隨著多家供應商可以提供具有卸載（offload）能力和高密度、低延遲交換能力的網絡接口適配器，10Gb以太網產業鏈正在迅速成熟。對于許多要求高速數據傳輸的應用領域，10Gb以太網正在逐漸引入許多比傳統光纖通道和InfiniBand互連更具有吸引力的特點。隨著市場的成熟，物理層連接方案也有了多種選擇，這正如當年千兆位時代，人們可以在光互連和銅互連之間進行選擇一樣。每種物理層連接方案都在傳輸距離、成本、延遲和物理媒質方面具有各自的優勢，對于系統級應用，必須仔細權衡這些因素。 主板和背板接口形式的差異 在板級，由于引腳數的降低和允許更長的走線長度，XAUI（10Gb附屬單元接口）接口正逐漸替代XGMII（10Gb媒質獨立接口）接口。在背板領域，XAUI已經成為了10Gb以太網事實上的標準，它可以實現一種低設計風險、高效率和低成本的機箱與插件板之間的互連。XAUI的信號通過預加重和補償，其走線長度可以擴展到超過20英寸。XAUI也提供對多路連接器的支持，且只需要很少的幾層，并有通道反轉功能。 IEEE標準委員會最近針對以太網背板提出了802.3ap標準，規定了在標準FR4 PCB上高達40英寸走線長度下10Gb以太網的工作規范。10GbASE-KX標準提供了兩種不同的實現方式：10GbASE-KX4和10GbASE-KR。10GbASE-KX4標準規定了4個通道（類似XAUI），而10GbASE-KR則是在一個通道上采用64/66B編碼方式實現的。目前，對于具有總體帶寬需求或需要解決走線密集過高問題的背板，有許多家供應商提供的SerDes芯片均采用10GbASE-KR解決方案，如表1所示。 機箱外的互連 銅互連幾乎壟斷了數據中心1Gb速率或更低速率的互連應用，這是由于在服務器之間短距離互連方面，銅互連是最具有成本效率優勢的。使用非屏蔽雙絞線電纜（10GbASE-T）的銅互連技術預計也將統治數據中心10Gb以太網的互連，而且第一代解決方案已經面世了。 早期在UTP電纜上將10Gb數據傳輸100m遠的可行性已經得到驗證了，但是它被廣泛采用的潛在優勢將需要下一代或再下一代的方案才能實現。同時，其他互連技術，包括光互聯和銅互連也應該考慮進來。 銅互連物理層接口 1 10GbASE-CX4 10GbASE-CX4是高性能數據中心的理想選擇，CX4在短距離互連中具有低成本和零附加延時的優點。屏蔽雙絞線電纜的使用與InfiniBand互連類似，XAUI信號的傳輸距離可以遠至15m，如果增加信號補償，可以使成本范圍之內的每端口成本降到最低。CX4連接器的引腳定義中也提供了電源引腳。市場上也有CX4連接器的光纜，而且電纜本身具有電-光和光-電轉換電路，信號傳輸距離可以遠遠超過15m。 2 10GbASE-T 10GbASE-T是最近剛剛發布的千兆位數據傳輸標準，它使用人們熟悉的緊湊型RJ-45連接器和廉價的6類電纜，信號傳輸距離可以遠至55m，并且在千兆位和10Gb傳輸速率之間支持自動協商。新劃分的6類電纜的延伸版本，或稱為Cat6a電纜規范可以降低UTP電纜對兒之間的串擾，10GbASE-T的信號傳輸距離可以遠至100m，目前該規范仍然處于草案階段。已經有多家供應商進行了10GbASE-T的傳輸試驗，然而10GbASE-T的不足也是明顯的，功耗比較大而且信號有幾微秒的延時，這種情況可能在器件成熟后會得到改善。對于企業千兆位匯聚產品而言，10GbASE-T可能是一種比較好的選擇。 光互連物理層接口 對于數據中心的互連應用，光纖連接是一種比較簡潔的方案，這是由于光纖尺寸小、重量輕、易于管理、信號傳輸距離長、EMI敏感性低，以及比較低的延遲。