge (z. B. RX, RX2, TX und TX2) definiert, die jeweils unabhängige bidirektionale Links repräsentieren, und das Verbinderende kann dann zwei Sätze von TOSAs 1413 und 1414 und/oder ROSAs 1415 und 1416 enthalten, die wiederum mit 4 getrennten Fasern 1431 bis 1434 verbunden sind. Alternativ können die beiden Kanäle in ein einziges TOSA mit einem zweikanaligen Lasertreiber und zwei VCSELS integriert sein, entweder einzeln oder auf derselben Unterbaugruppe. Nach Lektüre dieser Beschreibung ist es für den Fachmann offensichtlich, dass das Prinzip der in einem Kabel vorhandenen zwei (oder mehr) Kanäle auf alle Varianten der oben beschriebenen Kabel sowie auf die verschiedenen Mittel zum Verbinden von Kabeln direkt oder über einen separaten Adapter angewandt werden kann. Zwei Sätze von TOSAs 1423 und 1424 und ROSAs 1425 und 1426 können auch in dem anderen Ende des Kabels enthalten sein und somit ein aktives Dual-Link-Duplexkabel 1400A bilden. Es dürfte klar sein, dass Implementierungen mit mehr als 2 Links in einer einzigen Baugruppe ebenfalls möglich sind.
14B veranschaulicht eine Ausführungsform, die 14A insoweit ähnlich ist, als ein Ende 1459 zwei unabhängige Kanäle trägt, das Kabel sich aber irgendwo auf seiner Länge 1465 in zwei einkanalige Kabel 1466 und 1467 aufteilt, die jeweils in einem einkanaligen Verbinder 1473 bzw. 1483 enden, der jeweils ein einziges TOSA und ROSA besitzt. Zum Beispiel kann das Kabelende 1473 von der Buchse 1472 aufgenommen werden und enthält TOSA 1474 und ROSA 1475, während das Kabelende 1483 von der Buchse 1482 aufgenommen werden kann und TOSA 1484 und ROSA 1485 enthält. Jedes TOSA 1474 und 1484 ist über eine jeweilige optische Faser 1462 und 1461 mit einem entsprechenden ROSA 1456 und 1455 in dem Dual-Link-Ende 1459 des Kabels 1400B verbunden. Jedes ROSA 1475 und 1485 ist über eine jeweilige optische Faser 1463 und 1464 mit einem entsprechenden TOSA verbunden. Der elektrische Verbinder 1451 des Dual-Link-Endes 1459 des Kabels wird von der elektrischen Buchse 1452 des Host aufgenommen. Es sei angemerkt, dass der Host zwei differentielle schnelle Datensignale TX und TX2 sendet und zwei differentielle schnelle Datensignale RX und RX2 empfängt.
Schließlich gibt es eine Reihe von Charakteristiken des elektrischen Verbindersystems, die für eine solche Anwendung günstig wären. Zunächst könnte es einen Rastmechanismus geben, wie zum Beispiel den zungenartigen Riegel bei einem RJ45-Stecker oder einen Push-Pull-Riegel, wie er bei dem faseroptischen SC-Stecker verwendet wird.
Zweitens kann die Buchse an dem Host-System Vorkehrungen für eine optische Anzeige der Link-Aktivität und sonstiger Zustände aufweisen. Dies kann über zwei in dem RJ45-Verbindersystem übliche Mittel erreicht werden. Das erste ist die Bereitstellung von LEDs in der Frontblende der Host-Buchse mit elektrischen Anschlüssen an die Host-Leiterplatte. Ein zweites Verfahren ist die Bereitstellung von Lichtrohren aus Kunststoff in der Buchsenbaugruppe, um Licht von den LEDs auf der Host-Leiterplatte zur Vorderseite der Buchse zu führen.
Drittens kann das Kabel eine Vorkehrung für eine Art Verzahnungssystem haben, um die Verbindung verschiedener Arten von Host-Systemen miteinander zu ermöglichen oder zu verhindern. Ein Beispiel, wo ein Verzahnungssystem wichtig wäre, ist das Verhindern des Einführens eines Single-Link-Kabels in einen Dual-Link-Port. Ein weiteres Beispiel wäre das Verhindern der Verbindung von zwei Host-Systemen, auf denen unterschiedliche Protokolle laufen, wenngleich dies auch durch Protokolleinrichtungen selbst erfasst werden könnte. Zum Beispiel kann genau dasselbe Kabel für Ethernet- und Faserkanal-Anwendungen nützlich sein, doch kann ein Systemadministrator, der ein Datenverarbeitungszentrum mit beiden Arten von Geräten betreibt, die Verbindung dieser Systeme durch einfache mechanische Mittel verhindern wollen. Natürlich könnte für diesen Zweck auch eine Farbcodierung oder ein anderes einfaches Mittel verwendet werden. Verzahnungsmerkmale an einem Verbinder umfassen oft einen mechanischen Vorsprung an einem von einer Reihe von Punkten an der Host-Buchse und entsprechende Schlitze an dem Kabelstecker, oder umgekehrt. Beispiele für diese Merkmale finden sich in der Definition des HSSDC2-Verbinders (siehe Small Form Factor Committee Document SFF-8421, Fassung 2.6, 17.10.2005).
Es gibt viele Wahlmöglichkeiten für den elektrischen Verbinder im Hinblick auf die Anzahl von Stiften, ihre Funktion und ihre Anordnung zueinander.
