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10 Gbps 光纖端口正在減少，但是天花亂墜的廣告宣傳卻沒有因此而減少。三種前麵板可熱插拔轉發器，為不相信那些試圖替代文件製定和性能測量的含糊不清言論的輸入/輸出（I/O）設計師帶來了新機遇。
分布式計算的成功不如I/O技術的演進受到的讚揚多。計算資源的可用性很少成為問題，當然便攜式設備領域則是個例外。因為在這一領域內，隨著外殼的縮小，大用戶的期望值穩步升高，甚至比外殼縮小的速度還快一點。在更多的情況下，吞吐量成為一種製約性資源。然而，情況不是一成不變的。近來你從新聞界或商貿博覽會上了解到的許多新業務的運營模式，都取決於從大型數據存儲庫到大量任意分布的最終用戶對廉價寬帶通信的實現。
由於數據通信和電信的需求的彙合，又由於各種能滿足多種協議的物理層技術的發展，在10 Gbps節點形成了“最有效點”（參考文獻1）。僅僅一年之前，市場也許隻側重於一兩種 I/O 體係結構和形狀係數。但是，剛剛過了幾個季度，物理層市場就提供了這些產品以及3種新型模塊，同時也帶來了你決定哪一種模塊最適合你的用途之前必須提出的一大堆問題。在此期間，在這個像其它任何領域一樣麵臨困擾的領域中也發生的一 連串活動，讓你不僅要考慮區分各種物理層結構的技術問題，而且要思考你所挑選的產品的長期前景的問題。
模塊化 I/O 結構的優點
模塊式 I/O 結構為數據通信端口和電信端口的開發、製造和維護帶來許多好處：
端口的模塊化設計基本上可以將其與線路卡的最高頻率模擬電路相關的設計、材料、製造和測試等問題與產品的其他問題獨立出來。
製造商可以在組裝後使線路卡和適配器板具有最昂貴的功能，從而最大限度地降低產品的收益成本並減少存貨搬運費用。
最終用戶可以隨其需要的提高來組裝密集的線路卡，而不是將資金用在未用的功能上。
模塊一級不存在互操作性問題，從而使係統製造商及其電路板供應商和客戶可以協商確定使用某些成熟的、備有現貨的I/O。
新的供應商能夠按照預先規定的市場公認的資質規則進入市場，培育競爭，並與嚴格的專有設計相比，在更大程度上確保了供應渠道暢通。
製造商按照MSA（多源協議）―如SFF（小形狀係數）MSA、SFP（小形狀係數可插拔）MSA、200PIN MSA和300PIN MSA-開發的早期模塊都成功地展示了這些優點，減少了市場接受光子技術的“壁壘”，縮短了廠商將這些產品推向市場的時間。MSA還為多家模塊製造商和元件供應商提供了一種超越標準化組織的範圍，集中力量製訂電氣、光學和機械實施規範方麵的問題。
幾年前公布的Xenpak MSA代表了轉發器演進中的重要一步，因為它使人們能在不幹擾線路卡或其任何端口的情況下更換模塊（圖1）。一塊前麵板的可熱插拔模塊需要電路板上安裝的模塊不具有的若幹電氣的、機電的和機械的特性。（附文《Xen 與光纖係統維護技術》）。
圖 1 Xenpak 體係結構為媒體訪問控製器提供一個XAUI接口。串行器/解串器將10 Gbps 的有效負載和前向糾錯係統開銷分配給接口的4個通道，將每一條線路的信號傳輸速率降低到3.125 Gbps。
Xpak多源協議
雖然Xenpak 形狀係數與那些不具備前麵板可熱插拔的模塊相比很有吸引力，但MSA卻不能滿足某些重要市場的需求。盡管許多服務集中在10 Gbps或接近10 Gbps的數據速率上，但是對於其他性能參數，如鏈路的長度和相應的功率消耗等並不特別關注。
Xenpak 形狀係數為功耗為10W的小麵積模塊所付出的代價，就是一個高高跨立在印製電路板上的封裝，因而需要在電路板上留一個切口。這一切口使Xenpak 形狀係數受到很多非議，因為它增加了印製電路板的製造成本並減少了寶貴的走線空間。另外，盡管Xenpak 所提供的功能分割被證明是成功的，但是這絕對不是唯一可能的解決辦法。