與銅互連相比，光纖互連成本的降低將使其更具有競爭力，如表2所示。 1 帶狀光纜 帶狀光纜是由多條光纖組成的扁平光纖，它有4條發送光纖和4條接收光纖，具有重量輕、柔韌性好的特點，帶有CX4連接器，信號傳輸距離大約是100m。當使用850nm VCSEL光信號時，扁平光纜的成本相對較低，而且功耗也很低（但不是可以忽略），但信號的傳輸延遲基本上是可以忽略的。 2 10GbASE-SR 10GbASE-SR規范中的“SR”是短距離（short rang）的意思。該規范定義的信號傳輸距離從26m（采用老式62.5μm多模式光纖）到86m（采用標準50μm多模式光纖），以及到300m（采用850nm VCSEL技術的高質量優化激光器OM3多模式光纖）。該標準規定的信號傳輸功耗很低，而且信號傳輸延時低于1μs。 3 10GbASE-LRM 10GbASE-LRM是最近才得到批準公布的規范，它規定以1310nm的光信號在老式FDDI的多模式光纖上的傳輸距離可以高達200m。該規范要求在接收端進行電色散補償（Electronic Dispersion Compensation，EDC），而且傳輸器件也非常昂貴。其主要優點是可以使用已經安裝好的FDDI光纖，信號的傳輸延時也是很低的，只有650ns。 收發模塊 由業界參與者建立的多源協議（Multi-Source Agreement，MSA）組已經為光和銅收發器規定了物理外形尺寸，而標準團體，如光互聯網論壇（OIF）則已經建立了10Gb收發器模塊的電接口標準。模塊的接插件已經從最初300引腳的MSA過渡到了70引腳的XENPAK，XEBPAK是比XPAK和X2都要小的接口形式。通過將某些部件放在模塊外部，30引腳的XFP甚至是更緊湊的，而SFP+則是尺寸最小的，雖然它不支持銅連接。 為了能夠便于擴展，這些模塊的結構是兼容。對于光接口I/O，它們采用相同的發送和接收光組件（TOSA或ROSA），而在電接口方面，它們也采用相同的部件，例如，共用互阻抗放大器（Transimpedance Amplifiers，TIA）、激光驅動器，以及調制器、CDR電路和SerDes器件。在這些模塊中，很大一部分都支持光接口，絕大部分模塊采用CX4連接器，如XENPAK、XPAK和X2，如表3所示。 尺寸比較小的XFP和SFP+模塊在結構上有些差別，這主要是因為它們緊湊的安裝面。除了把SerDes功能放在模塊外部之外，XFP模塊是比較小的，由于它采用串行10Gb信號作為電信號側的I/O信號，而不是采用4通道的XAUI信號。SFP+模塊則通過將CDR和電色散補償放在了模塊外面，而更加壓縮了尺寸和功耗。 圖1列舉了接口模塊從XAUI向10Gb串行接口發展的過程。然而，有些芯片的SerDes功能是由模塊外部電路實現的，并為上游設備提供XAUI接口。 現今的10GbASE-T方案也大多采用XAUI接口，這可以使用戶更加靈活地選擇光模塊。例如，許多2層器件或組件，如MAC、NIC和交換芯片均是XAUI接口，成品設備如Fulcrum公司的FocalPoint系列10Gb以太網交換芯片等。 當前，X2模塊是應用最普遍的，在許多應用中被大量采購，但大多數最新的設計卻都采用XFP模塊，這是因為它物理尺寸的小型化可以達到很高的端口密度，可以預見，使用XFP模塊的產品很快會大量發貨。然而，SPF+模塊的一些特點使它更具有優勢，如更高的端口密度、更低的成本、更低的功耗，因此，一旦SPF+模塊的產量得到提高，設備廠商也會很快轉而采用SPF+模塊。