15A zeigt eine mögliche Stiftanordnung mit 11 Kontakten, beides von dem kabelseitigen Steckerende (oben) aus gesehen und mit Blick in die Host-Buchse (unten) hinein. Einige Stifte sind für jede beliebige Implementierung notwendig, wie zum Beispiel für die Stromversorgung der Schaltung am nahen Ende, Vcc, die Masseanschlüsse, Vee, die schnellen differentiellen Sendesignale, TX+ und TX– und die schnellen differentiellen Empfangssignale, RX+ und RX–. Weitere optionale Signale, die bei einigen Implementierungen von Nutzen sind, sind ein separater Stromanschluss für Stromanschlüsse am fernen Ende, VccF, ein Fault/Interrupt-Stift, F/INT, zur Anzeige von Problemen mit dem Link, und eine serielle Datenschnittstelle, um im Falle der Interrupt-Funktion den Host dazu zu veranlassen, weitere Informationen abzufragen. In diesem Fall gibt es zwei Stifte, die eine serielle Datenleitung SDA und einen zugehörigen seriellen Datentaktgeber SCK repräsentieren, wie er in dem I2C-Kommunikationssystem verwendet wird.
Der Stromanschluss am fernen Ende, VccF, wurde bereits beschrieben und liefert eine isolierte bzw. alternative Spannung, um die aktiven Bauelemente in dem oder jenseits des fernen Endes des Kabels zu versorgen, hauptsächlich bei Anwendungen, die mehrere Kabel auf die verschiedenen oben beschriebenen Arten verknüpfen.
15B zeigt eine etwas andere, aber wichtige vereinfachte Stiftanordnung mit nur 9 Anschlüssen. In diesem Fall gibt es keine separaten Anschlüsse für eine serielle Datenschnittstelle. Dennoch ist es möglich, diese Anschlüsse durch verschiedene mögliche Mittel über einen aus dem Satz schneller Datenübertragungsstifte stillzulegen. Dazu gehört unter anderem die Gleichtaktsignalisierung der langsamen Schnittstelle auf den differentiellen Hochgeschwindigkeitsleitungen, oder die Modulation der langsamen Schnittstelle unter dem niederfrequenten Einschalten des Frequenzanteils der schnellen Daten (der typischerweise moduliert wird, um einen Gleichstromausgleich ohne merklichen Signalanteil unter einer gegebenen Frequenz zu erreichen, die bei diesen Anwendungen typischerweise nicht niedriger ist als etwa 30 kHz).
Der scheinbare Nachteil des Fehlens separater Stifte für den seriellen Datenweg bzw. die Komplexität der Kombination langsamer und schneller Datenwege kann durch die Einsparungen bei der Konstruktion des Verbinders mehr als ausgeglichen werden, indem die mögliche Mindestzahl von Stiften verringert wird.
15C zeigt eine mögliche Stiftanordnung für ein einkanaliges Kabel mit einem Verbinder mit 20 Kontakten. Diese spezielle physische Anordnung der Stiftkontakte ist von Interesse, weil sie auf demselben Layout basiert wie der Leiterplatten-Randstecker der SFP- und XFP-Formfaktoren, die erwiesenermaßen eine gute Leistung bei seriellen 10G-Datenübertragungsraten haben.
Zahlreiche Anordnungen dieser Stifte können zwar praktisch sein, doch 15C zeigt, dass Hochgeschwindigkeitspaare TX+, TX–, RX+ und RX– von Masseleitungen Vee umgeben sind, was nützlich ist, um sowohl die gewünschte Impedanz (zum Beispiel 100 Ohm Unterschied) der verschiedenen Leitungen zu erreichen, als auch das Nebensprechen zwischen Hochgeschwindigkeitsleitungen zu verringern. Mehrere Leitungen Res sind für zukünftige Aufgaben reserviert. Zweiadrige Schnittstellenleitungen (SDA) und (SCL) können serielle Daten zu dem elektrischen Verbinder übertragen, um die Optik zu steuern, und für sonstige gewünschte Aufgaben.
15D zeigt eine ähnliche Stiftanordnung, aber eine für Kabel, die zwei Vollduplex-Links enthalten. Insbesondere werden Stifte TX2+, TX2–, RX2+ und RX2– für einen zweiten Duplex-Link und für eine separate Fehlerleitung F/INT2 verwendet. Schließlich zeigt 15E eine 22-Stiftanordnung für einen Dual Link, die sich insoweit von 15C und 15D unterscheidet, als sie für mehr Massetrennung zwischen den Hochgeschwindigkeitspaaren sorgt. Für den Fachmann dürfte es offensichtlich sein, dass eine vereinfachte Version eines Single Link aus 15C abgeleitet werden kann, und dass bestimmte Aspekte der Anordnungen willkürlich sind.
Das Kabel erlaubt also eine Hochgeschwindigkeitskommunikation unter Verwendung von Optik, wobei keine Netzknoten mit dem mit einer Optik arbeitenden Kabel verbunden sein müssen. Stattdessen kann der Benutzer das Kabel einfach in elektrische Verbinder stecken. Das Kabel kann auch eine zusätzliche Funktionalität enthalten, um die Leistung und Sicherheit des Kabels zu verbessern.
