CN101449189B

CN101449189B - 具有电连接器的有源光纤缆线

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Publication number: CN101449189B
Application number: CN2007800180553A
Authority: CN
Inventors: 刘易斯·B·阿朗森; 格雷塔·莱特; 苔-林·尼古因; 克里斯·基亚希·托加米; 达里·J·度玛
Original assignee: Finisar Corp
Current assignee: Finisar Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: GB2450848B; WO2008127336A1; GB0820337D0; DE112007001202T5; CN101449189A; DE112007001202B4; GB2450848A

Abstract

一种有源缆线，采用一根或多根光纤通过其大部分长度进行通信，而在其至少一端具有集成电连接器。该缆线可以是电-光缆线、电-电缆线、或者多种其他可能结构中的一种。

Description

具有电连接器的有源光纤缆线

技术领域

大体上，本发明的实施例涉及在光学系统中使用的连接器缆线。更特别的是，本发明的至少一些实施例涉及采用一根或多根光纤通过其大部分长度进行通信的缆线，而在其至少一端包括集成电连接器。

背景技术

通信技术已经改变了我们的世界。由于通过网络通信的信息量已经增长，高速的传输也变得越发关键。高速通信通常依赖于网络节点之间的高带宽容量链接的存在。有在建立高带宽容量链接时使用的基于铜缆的解决方案和光学解决方案。链接通常可包括通过介质沿两个网络节点之间的一个方向发射信号至接收器或双向地发射信号至接收器的发送器。对于每一通信方向，光学链接可包括例如光学发送器、光纤介质、和光学接收器。在双工方式中，光学收发机起通过一根光纤光学地发射至另一节点、同时通过另一光纤(通常在同一光纤缆线中)接收光信号的光学发送器的作用。

目前，以多于每秒1千兆比特(也通常被称为1G)链接的通信已经很普遍。用于以1G通信的标准也很好地被建立。例如，千兆比特以太网标准已经生效了一段时间，并规定了以1G的高速率使用以太网技术进行通信的标准。在1G下，对于较长跨度的链接(例如，大于100米)，往往更多地使用光学链接，然而对于较短链接，往往更多地使用铜缆，这很大程度上是由于1000Base-T标准的颁布，这一标准允许通过第5类(“Cat-5”)非屏蔽双绞线网络缆线进行直至100m链接的1G通信。

新近，每秒10千兆比特的高容量链接(在工业中通常被称为“10G”)已被标准化。由于带宽需求的增长，可能的解决方案更难实施，特别是基于铜缆的解决方案。一种基于铜缆的10G解决方案被称为10GBASE-CX4(参见IEEE Std802.3ak-2004，“Amendment：Physical Layer and ManagementParameters for 10Gb/s Operation Type 10GBASE-CX4”2004年3月1日)，尽管使用铜缆，但这种方案实现了更高的带宽。10GBASE-CX4采用缆线，这种缆线包括在每个方向上传输四分之一带宽的4个屏蔽的差动线对，共计8个差动铜线对。该缆线体积庞大(通常直径约0.4”或10mm)并且制作昂贵和不能实地端接(例如能采用CAT-5)。此外，该基于铜线的10G解决方案如不作特别的努力，则限于约15m的距离。替代的基于铜线的10G解决方案已经被开发和标准化，但是同样可能需要大量的电力消耗。主要例子是在IEEE中正在发展的10BASE-T(参见IEEE标准草案802.3an“Part 3：CarrierSense Multiple Access with CollisionDetection(CSMA/CD)Access Method andPhysical Layer Specifications Amendment：Physical Layer and ManagementParametersfor 10 Gb/s Operation，Type 10GBASE-T”2006)。该标准将CAT5e或CAT6A非屏蔽双绞线缆线分别用于直到55m和100m的距离。然而，可以想到由于非常复杂的信号处理需求，该标准需要具有非常高功率消耗的线路，初始高达8-15瓦特(每个端口并且因此每链接是其两倍)。在CAT6A缆线上只能获得30m的较低功率变量也可能超过每端口4瓦特。这些高功率水平代表了操作成本的显著增长，可能更重要的是，对于在前面板上能够提供的端口密度的限制。例如，8-15W的功率消耗可能限制端口密度为8端口或小于1U机架单位代表的空间，然而1000Base-T和1G光学接口例如SFP收发机在同样的空间能够提供高达48端口。然而，由于现在10G的光缆解决方案的成本，仍然对该铜缆解决方案保持着兴趣。

在目前阶段，建立高带宽的链接通常要权衡采用基于铜缆的解决方案与光缆解决方案的利弊。依赖于这种决定的结果，如果决定采用基于铜缆的解决方案，则系统将被建立有电端口，或者如果决定使用基于光缆的解决方案，则系统将被建立有光端口(通常更具体的是保持架和至接收器的连接器，标准机械形状因子光学收发机，例如SFP)。

发明内容

尽管不是必需的，本发明的实施例涉及采用一根或多根光纤通过其大部分长度进行传输的缆线，而在其至少一端包括集成电连接器。该概要以简化的形式介绍了一些概念的选择，这些概念之后在详细描述中被进一步描述。该概要不是要确定要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不是用于限定要求保护的主题的范围。

附图说明

附图被用于更具体的说明本发明的实施例。应当理解这些附图仅描述了本发明的典型的实施例，而不是用于限定其范围，实施例将通过附加的特性被描述和解释并且通过使用附图而详述，其中：