去年又定義了兩種新的類似Xenpak的轉發器MSA，即Xpak 和 X2，它們具有更小的封裝尺寸，適用於高密度線路卡、PCI適配器和其他小格式接口卡。英飛淩公司(Infineon)、英特爾公司和Picolight公司創建了 Xpak MSA, 隨後又有約25家公司加入。該模塊的定義與其前者 Xenpak非常相似，因為它通過一條4通道（10 Gbps 附屬單元接口）連線在物理層/媒體訪問控製器接口處分割I/O通道的模塊化功能。Xpak MSA使用Xenpak 輸出引腳，但是有一點例外，那就是它包括了以後的Xenpak標準版本沒有的一對時鍾信號。這些額外的時鍾引腳供10GFC（10 Gbps 光纖通道）、10GbE （10 Gbps 以太網）和OIF SFI4-P2 （光互聯網論壇串行器/解串器/成幀裝置接口）等使用。MSA為SFI4-P2連接提供了第二個輸出引腳。
與Xenpak 相比，Xpak模 塊的尺寸使在I/O卡上所占的空間要比Xenpak小，因而不必在印製電路板上留一塊切口，又可在PCI板上采用標準的頂麵安裝（圖2）。
圖 2 對於要求較低功耗的10 Gbps業務，低矮型Xpak 模塊所提供的功能與較大的Xenpak 器件的功能相同。
現在已可以提供兩種型號的Xpak模塊（參考文獻2）。這兩種模塊的最大占用麵積都為1.42×2.98 英寸。低矮型模塊在印製電路板表麵上的最大高度為0.391 英寸，在標準PCI卡元件高度極限範圍以內。這種低矮形狀係數模塊如用標準方法安裝在PCI NIC（網絡接口卡）或InfiniBand HBA（主機－總線－適配器）和TCA （目標－通道－適配器）等中，則其功耗為4W。對於超出小型電路卡範圍的較長的設備來說，高大型的Xpak模塊可以提供額外的散熱片，總高度最大為0.881英寸。該模塊占用空間以及相關的模塊支架設計，符合電信設備的電路板邊緣安裝和電路板中間安裝規範（參考文獻3）。那些在存儲區域網絡（SAN）和交換中心等處需要許多通道的安裝，就可以利用這種雙麵“肚皮貼肚皮”的安裝方法。利用這種布局，你就可在一塊17英寸印製電路板上安裝多至 20個器件。
Xpak的保持機構包括一個可以轉動的卡鉤，與SFP的裝置相似，它與模塊的支架互相鎖定。當你將光纜接到Xpak模塊時，光纜的連接器可以防止此卡鉤移動到不閉鎖的位置。如斷開光纜，這個簡單的閉鎖機構與使用兩個翼形螺釘的 Xenpak 支架相比，可使人們可以更快地更換模塊。Xpak 閉鎖還可將規定的壓力施加到作為獨立電磁幹擾屏蔽一部分的導電襯墊上。第二種模塊導軌安裝方式為帶塗層麵板的係統提供一個抗電磁幹擾（EMI）密封墊圈。
由於現有的光纖模塊外形、安裝方式、組裝密度以及冷卻方式五花八門，OEM製造商的工程師需要確定各自I/O設計的散熱性能。你可以對散熱性能進行仿真，但是在設計周期的某個階段，你需要按照在客戶看來你的模型與他們的經驗是無法互換的這一實現來調整你的結果：你的仿真應當與實際測量值相關。Xpak 的附錄A1可為人們進行受控熱性能測量提供有用的入門指導。它給出了一個簡單試驗箱的尺寸與安裝細節、推薦的溫度和氣流測量位置以及模塊工作條件。正如附錄的作者所指出的那樣，此附錄也可以指導模塊製造商與OEM廠商之間就散熱性能和要求展開的討論。
X2 MSA集團