16 zeigt eine Ansicht eines Endes 1600 einer Ausführungsform eines aktiven Single-Link-Kabels. Ein oberer Teil des Gehäuses 1601 wurde zur Veranschaulichung weggelassen, so dass das Innere des Endes 1600 zu sehen ist. Das Ende 1600 hat 10 elektrische Leiterbahnen 1602, die auf jeder Seite der Leiterplatte 1610 angeordnet sind, so dass ingesamt 20 elektrische Leiterbahnen möglich sind. In diesem Fall ist die Konstruktion des Leiterplatten-Randkontakts die gleiche wie bei dem bestehenden SFP-Formfaktorstandard, wenngleich dies bei einer solchen Konstruktion nicht unbedingt notwendig ist. Das Ende 1600 kann also die Verbindungskonfigurationen der 15C oder 15D unterstützen. Das Ende 1600 enthält ROSA 1603 und TOSA 1604, die mit der entsprechenden optischen Empfangsfaser 1605 und der optischen Sendefaser 1606 über Quetschhülsen 1607 bzw. 1608 verbunden sind. Die optischen Fasern 1605 und 1606 sind Bestandteil des Kabels 1609, das durch den Kabelmantel geschützt wird. Das Kabel würde typischerweise auch ein Verstärkungselement wie zum Beispiel Kevlargarn enthalten, das an der Schnittstelle zwischen dem äußeren Abschnitt des Kabels und dem Steckergehäuse verankert wäre.
17A zeigt eine Ansicht eines Endes 1700 einer Ausführungsform eines aktiven Dual-Link-Vollduplex-Kabels. Auch hier wurde der obere Teil des Gehäuses 1701 wieder zur Veranschaulichung weggelassen. Das Ende 1700 hat 10 elektrische Leiterbahnen, die auf jeder Seite eines elektrischen Verbinders 1702 der Leiterplatte 1709 angeordnet sind, so dass insgesamt 20 elektrische Leiterbahnen möglich sind. Das Ende 1700 kann also die Anschlusskonfigurationen der 15C und 15D unterstützen. Auf jeder Seite des elektrischen Verbinders 1702 könnte jedoch noch eine weitere elektrische Leiterbahn vorgesehen werden, um ingesamt 22 Leiterbahnen zu ermöglichen, um dadurch die Anschlusskonfiguration von 15E zu unterstützen. Das Ende 1700 enthält ROSA 1703 und TOSA 1704, die mit einer entsprechenden optischen Empfangsfaser 1705 und der optischen Sendefaser 1706 über Quetschhülsen 1707 und 1708 auf einer Seite der gedruckten Leiterplatte 1709 gekoppelt sind. Ein weiterer Satz von ROSAs und TOSAs ist am fernen Ende der Leiterplatte symmetrisch angeordnet, wenngleich dieser Satz bei dieser Darstellung nicht gezeigt ist, und dieser Satz kann analog mit entsprechenden Fasern 1715 und 1716 über die entsprechenden Quetschhülsen gekoppelt sein. Die optischen Fasern 1705, 1706, 1715 und 1716 sind Bestandteil des Kabels 1719, das durch den Kabelmantel geschützt ist.
17B zeigt eine perspektivische Ansicht des Endes 1700 von 17A, nur dass hier das Gehäuse 1701 gänzlich weggelassen wurde. Hier sind die ROSAs auf beiden Seiten der gedruckten Leiterplatte zu sehen. Das TOSA am fernen Ende der gedruckten Leiterplatte ist immer noch nicht zu sehen, kann aber einfach entgegengesetzt zu dem ROSA auf der nahen Seite der Leiterplatte angeordnet werden. 17C zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Endes 1700 von 17A.
18 zeigt eine Ansicht eines Endes 1800 einer Ausführungsform eines aktiven Single-Link-Vollduplexkabels, bei dem der Schutzmantel zur besseren Darstellung weggelassen wurde. Die elektrischen Verbinder 1802 können den elektrischen Verbindern 1602 von 16 ähnlich sein. Hier sind der Lasertreiber und der Nachverstärker in eine einzige integrierte Schaltung 1810 integriert. Ein EEPROM, das zum Speichern von Installations- oder serieller ID-Information verwendet werden könnte, könnte auf der fernen Seite der gedruckten Leiterplatte montiert sein. Das Ende 1800 enthält ROSA 1803 und TOSA 1804, die mit der entsprechenden optischen Empfangsfaser 1805 und der optischen Sendefaser 1806 über Quetschhülsen 1807 bzw. 1808 gekoppelt sind. Die optischen Fasern 1805 und 1806 sind Bestandteil des Kabels 1809, das durch den Kabelmantel geschützt ist.
2C oben hat gezeigt, wie eine Variante des optischen Kabels mit einer die Standards für optische Links erfüllenden Schnittstelle zum Verbinden eines Hostsystems mit einer elektrischen Buchse eines aktiven Kabels mit einem anderen System mit einem optischen Transceiver mit Industriestandard verbunden werden könnte. Diese sehr nützliche Anwendung kann auch mit Hilfe eines Adapters erreicht werden, der in das Käfigsystem eines optischen Transceivers mit herkömmlichem Formfaktor gesteckt wird und der alle Signalisierungsanforderungen dieser Schnittstelle erfüllt. Neben der Verbindung eines Systems mit einer speziellen Buchse für ein aktives Kabel mit der eines optischen Transceivers mit Industriestandard könnten auch zwei solche Adapter zum Verbinden moderner Systeme mit solchen Transceivern mit Industriestandard verwendet werden. Im Allgemeinen können solche Adapter die mechanisch elektrischen Signalisierungsanforderungen der verschiedenen Formfaktorstandards erfüllen, die in der Industrie über Multisource-Vereinbarungen allgemein aufgestellt wurden (siehe oben).