图1表示全双工电-电缆线；

图2A表示全双工电-光缆线；

图2B表示三缆线链接，其中在序列的每一端具有电-光缆线，在其中间放置全光学缆线；

图2C表示电-光缆线，其中光学端与外部光收发器连接；

图3A表示连接至缆线插头终端适配器的两根电-电缆线；

图3B表示图3A中缆线插头终端适配器的更多的机械外形；

图4表示具有连接至缆线插头终端适配的内部电源连接的两根电-电缆线；

图5A表示电-电阴阳缆线；

图5B表示结合几个图5A中缆线实例的三缆线链接；

图6A表示图3A的结构，除了结合有重定时；

图6B表示图4的结构，除了结合有重定时；

图7A表示图7A的结构，除了结合有重定时；

图7B表示图5B的结构，除了结合有重定时；

图8A表示无源电-电铜缆，其包括构造为与图1或图2A中电-电光学缆线的电连接器相同的电连接器；

图8B表示图8A中铜缆的横截面示例图；

图9表示有源电-电铜缆，其包括构造为与图1或图2A中电-电光学缆线的电连接器相同的电连接器；

图10表示包括输电线的有源电-电铜缆，其包括构造为与电-电光学缆线的电接器相同的电连接器；

图11表示有源电-电铜缆，其包括用于信号载线的发射功率的装置；并且包括构造为与电-电光学缆线的电接器相同的电连接器；

图12A表示有源铜缆发送器集成电路；

图12B表示有源铜缆接收器集成电路；

图13A表示三缆线链接，其包括在端部的电-电铜缆和在中间的具有电连接器的光学缆线，其中通过专用输电线，电能被供给至光学缆线中的电连接器；

图13B表示三缆线链接，其包括在端部的电-电铜缆和在中间的具有电连接器的光学缆线，其中通过铜缆的信号载线，电能被供给至光学缆线中的电连接器；

图14A表示双链接电-电光学缆线；

图14B表示一个双链接电缆线至两个单链接电缆线；

图15A示例单链接缆线的11插脚排列；

图15B示例单链接缆线的9插脚排列；

图15C示例单链接缆线的20插脚排列；

图15D示例双链接缆线的20插脚排列；

图15E示例双链接缆线的22插脚排列；

图16表示包括电连接器的单链接缆线的一端的内部简图；

图17A示意性表示包括电连接器的双链接缆线的一端的内部简图；

图17B表示图17A的电连接器端的另一透视图；

图17C表示图17A的电连接器端的再另一透视图；

图18表示根据本发明原理的单链接缆线的电终端的透视图；

图19表示SFP至有源缆线适配器的电转换映射构件；

图20A表示根据本发明一实施例的SFP至有源缆线适配器的第一视图；

图20B表示图20A的适配器的另一透视图；

图20C表示图20A的适配器的再另一透视图；

图20D表示图20A的适配器的最后一个透视图；

图21表示XFP至有源缆线适配器的电转换映射构件；

图22A表示根据本发明一实施例的XFP至有源缆线适配器的第一视图；

图22B表示图22A的适配器的另一透视图；

图22C表示图22A的适配器的再另一透视图；

图22D表示图22A的适配器的最后一个透视图；

图23表示X2至有源缆线适配器的电转换映射构件；

图24A表示根据本发明一实施例的X2至有源缆线适配器的第一视图；

图24B表示图24A的适配器的另一透视图；

图24C表示图24A的适配器的在另一透视图；以及

图24D表示图24A的适配器的最后一个透视图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及通信缆线的使用，这种通信缆线在采用光纤通过其大部分长度进行通信的同时，因采用电连接而在其至少一端被暴露。因此，在设计或选择连网设备或者管理网络节点时，通过网络进行通信就不需要选择基于铜缆的解决方案或光学解决方案。替代的，网络节点仅需要具有一些类型的电端口从而支持基于铜缆的通信或光通信。除网络应用外，这样的缆线能够支持点对点的高速串行连接，例如，串行视频数据从源至显示器的传输。通过光纤的通信可为高速的并且适用于10G或更高的应用。如下所述，完全电的但是以机械和电气的方式结合了这里描述的光纤缆线的缆线设计可以被包括作为整个系统的一部分，以在最广泛的应用范围内提供最有效的解决方案。

图1表示集成缆线100，其在两端具有电连接111和121。每一电连接被定型和构造为在每一网络节点连接至相应的电端口。例如，电连接器111被构造为在一个网络节点连接至电端口112，而电连接器121被构造为在另一网络节点连接至电端口122。从外部连接的观点，该缆线好像整体是电气缆线。

然而，通过更近检查图1中的缆线100，通过至少部分缆线长度的通信事实上是通过光纤完成的。缆线100的每一端具有光学器件，其支持双工方式的光通信。特别是，在缆线100每一端的光学器件包括用于通过光纤发射光信号的发射光学组件(TOSA)和从另一光纤接收光学信号的接收光学组件(ROSA)。还包括驱动发射光学器件和接收被检测的信号的集成电路。这些IC可以在TOSA或ROSA外部，或是可以在设计中被直接集成。尽管缆线100被表示为支持光通信出现在任一方向的双工方式，但该缆线同样可执行由在一端的单独的发送器和在另一端的单独的接收器构成的在一个方向的通信。

更详细参见图1，缆线100包括集成于缆线100的两根光纤131和132。当电信号被施加至电连接器121的适当的连接时(例如，通过电端口122)，这些电信号通过激光驱动器和TOSA 123(或者更具体的通过TOSA123内的电-光转换器)被转换为相应的光信号。应注意，激光驱动器可被包括在TOSA内。光学信号通过光纤131被发送给ROSA114。ROSA114(或者更具体的，ROSA114内的光-电转换器)将从光纤131接收的光信号转换为相应的电信号。一般来说，光学转换器将由PIN检测器和前置放大器集成电路(IC)组成，通常具有互阻抗放大器前端设计。限幅放大器同样可与前置放大器集成或者被单独提供。电信号被施加至电连接器111的适当的连接，由此被供应至电端口112。缆线100可以是任意长度，在一个实施例中，该长度为1至100米。该缆线可支持在每秒1千兆比特和每秒10千兆比特之间范围和超出该范围的高速通信。

如果本发明的原理被应用到双方向通信，则当电信号被施加到电连接器111的适当的连接时(例如，通过电端口112)，这些电信号就通过激光驱动器和TOSA 113(或者更具体的通过TOSA 113内的电-光转换器)被转换为相应的光信号。激光驱动器也可被(但不必需)集成在TOSA。光信号通过光纤132发送至ROSA 124。ROSA 124(或者更具体的，ROSA 124内的光-电转换器)将从光纤132接收的光信号转换为相应的电信号。电信号被施加至电连接器121的适当的连接，从而被供给至电端口122。缆线100还可以包括保护光纤、光学器件和部分电连接器的保护涂层133。最后，尽管未图示，光纤缆线将通常包括一些种类的加强部件，例如Kevlar线。

原理上，任何种类的光纤(单模或多模)都能与具有适当的TOSA和ROSA设计一起使用。然而，在一些实施例中，将多模光纤用于100m和短波(～850nm)以下VCSEL源的链接是所期望的。有几种重要类型的多模光纤值得关注，并显示出在不同情况中哪些是优选的。当然，随着比较成本和与每一多模光纤解决方案相关的替代物随时间发生变化，以下涉及的意见也会变化。

目前，用于连接至少至30米的一种相当节省成本的选择是一种通常称为OM2的多模光纤，其分别具有直径约50微米的纤芯和直径约125微米的包层，并且具有约500MHz·km的最小溢出带宽(OFL)。虽然采用这种光纤能够将链接构造为超过30米的距离，但这种光纤将向链接添加大量的不稳定性(下文概括讨论)，这可能是不希望的折中。

对于超过约30米的链接，在纤芯设计上具有精密公差但是具有相同机械尺寸的光纤是所期望的。特别是，有一种通常被称为OM3的光纤，具有2000MHz·km的最小OFL，并且对于100米或以上的距离提供非常小的信号损伤(通常被用于达到约300米的链接)。