Xpak MSA一公布，一家獨立的財團――X2多源協議集團――也宣布了自己的模塊協議（參考文獻4）。傑爾係統公司(Agere Systems)、安捷倫科技公司(Agilent Technologies)、JDS Uniphase公司、三菱電氣公司、日本電氣公司(NEC)、Opnext 公司、Optillion公司和Tyco公司等8家公司組成了X2 集團。
X2 也使用Xenpak 電氣接口，但有少數地方例外。X2 提供一個4位端口地址的空間，比Xenpak和Xpak少一位。 X2 還減少了電源引腳的數目，並使底板和電氣接地公用。X2 MSA還保留了Xenpak的4個廠商專用的引腳。在光技術方麵，X2 MSA支持10GbE、OC192同步光纖網、10GFC和其他標準（參考文獻5）。
雖然X2 和Xpak模塊在尺寸上相同，但是在機械結構上不相兼容，這主要是因為導軌裝置的方式不同（表1）。
表 1 各種模塊尺寸和最小間距
Xpak為其兩種高度的模塊使用了不同的導軌。安捷倫公司稱， X2 的優勢在於：三種高度規定的模塊都用一種導軌設計（參考文獻6）。除了可以明顯減少導軌部件的庫存外，所說的優勢也許是真實的，但是僅局限於滿足以下兩條準則的應用中：裝配必須使用板中安裝方法；否則由於麵板的裁切，模塊位置要按照高度作特別規定。很顯然，作為某個產品的各種實例的集合，這種應用必定會得益於各種模塊的混合使用。也許，Xpak方法的一個被低估的好處在於：它防止最終用戶在一種多模塊產品的單個實例中混用不同高度的模塊。這種混用會影響散熱氣流，而最終用戶的係統操作員也許看不清混用對散熱帶來的後果。
安捷倫公司還聲稱，X2 具有更好的抗電磁幹擾性能和散熱性能。X2 使用Xenpak的防電磁幹擾襯墊－法蘭盤設計，因此從理論上繼承了後一種較大模塊的防電磁幹擾密封圈性能。Xpak 設計采用了較為適中的密封圈幾何尺寸，各個MSA集團應當證明，而不是推斷這種尺寸是否足夠大。抗電磁幹擾性能可能難以評估。評估方法包括裝置幾何尺寸、工作條件和評估準則，因此，評估方法的微小差異很可能會導致大相徑庭的結果。抗電磁幹擾要求基本上隨最終應用不同而變化，許多應用采納了規定評估方法的EMI標準。EMI性能要求和比較要麼必須參照某個標準，要麼必須為評估方法提供文件證明。這與評判田徑選手時需要規定某項競賽規則完全一樣。
雖 然兩種模塊的外殼特性的差異是顯而易見的，而且暗示了其散熱性能也有所不同，但是單靠肉眼並不能看清這些性能差異的程度。因此，製造商所說的各種優點或許在各種應用製約條件下是令人信服的，但是這些製約條件尚未確定，尚未加以明確說明和特性化。在製造商確定工作條件和評估準則並驗證測量結果之前，你在考慮任何高速模塊I/O時，要考慮你要評估的這些重要的論題。
與此同時，除了機械設計圖紙之外，X2 文件包含的信息很少，這不利於比較這兩種形狀係數。在第一次發布X2後6個月，X2集團並沒有對帶有引腳定義清單的X2 進行更新。
XFP集團
第三個MSA集團是XFP（10 Gb小形狀係數可插拔模塊）集團，它提供一種與Xenpak 體係結構及其4通道接口不同的模塊。XFP 是一種采用一條XFI（10 Gb 串行接口）連接的全速單通道串行模塊，可替代Xenpak 及其派生產品。由於模塊中沒有串行器/解串器，XFP體積更小，價格更便宜，功耗也更小。但是，它的功能也較少，從而可以利用印製電路板上的印製線將工作速度提高到其他MSA的4倍。如果端口組裝密度在你設計的設備中是個問題，則XFP就能勝任。其尺寸允許在 17英寸寬的印刷電路板的一麵安裝16個模塊。這種模塊的占用麵積還允許在同一塊電路板上“肚皮貼肚皮”地安裝第二層。