19 zeigt ein Signalmapping-Diagramm eines Adapters 1900, der zwischen dem üblichen SFP-Standard und den anhand von 15A–C dargestellten Signalen des aktiven Kabels adaptiert. Auf der linken Seite des Adapters 1900 sind die herkömmlichen SFP-Signale 1901A, die mit einem durch das Bezugszeichen 1902A abstrakt dargestellten SFP-Verbinder gekoppelt sind. Auf der rechten Seite des Adapters 1900 befinden sich die aktiven Signale 1901B von 15A–15C, die mit dem durch das Bezugszeichen 1902B abstrakt dargestellten Verbinder des aktiven Kabels gekoppelt sind. Der Adapter 1900 kann einen optionalen Stromumformer 1903 enthalten, wenn eine Stromregelung zwischen der SFP-Stromversorgung, Vcc, und der Stromversorgung des aktiven Kabels, VccF, notwendig ist.
20A zeigt eine erste Ausführungsform einer mechanischen Bauform eines SFP-zu-Aktivkabel Adapters. Hier ist ein Gehäuse dargestellt, welches die verborgene innere Schaltung und die inneren Bauteile schützt. Das nahe Ende des Adapters zeigt die elektrische Buchse für das aktive Kabel, wobei ein Schließbügel den Rastmechanismus des gesamten Adapters (ein Standardmerkmal der mechanischen SFP-Schnittstelle) betätigt. Ein separater Rastmechanismus [in der Ansicht von 20B nur als kleiner Schnäpper dargestellt] dient zum Festhalten des Kabels an dem Adapter. Es sind mehrere Kontakte dargestellt, die die jeweiligen elektrischen Leiterbahnen des Endes des aktiven Kabels berühren, wenn das aktive Kabel in die entsprechende elektrische Buchse an dem Adapter eingeführt wird. Es sind EMI-Federn dargestellt, die den elektrischen Kontakt des Gehäuses mit dem Host sicherstellen, um dadurch sicherzustellen, dass das Gehäuse eine Spannung führt, die wenigstens teilweise verhindert, dass elektromagnetische Emissionen des Hostsystems oder des Adapters selbst aus dem System austreten.
20B zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Bauform des Mechanismus des Adapters von 20A. Hier ist das SFP-Ende des Adapters näher dargestellt. Das SFP-Ende enthält eine gedruckte Leiterplatte (PCBA) mit mehreren elektrischen Kontakten, die zur Aufnahme eines dem SFP-Standard genügenden Verbinders geeignet sind. Ein SFP-Riegel ist ebenfalls dargestellt, der dem SFP-Standard genügt.
20C zeigt eine perspektivische Draufsicht des Adapters, wobei ein größerer Teil seines Gehäuses weggelassen wurde, um die verschiedenen Bauelemente auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte einschließlich der von dem elektrischen SFP-Verbinder kommenden elektrischen Leiterbahnen freizulegen, und des Signalmapping-Bauelements 2002. Das Signalmapping-Bauelement 2002 nimmt das aktive Kabel mechanisch auf, um mit dem aktiven Kabel elektrisch verbunden zu sein, und ist mit den SFP-Leiterbahnen elektrisch verdrahtet. Das Mappingbauelement 2002 kann das entsprechende Signalmapping durchführen, wofür ein Beispiel in 19 dargestellt ist. 20D zeigt eine perspektivische Unteransicht des Adapters, wobei ein größerer Teil seines Gehäuses weggelassen wurde, um die verschiedenen Bauelemente auf der Unterseite der gedruckten Leiterplatte freizulegen.
21 zeigt ein Signalmapping-Diagramm eines Adapters 2100, der zwischen dem üblichen XFP-Standard und den anhand von 15A–15C dargestellten Signalen des aktiven Kabels adaptiert. Auf der linken Seite des Adapters 1500 befinden sich die herkömmlichen XFP-Signale 2101A, die mit einem durch das Bezugszeichen 2102A abstrakt dargestellten XFP-Randverbinder gekoppelt sind. Auf der rechten Seite des Adapters 2100 befinden sich die aktiven Signale 2101B von 15A–15C, die mit dem durch das Bezugszeichen 2102B abstrakt dargestellten aktiven Kabelverbinder gekoppelt sind. Der Adapter 2100 kann einen optionalen Stromumformer 2103 enthalten, wenn eine Stromregelung zwischen der XFP-Stromversorgung, Vcc, und der Stromversorgung des aktiven Kabels, VccF, notwendig ist.
Der XFP-Standard erfordert eine Retiming-Funktion, die in dem Adapter enthalten sein kann und in 21 als zwei optionale CDR-Blöcke dargestellt ist. Es kann jedoch eine nützliche Kosten- und Stromersparnis darstellen, die Retiming-Funktion wegzulassen. Dies kann vertretbar sein, wenn das aktive Kabel wegen der Wahl der Faser, der Länge oder einer der bereits beschriebenen aktiven Jitter-Dämpfungen, wie zum Beispiel Jitter-Vorkompensation, für eine ausreichende Einschränkung des Jitter sorgt.