本领域技术人员能够意识到采用一定种类的光纤的距离是由很多因素决定的，并且因折中而导致明显不同于30米。

一种由有机聚合物(塑料)材料制成的重要的新型多模光纤由于光纤本身终端的简易性，可以显著节约这些应用的成本。塑料光纤已经可用了多年，但是通常需要非常短的波长源(约650nm)，并且由于它们简单的阶跃折射率纤芯设计，所以具有的带宽数量级对于1G至10G的应用来说太低。然而最近已经有了在减少较长波长、例如850nm下的衰减的聚合物结构中用氟代替氢的设计。更重要的是，渐变折射率纤芯设计已经实现，这种设计提供300MHz·km或更多的OFL带宽，这对于20米或以上的链接是足够的。

当然，光-电转换过程和电-光转换过程需要电能以在光和电能之间转换。因此，电连接器至少在缆线133的一端从主机供给电能以供电至光电转换。电源连接可以是例如3.3伏的电源连接。例如在图1中，电端口112被表示为提供把电能从主机传送至电连接器111的电源/地连接。

因此，虽然在缆线的两端提供电连接，但信息传递主要通过光信号来完成。该缆线的购买者甚至不需要意识到该缆线是光纤。实际上，可以为特别短的链接(约1至5米)提供类似图1中的缆线100的铜缆，该铜缆的一些实施例以下参照图8A至13B进一步描述。

虽然连接两个设备的单根缆线组件就硬件而言可能是最简单和成本最低的结构，并且对于较短的链接(例如，10米以下)可能是优选的，但其对于较长的链接(例如，超过30米)可能是不便于安装的。对于较长的距离，多根缆线的链接可能更便利。例如在传统光学链接中，较长的缆线通常在由一个或多个缆线插头端部连接器组成的接线板处终止于每一端部。采用相对短(1至5米)的插塞式缆线来实现从在链接的每一端的网络设备上的光学端口至相应的接线板的短链接。在其他情况中，可使用包括如4至6个之多连接的更复杂的连接。

尽管本发明的可能的应用的一些实施例可由单根缆线提供，但是允许至少三根缆线的连接的变形将很有用。有几种可能的方式可将当前的缆线与将要描述的其他这样的缆线或其他的变形互连，这些方式全部被包含于本发明的原理中。不同实施例具有不同的相对优势。

图2A表示根据本发明另一实施例的集成缆线200，其中缆线200在多根链接中被用作一个链接。图2A的集成缆线200类似于图1的集成缆线100，除了集成缆线200只在缆线的一端具有与电端口212连接的电连接器211。光学连接器221被构造为允许缆线从其他光学缆线通过光纤231采用连接器221和222接收光信号，并且通过另外的光学缆线同样采用连接器221和222从光纤232发送光信号。

图2A表示的实施例中，光学连接器221被图示为标准LC光学连接器(有关更多涉及标准LC光学连接器的信息，参见ANSI/TIA/EIA 604-10.“FOCIS-10 Fiber Optic Connector Intermateability Standard”10/99)。然而，任何光学连接器都可满足需求，包括但不限于SC光学连接器(有关更多涉及标准SC光学连接器的信息，参见IEC61754-4“Fiber optic connector interfacePart 4：Type SC connector family”Ed 1.2，2002-2003)和其他光学连接器，不论是目前存在的还是有待未来发展的。尽管在一个实施例中，缆线200的长度是从1至5米，但缆线200可以是任意长度。

图2A所示的缆线可被用于如图2B所示的三缆线结构，其中电-光缆线200A被连接至光学缆线201并且之后被连接至第二光-电缆线200B。电-光缆线和光-电缆线此处可被称为“E-O”缆线。在一实施例中，E-O缆线200A和200B每个都是图2A所示和描述的缆线200的实例。光学缆线201可以但不必须是标准光学缆线。

因此，从图2B中右侧主机的电端口212B接收的电信号可被E-O缆线200B的电连接器211B接收，通过E-O缆线200B的TOSA和相关的激光驱动器被转换为光信号，经过由光学连接器221B和231B间的连接限定的E-O光学接口232B，经过光学缆线201，经过由光学连接器231A和221A间的连接限定的光学接口232A，作为光信号穿过E-O缆线200A，最终被E-O缆线200A的ROSA接收，因此相应的电信号经过电连接211A被左侧主机的电端口212A接收。

逆向的，从图2B中左侧主机的电端口212A接收的电信号可被E-O缆线200A的电连接器211A接收，通过E-O缆线200A的TOSA和相关的激光驱动器被转换为光信号，经过由光学连接器221A和231A间的连接限定的E-O光学接口232A，经过光学缆线201，经过由光学连接器231B和221B间的连接限定的光学接口232B，作为光信号穿过E-O缆线200B，最终被E-O缆线200B的ROSA接收，因此相应的电信号经过电连接211B被右侧主机的电端口212B接收。可替换的实施例中，图2B所示的多根缆线链接可被扩展为含有标准光学缆线的倍数长度，以扩展链接至超过3缆线。

E-O缆线200在光学输入和输出上具有规格，例如发送调制功率的最小值和最大值以及容许接收功率的最大值和最小值。这些的任何一个都可被定制规格以通过给定光纤类型实现特定范围的链接。替代的，该缆线的光学接口可以依照一个或多个现有的或未来的对于多模或单模光纤连接的光学标准。

一个实例是IEEE 10G BASE-SR标准，对于某些级别的多模光纤，该标准允许达到300米的传输。其同样允许如图2C所示的链接，其中E-O缆线200C的一端263，通过连接缆线200C的电连接器261至电端口262，被连接至网络设备260的第一部件。该E-O缆线200C可以例如是图2A中E-O缆线200的一例。E-O缆线200C的另一端265可被构造为被连接至光收发机266的光连接器，光收发机266包括具有网络设备268的第二部件的电接口267。因此，在一实施例中，E-O缆线200C可与现有的光收发机交互工作，例如：SFP(参见小型可插拔(SFP)收发机多元协议(MSA)，2000年9月14。还有，SFP(小型可插拔)收发机的INF-8047i规范，修订版1.0，2001年5月12，)、XFP(参见http://www.xfpmsa.org/XFP_SFF_INF_8077i_Rev4_0.pdf)、XENPAK(参见http://www.xenpak.org/MSA/XENPAK_MSA_R3.0.pdf)、X2(参见http://www.x2msa.org/X2_MSA_Rev2.0b.pdf )或XPAK收发机，只要缆线200C遵循适用于收发机型号的一系列光学规范。图2C中所示的结构可包括具有标准连接器的光纤的一个或多个长度，该数值取决于该E-O缆线和光收发机遵从的光学链接的预算。