XFP 與以上兩種比Xenpak小的替代模塊之間有許多權衡因素，需要仔細加以考慮。請記住，你必須比較某個給定參數的總的通道要求才能將XFP與 Xpak 或X進行比較。你必須評估你的產品開發費用、材料賬單、功率預算、製造成本以及終端與終端之間通道的而不隻是模塊的維持工程費用，因為XFP對通道的分割方式與其他MSA不同。你無法計算一種形狀係數在你的項目和機構資源的環境之外所具有的價值。
如果你想起了I/O模塊化的好處，則XFP 形狀係數的確會迫使你和你的客戶一次一塊電路板地，而不是按照單通道顆粒度為串行器/解串器功能支付費用。但是問題的另一麵是，如果采用XFP，你就可以利用專門從事FR4上高速的公司所提供的各種多通道串行器/解串器芯片和技術。這一靈活性可減少某些費用，而且還可能具有任何其他現有形狀係數不可比擬的總通道密度優勢。
單通道XFI 的布局比4通道XAUI更加小巧，如果你處理的是差分印製線對，而不是8根印製線束，那麼在你的布局中保持相同的長度和拐角數就不太複雜。當速度為10 Gbps時，FR4 上的布局比在速度為2.5 Gbps 時更加苛刻，所以你應當確保你的小組擁有必要的工程設計資源來產生優質、高速電路板。XFP模塊製造商和串行器/解串器供應商無疑都將擁有大量應用支持信息。但是，最終結果將由你的小組負責。
XFI 接口對協議是辨識不清的，其工作速度為9.95 ～10.7 Gbps。XFP實現一種與光纖通道和OC-x SFP 模塊相同的雙線I2C串行監視與控製功能。幾條額外的控製線提供複位信號、模塊檢測信號、中斷信號、模塊未就緒信號和類似的信號。
銷售之戰已經臨近.
有趣的是， Xpak 和X2 MSA集團的所有成員實際上都是XFP集團的成員。人們認識到，整個10 Gbps 光纖 I/O 市場將細分為小的Xen XAUI 形狀係數和更小的XFP/XFI 形狀係數。Xpak 和 X2 可能準備重演聲名狼藉的VHS/Betamax 之戰（附文《請不要在決策樹的分支上失去立足之地》）。市場推遲采用Xpak 和 X2 可能給 XFP提供了立足的機會，盡管XFP形狀係數讓模塊製造商和串行器/解串器製造商有時間向I/O設計師證明FR4上的10 Gbps是可以管理的，但也帶來了額外的OEM工程設計負擔。
製造商根據這些MSA製作的第一批模塊現已有樣品提供，幾家製造商準備在今年第一和第二季度推出其他型號的模塊。大多數廠商尚未決定各種形狀係數模塊的批量采購的價格，所以這些製造商在今後幾個月內確定價格時，你應當與他們聯係一下。一份新的i-Suppli 報告提示，10 Gbps轉發器現在的平均售價達數千美元，明年可能會下降50% （參考文獻7）。如果製造商們在初期就獲得市場，則這三種MSA就使這一預測得到了驗證。一方麵，最終用戶在困難時期往往將就著使用他們的基礎設施。而另一方麵，正如英特爾公司援引國際數據公司的統計數據所稱，以太網構成了85％以上現有網絡連接的基礎（參考文獻8）。鑒於上麵這個數字與以太網占統治地位的企業環境中PCI總線的無處不在，隻要有少量的節點能及早被采用，新的Xpak 和 X2轉發器模塊就可為它們創造出一個市場。
* 小型可插拔10 Gbps 轉發器的演進軌跡已與力圖在這一市場段占支配地位的三種新MSA沒有關係。
* 兩種新的多源協議Xpak 和 X2很相似，並都借用既有的Xenpak MSA體係結構。
* 第三種占用更小的麵積，但是將通道設計的許多工作留給你去做。如果你的設計機構有足夠的帶寬來承擔這項額外的角色，則第三種MSA可能是非常經濟的。
* Xpak 與 X2 之間的營銷之戰已經導致出現無確實根據的、可能產生誤導的言論。要先證實你聽到的言論，再把它融合到你的思想中。
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