22A zeigt eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer mechanischen Bauform eines XFP-zu-Aktivkabel Adapters. Das nahe Ende des Adapters zeigt die elektrische Buchse für das aktive Kabel und einen Schließbügel zum Betätigen des Rastmechanismus des gesamten Adapters (ein Standardmerkmal der mechanischen XFP-Schnittstelle, die in dieser Darstellung mit zwei Schiebern auf beiden Seiten ausgeführt ist, von denen nur einer zu sehen ist). Ein separater Rastmechanismus (in der Ansicht von 22A nur als kleiner Schnäpper dargestellt) ist zum Festhalten des Kabels an dem Adapter vorgesehen. Es sind mehrere Kontakte dargestellt, die die jeweiligen elektrischen Leiterbahnen am Ende des aktiven Kabels berühren, wenn das aktive Kabel in seine entsprechende elektrische Buchse an dem Adapter eingeführt wird.
22B zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Bauform des Adapters von 16A. Diese Ansicht zeigt einen Teil der XFP-zu-Host Schnittstelle auf der internen Leiterplatte.
22C zeigt eine perspektivische Draufsicht, wobei ein Teil des Gehäuses weggelassen wurde, um Merkmale der inneren Konstruktion freizulegen, insbesondere das Layout der Oberseite der Leiterplatte. Schnelle Signale von dem XFP-Randverbinder werden direkt zu und von einem TX und RX CDR geleitet. Der Ausgang des TX CDR ist direkt mit den TX-Stiften der elektrischen Buchse des aktiven Kabels verbunden. Analog dazu sind Hochgeschwindigkeitsleitungen von den Empfangsstiften der Buchse des aktiven Kabels mit dem RX CDR gekoppelt.
22D zeigt eine perspektivische Unteransicht des Adapters, wobei die untere Gehäuseabdeckung weggelassen wurde. Diese Ansicht zeigt die Verbindung der verschiedenen langsamen bzw. Steuerleitungen über einen Mikrocontroller, um sie an die von der Buchse des aktiven Kabels verwendeten zugehörigen Signale anzupassen, während gleichzeitig das Hostsystem auf die Antworten von diesen Verbindungen wartet. Analog dazu kann der Mikrocontroller ein EEPROM bereitstellen, um eine entsprechende Antwort auf eine serielle ID-Abfrage des Host bereitzustellen. Außerdem sind in 22D verschiedene Stromversorgungsanschlüsse für die 3,3 V und 5,0 V Stromversorgung sowie die bereits erläuterte APS-Versorgung dargestellt.
Die letzte erläuterte Art von Adapter dient zum Einsatz bei X2-Buchsen. X2 ist einer der drei Formfaktoren, die eine elektrische XAUI-Schnittstelle (10 Gigabit Attachment Unit Interface) implementieren, und die beiden anderen sind der XENPAK- und der XPAK-Formfaktor. Die hostseitige elektrische Schnittstelle dieser drei Bauformen ist im Wesentlichen identisch, und sie unterscheiden sich nur in mechanischen Merkmalen.
22 zeigt ein Signalmapping-Diagramm eines X2-zu-Aktivkabel Adapters. Das Hauptmerkmal der XAUI-Schnittstelle besteht darin, dass der gesamte 10G-Datenstrom über vier langsamere Verbindungen in jede Richtung übertragen wird (bezeichnet als RX+/– 0–3 und TX+/– 0–3). Weil die vier XAUI-Leitungen ein anderes Signalcodierungsformat verwenden als die seriellen 10G-Verbindungen ist die tatsächliche Übertragungsrate etwas höher als ein Viertel der Rate der seriellen Schnittstelle. Neben der parallelen elektrischen Schnittstelle erfordert der XAUI-Standard Jitterdämpfung, Retiming und eine Umcodierung der Signale vor Übertragung als Signal, da diese über einen weiten Bereich an langsamen Steuer- und Überwachungssignalen schwanken. Derzeit wurden die meisten dieser Merkmale in einer einzigen integrierten Schaltung implementiert, die als XAUI SERDES (Serialiser-Deserialiser) allgemein bekannt und in 17 dargestellt ist.
Ein weiteres Merkmal der XAUI-Schnittstelle ist eine einstellbare Stromversorgung, die auf den Stiftanschlüssen in 23 als APS bezeichnet ist. Diese spezielle Verbindung dient einer einstellbaren Stromversorgung pn des Hostsystems, für die die Spannung durch einen Widerstand in dem X2-Modul (oder in diesem Fall Adapter) an Erde gelegt ist, der mit einem mit APS SET bezeichneten Stift verbunden ist. Ein dritter zugehöriger Stift mit der Bezeichnung APS sense führt eine interne Messung der APS-Spannung zurück zu dem Hostsystem als Bestandteil der Spannungsregelungsschleife. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird diese einstellbare Stromversorgung nur zum Betrieb des XAUI SERDES selbst verwendet, der typischerweise eine Niederspannungs-CMOS-IC ist.
24A zeigt eine Ansicht der ersten Ausführungsform einer mechanischen Bauform eines X2-zu-Aktivkabel Adapters. Das nahe Ende des Adapters zeigt die elektrische Buchse für das aktive Kabel und eine Entriegelung zur Betätigung des Rastmechanismus des gesamten Adapters (ein Standardmerkmal der mechanischen X2-Schnittstelle, die in dieser Darstellung als zwei einziehbare Riegel an den Seiten implementiert ist, von denen nur einer zu sehen ist). Ein separater Rastmechanismus (nicht dargestellt) dient zum Festhalten des Kabels an dem Adapter. Es sind mehrere Kontakte dargestellt, die die jeweiligen elektrischen Leiterbahnen am Ende des aktiven Kabels berühren, wenn das aktive Kabel in seine entsprechende elektrische Buchse an dem Adapter eingeführt wird.