再参见图1，尽管缆线100在其大部分长度采用光信号通信，但缆线100在两端采用电连接器被外部连接。因此，如图1所示的电-电(E-E)缆线100并不必须满足任何外部光学规范。这对于获得低成本具有很大的便利。这些发明原理使得能够以很多可能的方式在多根缆线中保持该优势。

在一实施例中，通过如图3A所示由缆线插头端部连接器320或者任何其它的阳对阳适配器连接缆线300A和300B而将缆线100用于E-E缆线的三链接系统。缆线300A和300B每个都是图1中缆线100的实例。例如，缆线可具有插入连接器(缆线300A的部分306，和缆线300B的部分311)，相应的主接收器301和310的每一个都是插座连接器。此时，缆线插头端部连接器320可包括两个插座321A和321B，且一根缆线(例如缆线300A)的接收连接器被连接至第二缆线(例如缆线300B)的发送连接器，反之亦然。插座321A接收缆线300A的寄出连接器304A，而插座321B接收缆线300B的寄出连接器304B。此外，低速控制器或指示线323可被用于供电和提供低速控制数据至适当的连接。

一种有关上述连接的考虑是需要电源对于在E-E缆线被连接端部的光学器件是有效的。在E-E缆线的一个实施例，没有铜或其它电导体，因此缆线端部之间没有电源连接，而每一端的电能通过每端的主机系统供应。在一个实施例中，电能通过以下两种方式中的一种或多种被传递至缆线端部。

图3A和3B显示了用于连接图1所示类型的两根E-E缆线的缆线插头端部适配器。用于两个连接器端部303和312的电能被分别提供至该缆线插头端部适配器。作为一个实例，如图3A所示，底座325被配备有单电源连接和电源供应326，它们再提供电能至一个或多个缆线插头端部适配器。图3B中示出了这样的供电组插座至插座适配器350的另一实例，其中输入部(例如，输入部360)和输出部(例如361)(注意输入部和输出部是可逆的)被设置在底座的同侧。适配器350本身通过电源线352接收在部分351处输入适配器350的电能。

供应电能的第二种方式由图4所示，这种方式与参照图3A描述的结构相似。然而，此时，E-E缆线400A和400B被配备。缆线400A和400B中的一个或是两者都与参照图1所描述的相同，除了至少一对电导线(在缆线400A中是411A和412A，或者在缆线400B中是411B和412B)沿着光纤被配备在缆线中。这些导线411和412可在任一端被直接连接至电源连接器或者以便在正常连接中分离两个主机端部。插脚可被分别配备在电源连接的近端和远端。在一个实例中，导线411可以是地线，而导线412可以是电源线。

E-E缆线的一种替代形式可被用来连接两根或多根E-E缆线而不需要独立的适配器/连接器。替代的E-E缆线500由图5A表示，相应2缆线构造由图5B所示。图5A所示的E-E缆线500在一端505(例如左侧所示端)具有插头连接器506，其在左侧所示的主机系统被连接至插座501，并且包括TOSA和ROSA形式的发送和接收光学部件。缆线的另一端503(例如右侧所示端)同样包括也是TOSA和ROSA形式的连接至光纤的发送和接收光学部件。然而，右端503可被构造为具有插座连接器507，该插座连接器507可作为主机连接器，从而更多缆线可以与这些缆线被连至主机连接器相同的方式被连到缆线500。在一实施例中，缆线500可能是相对短的约1至5米的“插入线”长度。电导线520和521被配备以从主机系统(图示在左边)提供电能至远端插座端503(右侧端)。参考图5B，图5中缆线500的一例500A可与另一缆线501(其类似于图1的缆线100)结合以形成一系列双缆线。进一步，一系列三或多缆线可通过连接多根图5A缆线的实例与图1的缆线而实现。例如，如果三缆线被采用，则两根图5A缆线的实例可与一根图1缆线的实例相结合。此时，中心缆线可具有例如10至100米的相对长路段。

很多因素证明对结合电源导线的缆线的近端(主机侧)和远端提供独立的电源是有优势的。一个原因是在互联系统之间提供分离程度的期望。第二个原因是限制在大多数连接中使用的近端连接的供应需求。

最后，可能是最重要的是克服沿电导线的某种程度的压降的期望，特别是轻量、更薄导线(高线规)被使用时。更高的远端电源电压的使用可采取两种方式中的一种。第一种是使用稍高电源电压克服导线压降。特别是，缆线每一端的有源装置可需要+3.3V±5％(3.145to 3.465V)的电源电压。此时在远端供给连接上需要3.6V±5％(3.42to 3.78V)可以轻易克服具有典型铜线线规的5m或更短的插入线中预期的压降。第二种情况是需要克服较长缆线路径中的损耗或者供应更大量的电能至在缆线端部的设备(例如具有重定时器的适配器或者甚至远程磁盘驱动器)。此时，采用更高电压(约40伏)是有意义的，其中电阻电流损耗会减少。当这样的高电压被使用时，通过使用例如开关电源供应在远端电源必须降至更低电压。

在上述任一系统中，根据它们插入的信号定时抖动量，规范化系统中不同元件的特性是有优势的，以限制链接的总抖动至可被电路元件处理的量，电路元件最终可覆盖时钟和重定时信号。抖动是指数字数据转换过程中在时间位置上的误差，并且可能具有多种来源，其中有些表示为随机的而另一些导致在时间上确定的，通常依赖数据的误差。

上述链接缆线的方法和结构相比于单缆线包括更多能添加抖动至所传输数据信号的接口(包括连接器，激光驱动器，接收机IC和激光器与光纤本身)。因此，满足合理的抖动预计量在所述多根缆线系统中比在单缆线(其甚至能够在工厂中检测其的总抖动影响)中难的多。

能够通过在链接中结合重定时电路而克服可能的抖动限制。例如，时钟和数据恢复电路能够有效消除超过给定频率的抖动，在该类系统中重置抖动预期值。尽管重定时电路能够被结合于用于每个上述以及图3A和4所示的双连接的每一方向的缆线插头端部适配器(或其他适配器)，但是其中光学器件的电能和重定时电路可被本地供应或者分别来自插入线。这种系统的一个实例如图6A和6B所示，其中一个或多个适配器被结合在单个底座内，并且采用结合重定时电路的多于一个通道的单个集成电路(IC)。

特别的，图6A表示了类似于图3A的构造，除了在缆线插头端部适配器中具有重定时电路601A，601B或601C，并且重定时电路601A，601B或601C插入在缆线插头端部适配器内相应的电通道之中。例如，重定时电路601B插入在有源缆线600A和600B之间以通过重定时提供适当的抖动减少。事实上，重定时电路601B代表了两个重定时电路，每个用于通信的一个方向。重定时电路601A和601B相同。此处，电能通过缆线插头端部连接本身供应。重定时的结构是本领域公知的，因此此处不详述。

图6B表示了与图6A构造类似的构造，除了现在电源导线被配备在有源缆线700A和700B的一个或两个中，以提供电能至缆线插头端部连接器。来自这些连接器中一个或两个的电能可被用于供电重定时电路701A，701B和701C(再次，一共六个重定时电路)，重定时电路操作以重定时相应通道中的电信号。例如，重定时电路701B被插入在有源缆线700A和700B之间以通过重定时提供适当的抖动减少。

相似的，重定时电路可被加至图5A所示的插座型插入线。该实施例如图7A所示，并且图5B中采用该设置的相关的两缆线连接如图7B所示。例如，参照图7A，从插座电连接器704接收的电信号通过重定时电路710被重定时，而发射到插座电连接器704上的电信号通过重定时电路711被重定时。

如在基于铜缆的解决方案中的一些实施方式所述，缆线可包括用于支持输入高速电信号的自适应均衡的结构以减少总链接抖动，用于提供输入高速电信号的主机选择均衡的结构以减少总链接抖动，提供输出高速电信号预加强的结构以减少总链接抖动，提供输入高速电信号主机选择性预加强的结构以减少总链接抖动。由于，缆线插座和下一IC元件之间电连接的特定长度或其他性质，不同的主机系统需要不同程度的均衡化和/或预加强。集成缆线可支持高速信号的附加确定性和总抖动的预定限制，其中这样的限制可被选择以允许达到3缆线的连接。

控制抖动的另一方法是非线性抖动补偿，其检测和调整特定转换的边缘(参见美国专利公开No.20050175355)。该方法特别适用于补偿已知的固定的确定性抖动源，例如由主机PCB线迹的特定长度引起的。

应注意尽管大多数抖动减少技术被表述为由主机系统或铜缆的通道限制引起的抖动，但可能通常也可被用于补偿光发送器或接收器的非理想性(例如激光源的非线性)。他们也可被用于补偿光纤本身的通道特性。依赖于所采用光纤的种类以及相对于其总频带宽度采用的长度，可补偿简单频率衰减或由于不同模件的延时造成的典型多模光纤中可见的更复杂的多峰值脉冲响应。

根据本发明原理的缆线还可包括附加功能。例如，缆线可包括确定全双工连接是否存在的结构(例如，通过在1类肉眼安全范围发送和接收相对较低的光功率水平经过第一光纤和第二光纤中的一根或两根)，只要全双工连接未确定就减少或关闭光功率的结构，和/或保持光功率被减少或关闭直至全双工连接被证实的结构。

电连接器包括用于信号损失(LOS)指示，错误指示，链接禁止控制信号，至与第一或甚至第二电端口相关的主机系统的集成缆线的存在指示，中断信号，参考时钟输入，低速串行数据接口和/或任何其他的用于缆线控制的连接。

低速串行数据接口可被构造用于控制第一电-光转换器，可以是用于带外数据发送的系统的一部分，可被构造为读取或写入数据至缆线光学部件中的非易失存储器，和/或可被用于从下述表中选择的一个或多个功能：串行识别码，客户安全代码。客户安全代码可被提供以只专门允许主机资格的缆线实施和检测完全伪造部件。在易失存储器中自动升级的诊断信息由同样的串行接口提供。串行接口同样可被用于装置的出厂设置以载入固定数据至内部EEPROM，FLASH存储器或激光驱动器和/或接收机IC的熔线装置。该串行接口可以是任意串行接口，不论是否现有(例如SPI接口或I2C接口)或是有待未来发展。

该缆线还可包括其自身的眼保护设施，其包括当额定发射功率大于IEC 1级肉眼安全限制时，例如集成缆线被物理切断时，使得集成缆线中的一根或多根光发射器无效的结构，如果集成缆线被物理切断则在肉眼安全水平发射光功率的结构，和/或如果集成缆线被物理切断则声明错误信号的结构。进一步，如果断路是由可消除的原因，例如切断至远端的电源引起的，则肉眼安全电路可被用于重新声明链接。

一种可被集成在缆线中的特殊结构是作为光纤管路标准(参见ANSIX3.230-1994第6.2.3部分42-48页)一部分的开放光纤控制(OFC)系统。事实上，由于OFC必须处理两个独立的收发机并且在如果一个非OFC收发机被连接至OFC装置时必须正确的工作，因此一种OFC协议的相当简化形式可被采用。在两端部都被控制的有源光纤中，这种情况不会出现。在任何情况，缆线中的护眼装置可被设计为在如果发生任何可能的单一故障情况时起作用。

缆线可包括至少一根跨越集成缆线长度的电导线。如前所述，该电导线可被用于从缆线的一端向缆线的另一端传输电能。然而，可替换的或附加的，也可具有从集成缆线的一端向集成缆线的另一端传输低速串行数据的电导线。此外，所包含的用于发送电能的缆线可同时被用于发送低速串行信号。

图8A表示了可能是最简单的铜缆800与之前所述光纤互动的实施方式。在该例中，整个链接是无源的，在每一连接器之间具有一对传输两个双向数据流的铜导线(导线对831和832)。铜导线对可以屏蔽或非屏蔽双绞线(如同CAT-5缆线中采用的)的形式或者以单端的或微分同轴电缆的形式相连接。对于这样的高带宽链接，包括具有最后连接至主机底座接地以限制电磁发射的全面缆线屏蔽罩835是有很大好处的。图8B示出了缆线800可能的形式的横截面。缆线800的其他组件可与上述缆线100的结构相同。在所示的例子中，缆线800包括设置在铜导线对831/832周围的明矾-聚合物-明矾屏蔽833。填充物834可以用来填充在铜导线对831/832与明矾-聚合物-明矾屏蔽833之间的任何间隙。一对外部编织屏蔽835可以设置在内部明矾-聚合物-明矾屏蔽833的周围。最后，缆线800可以包括外部护套836。

对于10G数据传输率和合理尺寸的缆线，在没有特殊装置的主机系统中可能的传输长度将是非常短的，可能在1米长度的数量级。为了提高该传输距离，如图9所示，有源元件可被结合到缆线设计中。在图9中，缆线驱动器IC 912和923以及缆线接收机IC 914和924被包括在缆线端部。这些IC的功能将在下文中进一步详述。此外，图9中的缆线900可与上述图8的缆线800结构相同。