24B zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Bauform des Adapters von 24A. Diese Ansicht zeigt einen Teil der X2-zu-Host Schnittstelle auf der internen Leiterplatte.
24C zeigt eine perspektivische Draufsicht, wo ein Teil des Gehäuses weggelassen wurde, um Merkmale der inneren Bauform freizulegen, vor allem das Layout der Oberseite der gedruckten Leiterplatte. Vier Sätze von differentiellen XAUI-Signalleitungspaaren sind in jede Richtung von dem X2-Randverbinder direkt zu und von dem XAUI SERDES geführt. Der TX-Ausgang des XAUI SERDES ist direkt mit den TX-Stiften der elektrischen Buchse des aktiven Kabels verbunden. Analog dazu sind Hochgeschwindigkeitsleitungen von den Empfangsstiften der Buchse des aktiven Kabels mit dem RX-Eingang des XAUI SERDES gekoppelt. Außerdem ist in 24 ein Kristalloszillator (als XTAL bezeichnet) dargestellt. Dieser ist normalerweise erforderlich, um die Taktungsbasis für das gesendete serielle Signal bereitzustellen.
24 zeigt eine perspektivische Unteransicht des Adapters, wo die untere Gehäuseabdeckung entfernt wurde. Diese Ansicht zeigt langsame und Steuerleitungen des Anschlusses zu und von dem XAUI SERDES, die verwendet werden, um sie an die von der Buchse des aktiven Kabels verwendeten Signale anzupassen, während gleichzeitig das Hostsystem auf die Antworten von diesen Anschlüssen wartet. SERDES wird eine Schnittstelle zu dem EEPROM bereitstellen, um eine entsprechende Antwort auf eine serielle ID-Abfrage vom Host bereitzustellen. Außerdem sind in 24D die verschiedenen Stromversorgungsanschlüsse für die 3,3 V und 3,5 V Versorgung sowie die bereits erläuterte APS-Versorgung dargestellt.
Es wird also ein aktives Kabel beschrieben, bei dem ein elektrischer Anschluss auf mindestens einer Seite des Kabels bereitgestellt wird, um das schnelle elektrische Signal zu empfangen, während das Signal optisch über einen Großteil der Kabellänge übertragen wird. Ein Adapter zur Anpassung zwischen SFP, XFP oder X2 und dem Verbinder des aktiven Kabels wurde ebenfalls beschrieben.
Die vorliegende Erfindung kann in weiteren speziellen Formen verkörpert werden, ohne vom Geist der Erfindung oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen. Der Umfang der Erfindung wird daher vielmehr durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind in ihren Umfang mit einzuschließen.
Zusammenfassung
Ein aktives Kabel, das über einen Großteil seiner Länge mittels ein oder mehr optischer Fasern kommuniziert, aber an mindestens einem seiner Enden einen integrierten elektrischen Verbinder aufweist. Das Kabel kann ein elektrisch-zu-optisches Kabel und ein elektrisch-zu-elektrisches Kabel oder eine von vielen anderen möglichen Ausführungen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- den IEEE-Standard 802.3ak-2004, "Amendment: Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation Type 10GBASE-CX4", 1. März 2004 [0003]
- den Entwurf des IEEE-Standards 802.3an, "Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications Amendment: Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation, Type 10GBASE-T", 2006 [0003]
- ANSI/TIA/EIA 604-10. "FOCIS-10 Fiber Optic Connector Intermateability Standard" 10/99 bezüglich weiterer Informationen über den herkömmlichen optischen LC-Verbinder [0071]
- IEC61754-4 "Fiber optic connector interface Part 4: Type SC connector family", Ausgabe 1.2, 2002–2003 [0071]
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- INF-8074i für den SFP-Transceiver (Small Form-Factor Pluggable) in der Fassung 1.0 vom 12. Mai 2001 [0076]
- http://www.xfpmsa.org/XFP_SFF_INF_8077i_Rev4_0.pdf [0076]
- http://www.xenpak.org/MSA/XENPAK_MSA_R3.0.pdf [0076]
- http://www.x2msa.org/X2_MSA_Rev.2.0b.pdf [0076]
- ANSI X3.230-1994 Kapitel 6.2.3, S. 42–48 [0098]
- Small Form Factor Committee Document SFF-8421, Fassung 2.6, 17.10.2005 [0120]

Claims

Integriertes Kabel, mit: einer ersten optischen Faser in dem integrierten Kabel; einem ersten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit einem ersten Ende der ersten optischen Faser gekoppelt ist, dass bei Vorliegen eines ersten optischen Signals auf der ersten optischen Faser der erste optoelektrische Wandler das erste optische Signal empfängt und das erste optische Signal in ein erstes elektrisches Signal umwandelt; und einem ersten elektrischen Verbinder, der in das integrierte Kabel integriert und so mit dem ersten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, dass beim Empfang des ersten optischen Signals durch den ersten optoelektrischen Wandler der erste elektrische Verbinder das erste elektrische Signal empfängt, wobei der erste elektrische Verbinder so dimensioniert ist, dass er mit einem ersten elektrischen Port außerhalb des Kabels verbunden werden kann, so dass bei Verbindung mit dem ersten elektrischen Port und bei Vorliegen des ersten elektrischen Signals auf dem ersten elektrischen Verbinder das erste elektrische Signal zu dem ersten elektrischen Port übertragen wird.