之前讨论的通过缆线提供电能时需要考虑的事项同样也适用于铜缆的变形；但是在实施中存在一些差别。例如，如果需要图8中的铜信号导线可适于提供电源电压。可替代的，用于电源的各个导线对可被包含在图10所示的具有有源缆线驱动器1013、1014、1023和1024的缆线1000中。由于两根或多根缆线连接中特有的对远端电源的需求，图10表示了具有用作插入线的插座1004的缆线远端。除了铜信号导线对1031和1032，铜电源线对1036被配备以从缆线1000的一端向另一端提供电能。屏蔽罩1035也被配备用于电磁干扰保护。

图11基本表示了与图10相同功能的缆线，并在这里讨论选出的差别。在附图具有相同的物理特性处，方便起见使用相同的标记。与图10的实例相似，图11中公开的缆线1100除了别的东西以外，包括：电缆驱动器IC1120、电缆接收机IC 1121和另一个电缆驱动器IC 1122。不同于缆线1000，其中电能是由专门的电源线对1036传送，缆线1100中的电能通过信号线对被提供至远端。特别的，来自缆线1100一端的电源1110被提供到铜双绞线1123中，并且在缆线1100的另一端从双绞线1123中取出1111。

图12A和12B表示了在铜的有源缆线设计中可被结合到IC中的一些有用部件。图12A表示发送器集成电路(IC)1200A。这个发送器IC 1200A配置为结合电源、数据和控制信号来操作。在图12A的实施例中，这些信号包括其他控制1210、+/-数据发送TX 1211/1212和近端电源/地1213。该IC中的第一个方框1201将提供均衡，以补偿主机主板线迹中的高频损耗。该均衡可以是固定的和/或主机通过串行接口选择的，或者自动适应于主机损耗。所示的下一个方框是抖动预补偿1202。在这个相对较新的技术中，检测具有最有效相关确定性时间误差(抖动)的特别的数据转换，并且添加固定的小的时间延迟以进行补偿。可用该技术来补偿主机主板损耗和铜缆的至少一部分带宽损耗。下一个方框1203是限幅功能，恢复根据主机IC发生变化并且可能已进一步被主机传输线衰减的信号电平幅度。最后的方框1204给发送信号的高频分量提供预加强，以克服缆线中这些高频分量的较大损耗。这是公知的技术，可采用12dB或更大的增益。增益量可单独地在出厂设置中调整，以匹配表征铜缆的特别长度。

预加强可通过提高高频分量或移除低频分量来实施。在任一情况中，其所得到的电波形在发送边之后易于出现大的过调。

应注意图12A中表示的缆线驱动器IC中或许只包含功能块1201、1202、1203和1204的子块，这是由于它们的一些有效功能是重叠的。

还在图12A中示出，但可能不是完全集成于IC 1200A本身之内的是用于将DC电源连接1207连接至信号电源线1206的可选电路元件1205。最直接的方式是采用偏置T，使用大电感或电感链和其他匹配元件将DC电流1207耦合至铜缆1206，而不会明显干扰高速传输线的高频特性。

图12B表示可被包括在用于缆线的铜线实施的有源缆线IC接收机1200B中的元件。这些元件在一定程度上是驱动器IC的逆元件，但具有重要区别。此外，接收机IC 1200B配置为结合电源、数据和控制信号来操作。特别是，图12B图示了其他控制1220、+/-数据输入RX 1221/1222和电源/地1223。

从图12B的左侧开始，其中铜线对或同轴电缆1206从缆线的主要长度被接收，具有选择性DC偏置电路1235以复原来自其他缆线端1237的远端电源。该电源可被给该接收机IC 1200B本身和/或在缆线端部的其他元件、或者甚至连接了远程缆线端部的部件、例如连接后续长度缆线的电源适配器供电。

所示的完全在该IC中的下一个方框是可调整均衡1231。提供该均衡1231方框补偿缆线高频衰减，而不是在驱动器情况中的主机PCB线迹。与在驱动器情况中相同，其可提供固定的、可调的或适应的均衡。可调的但是出厂设置的均衡由于缆线长度和特性在缆线制造时被确定而被特别关注。

在选择性的均衡之后，限幅放大器1233恢复0和1电平以等幅。在大多这种接收机中，有必要在电路输入端保持适当的DC电平以维持合适的占空比操作。这通常如所示地由包括偏置消除器1238的DC恢复环来实现，偏置消除器1238还建立了高速通道中的低频阻止，必须根据最小数据率和编码方案合适地选择该DC恢复环。

最后，为了在缆线的该端部驱动主机PCB线迹，输出驱动器配备有选择性预加强1234。在接收机1200B中，预加强1234可被提供以帮助克服长PCB线迹的高频损耗，高频损耗在10G操作中加入了明显的抖动。该预加强1234可以是固定的，是与出厂校准可调整的，或者是基于PCB通道的预期的损耗特性的主机控制信息。

图13A和B表示了为获得三缆线优势的可能的最经济的设置。此时，铜基插入线1302/1303被用于从主机设备至接线板(未示出)的相对短的连接(1-5米)，其中他们将连接至与图1中所示的缆线100相似的基于有源缆线光纤1301的长距离(5-100米)。除了具有可能低于很短有源光纤的成本，铜缆可更容易将电能提供至中心缆线传输。图13A表示了这样的通过专门导线对1310传输电能的配置，如图10所示，而图13B表示了通过高速信号线1311之一的电能转换，如图11所示。

在图13A和13B中，铜基插入线1302/1303与光学有源电缆1301之间的连接被表示成插头对插座连接器设置，其将铜基插入线1302/1303直接连接至光学有源电缆1301。例如，参看与1301的铜缆插头1321连接的1302的光缆插座1320以及与1303的光缆插头1323连接的1301的铜缆插座1322。但是，本领域技术人员显然可以同样地采用图3和4中所示的适配器设置。类似的，显然图6和7中采用的用于加入抖动减少的重定时器也可被采用并且具有同样可能的优势。

因此，用户无需关心选择基于铜缆的解决方案或基于光纤的解决方案哪个更正确，然后选择正确的端口构成系统。替代的，用户只需插入缆线，即可享受到光学通信的所有优点，例如，低功耗和高端口密度的高带宽传输，和更少的信息预处理和后处理。可替代的，如果经济上有利，对于特别短的链接(从交换设备机架的顶部向底部来说)用户可选择基于铜的形式。

这些具有电接口的光学链接缆线的有用的实施变形能够在单缆线中传输多于一个双方向信号。特别的，光学组件的尺寸，低的功耗的可能性和引脚分配密度可允许在约小于半英尺的连接器宽度，或者约为非常通用的RJ-45网络连接器的尺寸内，进行相对简单的两链接实施方式。例如，如图14A所示，电连接器1411被规定为具有两组差动输入端和输出端(例如RX，RX2，TX，TX2)，每组代表单独的双方向链接，并且连接器端部可包含两组TOSA 1413和1414和/或ROSA 1415和1416，其依次连接至4个分离光纤1431至1434。可替代的，两个通道可被集成在具有双通道激光驱动器和两VCSELS的单TOSA内，其可以是分离的或者是在同一组件中。显然对于本领域技术人员在阅读本说明书之后，缆线中具有两根(或更多根)通道的原理可被用于上述缆线的所有变形，和各种直接或通过独立的适配器互联缆线的各种手段。两组TOSA 1423和1424以及ROSA 1425和1426也可被包含在缆线的另一端，而建立双链接双工有源缆线1400A。显然在单组件中也可实施多于两个链接。

图14B表示与图14A相类似的实施例，其中一个端部1459支持两个独立通道，但在沿其长度1465的某处，缆线分成两个独立通道缆线1466和1467，其每个分别结束于单通道连接器1473和1483，每个单通道连接器具有单TOSA和ROSA。例如，缆线端部1473可由插座1472接收，并且包括TOSA 1474和ROSA 1475，而缆线端部1483可由插座1482接收，并且包括TOSA 1484和ROSA 1485。每个TOSA 1474和1484通过相应的光纤1462和1461在缆线1400B的双链接端1459被连接至相应的ROSA 1456和1455。每个ROSA 1475和1485通过相应的光纤1463和1464被连接至相应的TOSA。缆线的双链接端1459的电连接器1451通过主机的电插座1452被接收。应注意主机传输两个差分高速数据信号TX和TX2，并且接收两个差分高速数据信号RX和RX2。

最后，许多电连接系统的特性对于这样的应用是有好处。首先，可具有闭锁结构例如在RJ-45型连接器中建立的引出型闭锁或者在SC型光纤连接器中采用的推挽型闭锁。

其次，主机系统的插座可包括用于链接活跃性和其他状态的视觉指示的设备。其可通过RJ-45连接系统中的两种常用方式实现。第一种是在电连接至主机PCB的主机插座的前面板正面包括LED。第二种方法是在插座组件中包括塑料光管以从主机PCBA上的LED导入光至插座的前表面。

第三，缆线可具有用于某种锁固系统的设备以允许或阻止互连不同种类的主机系统。一种锁固系统的重要例子是在双链接端口中阻止单链接缆线的插入。另一例子是防止两个执行不同协议的主机系统的连接，尽管这可通过协议方式本身被检测到。例如，完全相同的缆线对于以太网和光纤通道应用是有用的，然而以两种设备执行数据处理中心的系统管理员可能希望通过简单结构的手段阻止这些系统的互联。当然，颜色编码或其他简单的手段也可被用于该目的。连接器上的锁固部件通常包括在主机插座一组位置中的一个上的结构凸起和相应缆线插头上的插槽，或者反之亦然。这些部件的实例可在HSSDC2连接器的规定中找到(参见小封装协会文档SFF-8421修订版2.6，10/17/2005)。

根据插脚数量、功能和相对设置对于电连接器具有多种可能的选择。

图15A表示了一种，从缆线插头端(顶部)和主机插座(底部)看的，可能的包括11触点的插脚设置。一些插脚对于任何实施都是有用的，例如近端电路Vcc，接地Vee，高速差分发送信号TX+和TX-以及高速差分接收信号RX+和RX-。其他的在一些实施方式中采用的选择信号是，用于远端电源连接的独立电源连接VccF，用于指示链接中任何问题的错误/干扰插脚F/INT，和在中断作用的情况中，促进主机询问更多信息的串行数据接口。此时，一对代表串行数据线SDA的一对插脚和相关的串行数据时钟SCK例如被用于I2C通信系统中。

远端电源连接VccF之前已经被描述，为提供独立的或替代的电源电压至位于或超过缆线远端的有源器件，主要用于以上述各种方式连接多根缆线。

图15B显示了略微不同但被大量简化的只有9个连接的插脚。此时，没有用于串行数据接口的独立连接。然而，通过各种可能的方式能够通过一组高速数据插脚中的一个保持这些连接。包括但不限于，在差分高速线的低速接口的共模信令，或者在高速数据频率分量的低频断点以下的低速接口的调制(其通常被调制以获得DC平衡，而对于这些应用不具有在通常低于约30kHz的给定频率以下的可感知的信号分量)。

不具有用于串行数据分支的独立插脚与结合低速和高速分支的复杂性这些看上去的缺点可能多于通过减少可能的插脚数量而节约连接器设计的补偿。

图15C表示用于采用20触点连接器的单通道缆线的一种可能的插脚设置。插脚触点的这种特殊结构设置受到关注是由于其是基于与已被证明在10G串行数据传输率上具有良好表现的SFP和XFP型PCB边缘连接器相同的布局。

多种这些插脚的排列可以实现，图15C表示了被地线Vee包围的高速线对TX+，TX-，RX+和RX-，其可被用于获得所期望的差分线的阻抗，和降低高速线间的串扰。一些Re线被示出为保留未来功能。双导线接口线(SDA)和(SCL)可提供串行数据至电连接器以控制光学器件和其他期望的功能。

图15D表示了相同的插脚设置，除了用于传输两个全双工链接的缆线的设计。特别的，插脚TX2+，TX2-，RX2+和RX2-被用于第二全双工链接，以及一个独立的错误线F/INT2。最后，图15E表示用于双链接的22插脚设置，其不同于图15C和15D之处是其在高速线对间提供更多的地分离。对于本领域技术人员显而易见的是，单根链接的简化形式可从图15C得到，并且这种结构的某些方面可以是任意的。

因此，缆线允许采用光纤的高速通信，而不需要与采用光纤的缆线与网络节点连接。替代的，用户可简单的插入缆线至电连接。该缆线可同样包括附加功能以提高缆线的性能和安全性。

图16表示单链接有源缆线的一个实施例的一端1600的视图。外壳1601的顶部被切开以用于显示，使得端部1600的内部被观看。端部1600具有10个设置在印刷电路板1610每一侧的电线迹1602，共得到20个电线迹。此时，PCB边缘接触设计与现有的SFP型标准相同，尽管并不需要这样的设计。因此，端部1600可支持图15C或15D的连接结构。端部1600包括ROSA 1603和TOSA 1604，其分别通过套环1607和1608被连接至相应的接收光纤1605和发送光纤1606。光纤1605和1606形成缆线1609的一部分，其由缆线外套保护。缆线通常可结合加强部件例如纤维B线，其可被固定于缆线外部和插头外壳之间的接口。