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Schutzüberzug, der so ausgeführt ist, dass er die erste optische Faser, den ersten optoelektrischen Wandler und wenigstens Teile des ersten elektrischen Verbinders umschließt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten elektrooptischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem ersten elektrischen Verbinder gekoppelt ist, dass beim Anlegen eines zweiten elektrischen Signals an den ersten elektrischen Verbinder der erste elektrooptische Wandler das zweite elektrische Signal empfängt und das zweite elektrische Signal in ein zweites optisches Signal umwandelt; und eine zweite optische Faser in dem integrierten Kabel, die so mit dem ersten elektrooptischen Wandler gekoppelt ist, dass bei Vorliegen des zweiten elektrischen Signals auf dem ersten elektrischen Verbinder die zweite optische Faser das zweite optische Signal von dem ersten elektrooptischen Wandler an einem ersten Ende der zweiten optischen Faser empfängt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 3, das ferner Folgendes umfasst: einen zweiten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit einem zweiten Ende der zweiten optischen Faser gekoppelt ist, dass bei Vorliegen eines dritten optischen Signals auf der zweiten optischen Faser der zweite optoelektrische Wandler das dritte optische Signal empfängt und das dritte optische Signal in ein drittes elektrisches Signal umwandelt; einen zweiten elektrischen Verbinder, der in das integrierte Kabel integriert ist und so mit dem zweiten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, dass beim Empfang des dritten optischen Signals durch den zweiten optoelektrischen Wandler der zweite elektrische Verbinder das dritte elektrische Signal empfängt, wobei der zweite elektrische Verbinder so dimensioniert ist, dass er mit einem zweiten elektrischen Port außerhalb des Kabels verbunden werden kann, so dass bei Verbindung mit dem zweiten elektrischen Port und bei Vorliegen des dritten elektrischen Signals auf dem zweiten elektrischen Verbinder das dritte elektrische Signal zu dem zweiten elektrischen Port übertragen wird; und einen zweiten elektrooptischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem zweiten elektrischen Verbinder gekoppelt ist, dass beim Anlegen eines vierten elektrischen Signals an den zweiten elektrischen Verbinder der zweite elektrooptische Wandler das vierte elektrische Signal empfängt und das vierte elektrische Signal in ein viertes optisches Signal umwandelt, wobei die erste optische Faser so mit dem zweiten elektrooptischen Wandler gekoppelt ist, dass bei Vorliegen des vierten elektrischen Signals auf dem zweiten elektrischen Verbinder die erste optische Faser das vierte optische Signal von dem zweiten elektrooptischen Wandler an einem zweiten Ende der ersten optischen Faser empfängt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner einen Anschluss zur Anzeige eines Signalverlusts (LOS) aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner einen Anschluss für eine Fehleranzeige aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner einen Anschluss für ein Linkabschaltungssteuersignal aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner einen Anschluss zum Anzeigen des Vorhandenseins des integrierten Kabels gegenüber einem Hostsystem aufweist, das zu dem ersten elektrischen Port gehört.
Integriertes Kabel nach Anspruch 8, wobei der zum Anzeigen des Vorhandenseins des integrierten Kabels gegenüber einem Hostsystem verwendete Stift mit einem oder mehreren der Masseanschlüsse des Kabels verbunden ist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner ein oder mehr Anschlüsse für eine langsame serielle Datenschnittstelle aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 10, wobei die ein oder mehr Anschlüsse für die langsame serielle Datenschnittstelle so ausgeführt sind, dass sie zur Steuerung des ersten elektrooptischen Wandlers verwendet werden können.
Integriertes Kabel nach Anspruch 10, wobei die serielle Datenschnittstelle Teil eines Systems zur Übertragung von Außerbanddaten ist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 10, wobei die serielle Datenschnittstelle so ausgeführt ist, dass sie zum Lesen oder Schreiben von Daten in einen nichtflüchtigen Speicher verwendet werden kann.
Integriertes Kabel nach Anspruch 13, wobei mindestens eines von der seriellen Datenschnittstelle und dem nichtflüchtigen Speicher für eine oder mehrere Funktionen verwendet werden, die ausgewählt sind aus der folgenden Liste: serielle Identifikationscodes, Kundensicherheitscodes und Diagnoseinformationen.
Integriertes Kabel nach Anspruch 10, wobei in der seriellen Datenschnittstelle ein SPI-Anschluss implementiert ist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 10, wobei in der seriellen Datenschnittstelle ein I2C-Anschluss implementiert ist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner einen Anschluss für einen Interruptsignalausgang aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei der erste elektrische Verbinder ferner ein oder mehr Anschlüsse für einen Referenztakteingang aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: mindestens einen elektrischen Leiter, der sich über die Länge des integrierten Kabels erstreckt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 19, wobei der mindestens eine elektrische Leiter zum Übertragen langsamer serieller Daten von einem Ende des integrierten Kabels zum anderen Ende des integrierten Kabels verwendet wird.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei das integrierte Kabel Datenübertragungsraten von 1 bis einschließlich 11,5 Gigabit pro Sekunde unterstützt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei eine Länge des integrierten Kabels zwischen 1 und 30 m beträgt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei das integrierte Kabel einen zweiten elektrischen Verbinder an einem zweiten Ende des integrierten Kabels besitzt, um dadurch ein erstes E-E-Kabel zu bilden, wobei der elektrische Verbinder so dimensioniert ist, dass er mit einer Buchse eines Kabelstecker-Endadapters verbunden werden kann.
integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei das integrierte Kabel einen zweiten elektrischen Verbinder an einem zweiten Ende des integrierten Kabels besitzt, um dadurch ein erstes E-E-Kabel zu bilden, wobei der erste elektrische Verbinder ein Stecker ist und der zweite elektrische Verbinder eine Buchse ist, die so ausgeführt ist, dass sie einen elektrischen Verbinder aufnehmen kann, der genauso dimensioniert und geformt ist wie der erste elektrische Verbinder.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine zweite optische Faser in dem integrierten Kabel; einen zweiten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der mit dem ersten Ende der zweiten optischen Faser gekoppelt ist, so dass bei Vorliegen eines zweiten optischen Signals auf der zweiten optischen Faser der zweite optoelektrische Wandler das erste optische Signal empfängt und das zweite optische Signal in ein zweites elektrisches Signal umwandelt; und wobei der erste elektrische Verbinder in das integrierte Kabel integriert und so mit dem zweiten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, dass beim Empfang des zweiten optischen Signals durch den zweiten optoelektrischen Wandler der zweite elektrische Verbinder das zweite elektrische Signal empfängt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 1, wobei das integrierte Kabel ferner Folgendes umfasst: eine dritte optische Faser in dem integrierten Kabel; einen dritten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem ersten Ende der dritten optischen Faser gekoppelt ist, dass bei Vorliegen eines dritten optischen Signals auf der dritten optischen Faser der dritte optoelektrische Wandler das dritte optische Signal empfängt und das dritte optische Signal in ein drittes elektrisches Signal umwandelt, wobei der erste elektrische Verbinder in das integrierte Kabel integriert und mit dem dritten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, so dass beim Empfang des dritten optischen Signals durch den dritten optoelektrischen Wandler der erste elektrische Verbinder das dritte elektrische Signal empfängt; einen vierten optoelektrischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem zweiten Ende der vierten optischen Faser gekoppelt ist, dass bei Vorliegen eines vierten optischen Signals auf der vierten optischen Faser der vierte optoelektrische Wandler das vierte optische Signal empfängt und das vierte optische Signal in ein viertes elektrisches Signal umwandelt; einen dritten elektrischen Verbinder, der in das integrierte Kabel integriert ist und so mit dem vierten optoelektrischen Wandler gekoppelt ist, dass beim Empfang des vierten optischen Signals durch den vierten optoelektrischen Wandler der dritte elektrische Verbinder das vierte elektrische Signal empfängt, wobei der dritte elektrische Verbinder so dimensioniert ist, dass er mit einem dritten elektrischen Port außerhalb des Kabels verbunden werden kann, so dass beim Anschluss an den dritten elektrischen Port und bei Vorliegen des vierten elektrischen Signals auf dem dritten elektrischen Verbinder das vierte elektrische Signal zu dem dritten elektrischen Port übertragen wird; und einen vierten elektrooptischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem dritten elektrischen Verbinder verbunden ist, dass beim Anlegen eines vierten elektrischen Signals an den dritten elektrischen Verbinder der vierte elektrooptische Wandler das vierte elektrische Signal empfängt und das vierte elektrische Signal in ein viertes optisches Signal umwandelt, wobei die vierte optische Faser so mit dem vierten elektrooptischen Wandler gekoppelt ist, dass bei Vorliegen des vierten elektrischen Signals auf dem dritten elektrischen Verbinder die vierte optische Faser das vierte optische Signal von dem vierten elektrooptischen Wandler an einem zweiten Ende der vierten optischen Faser empfängt.
Integriertes Kabel, das Folgendes umfasst: einen ersten elektrooptischen Wandler in dem integrierten Kabel, der so mit dem ersten elektrischen Verbinder gekoppelt ist, dass beim Anlegen eines ersten elektrischen Signals an den ersten elektrischen Verbinder der erste elektrooptische Wandler das erste elektrische Signal empfängt und das erste elektrische Signal in ein erstes optisches Signal umwandelt; und eine erste optische Faser in dem integrierten Kabel, die so mit dem ersten elektrooptischen Wandler gekoppelt ist, dass bei Vorliegen des ersten elektrischen Signals auf dem ersten elektrischen Verbinder die erste optische Faser das erste optische Signal von dem ersten elektrooptischen Wandler an einem ersten Ende der ersten optischen Faser empfängt.
Integriertes Kabel nach Anspruch 27, wobei die erste optische Faser eine optische Multimodefaser ist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 27, wobei der erste elektrooptische Wandler einen VCSEL-Laser aufweist.
Integriertes Kabel nach Anspruch 27, das ferner Folgendes umfasst: einen Mechanismus zum Übertragen von Daten über die erste optische Faser unter Verwendung einer Gleichtaktsignalisierung.
Integriertes Kabel nach Anspruch 27, das ferner Folgendes umfasst: einen Mechanismus zum Übertragen von Daten über die erste optische Faser unter Verwendung von niederfrequenten Außerbandsignalen.