图17A表示双链接全双工有源缆线的实施例的一端1700的视图。再次，外壳1701的顶部被切开以用于显示。端部1700具有10个设置在印刷电路板1709的电连接器1702部分的每一侧的电线迹，共得到20个电线迹。因此，端部1700可支持图15C和15D的连接结构。然而，其它电线迹可被添加在电连接器1702的每一侧以允许共22个线迹，从而支持图15E的连接结构。端部1700包括ROSA 1703和TOSA 1704，其在印刷电路板1709的一侧通过套圈1707和1708，分别被连接至相应的接收光纤1705和发送光纤1706。对称的，另一组ROSA和TOSA被设置在支持板的远端，尽管图中未出，其同样可通过相应的套圈被连接至相应的光纤1715和1716。光纤1705，1706，1715和1716形成缆线1719的部分，其被缆线外套保护。

图17B表示图17A端部1700的透视图，只有外壳1701被完全移除。此处，在印刷电路板两侧的ROSA可被观看。在印刷电路板远端的TOSA仍不能被观看到，但是其可被简单的相对各自的ROSA放置在印刷电路板的近端。图17C表示图17A的端部1700的另一透视图。

图18表示单链接全双工有源缆线的一实施方式的一端部1800的视图，其中保护盖被移除以简化显示。电连接器1802类似于图16的电连接器1602。此处，激光驱动器和后置放大器被集成在单集成电路1810。可被用于存储设置或串行ID信息的EEPROM，可被安装在印刷电路板的远端。端部1800包括ROSA 1803和TOSA 1804，其可通过套环1807和1808被分别连接至相应的接收光纤1805和发送光纤1806。光纤1805和1806形成缆线1809的部分，其被缆线外套保护。

图2C表示了具有遵循光链接标准的光接口的光纤缆线的变形如何被用于互连具有电有源缆线插座的主机系统和具有工业标准光收发机的另一系统。该非常有用的应用还可通过使用适配器得到，该适配器插入标准型光纤收发机的保持系统并且满足该接口的所有信号需求。除了将具有专门有源缆线插座的系统连接至具有工业标准光收发机的系统，两个这样的适配器可被采用以互联任何现有系统和这样的工业标准收发机。通常，这样的适配器可满足不同形状标准的机械电信号需求，该标准通常已经通过工业中的多源协议被建立(参见上述)。

图19表示在通用SFP标准和图15A-C所示的有源缆线信号之间采用的适配器1900的信号映射图。适配器1900的左侧是被连接至由附图标记1902A代表的SFP连接器的标准SFP信号1901A。适配器1900的右侧是被连接至附图标记1902B代表的有源缆线连接器的图15A-15C的有源信号1901B。如果在SFP电源电压Vcc和有源缆线电源电压VccF间需要电源调整，适配器1900可包括选择性电源调节器1903。

图20A表示SFP至有源缆线适配器2000的结构设计的第一实施例。此处保护隐藏的内部电路和组件的外壳2001被示出。适配器2000的最近端表示用于有源缆线2010的电插座，具有锁定钩2003来致动整个适配器2000的保持结构(SFP结构接口的标准部件)。当有源缆线被插入适配器2000上相应电插座时，一些接触有源缆线端的相应电线迹的触点2005被示出。确保至主机外壳的电接触的EMI弹簧2006被示出，从而确保外壳传输电压，以至少部分的阻止从主机系统或适配器自身的电磁发射离开系统。

图20B表示图20A中适配器2000的结构设计的另一透视图。其中适配器的SFP端2009被详细示出。SFP端2009包括具有适用于接收任何符合SFP连接器的多个电触点2008的印刷电路板(PCBA)2007。SFP锁定2004也被示出，其符合SFP标准。

图20C表示适配器2000的顶部透视图，适配器2000的更多外壳2001被切开而露出印刷电路板2007的上表面上的不同组件，包括信号映射构件2002、来自SFP电连接器2009的电线迹、SFP电连接器电源触点2018以及SFP接地触点2028/2029。信号映射构件2002结构上接收有源缆线以被电连接至有源缆线，并被电硬连线至SFP线迹的高速TX差动线对2011和高速RX差动线对2012。信号映射构件2002可执行正确的信号映射，例如图19所示。图20D表示更多的外壳2001被切开、以露出出印刷电路板2007下表面上的不同组件的适配器2000的底部透视图。适配器2000包括对应于有源缆线中的电连接的各种电连接。有源缆线中的这些连接包括近端电源2030、错误线2031、I2C串行时钟2032、远端电源2033、接地连接2034/2035和I2C串行数据2036。另外，图20D表示在适配器2000的SFP电连接器2009中的各种触点。这些触点包括I2C串行数据触点2040/2041、TX无效触点2042、TX错误触点2043、MOD DEF02044、速率选择触点2045、LOS触点2046和接地触点2047/2048。

图21表示适配器2100的信号映射图表，其用在通用XFP标准和图22A-22D所示的有源缆线信号之间。适配器2100的左侧是被连接至由附图标记2101B表示的XFP边连接器的标准XFP信号2101A。适配器2100的右侧是被连接至由附图标记2102B表示的有源缆线连接器的有源信号2102A。如果在XFP电源电压Vcc和有源缆线电源电压VccF间需要电源调整，适配器2100可包括选择性电源调节器2103。另外，适配器2100包括撤消电路/串行ID 2104，并且可以包括错误处理2105。

XFP标准需要重定时功能，其可被包含在适配器中，并在图21中表示为两个选择性CDR方框2110/2111。然而去除重定时功能能够提供更有效的成本和节约功率。如果有源光纤通过光纤的选择，长度或者任何数量的上述的有源抖动的减少，例如抖动预补偿，而充分限制抖动是可以接受的。

图22A表示XFP至有源缆线适配器2200的结构设计的第一实施例。这里，所示的外壳2206用来保护隐藏的内部电路和组件。适配器2200的最近端表示用于有源缆线的电插座2201，具有锁定钩2202来致动整个适配器2200的保持结构(XFP结构接口的标准部件，其在该图中实施为在侧面的两个滑动锁定部件2203，其中只有一个可见)。独立的锁定结构2204(图22A只表示为小钩)被配备以保持缆线至适配器2200。当有源缆线被插入适配器2200上相应电插座2201时，一些接触有源缆线端的相应电线迹的触点2205被示出。

图22B表示图22A中适配器2200的设计的另一透视图。该图表示包括各种电触点2208的XFP电连接器2209的一部分。

图22C表示一部分外壳2206切开而露出了内部设计特征、特别是PCBA2207上部的布局的顶部透视图。来自XFP电连接器2209的高速信号可以通过TX CDR 2210被直接发送，至XFP电连接器2209的高速信号可以通过RX CDR 2211被发送。来自XFP电连接器2209的信号通过TX差动线对2213可以到达TX CDR 2210，TX CDR 2210的输出可以通过TX差动线对2223被直接连至有源缆线电插座2201的TX插脚。类似的，来自有源缆线插座2201的接收插脚的高速线可以通过RX差动线对2222被连接至RX CDR2211，然后经由RX差动线对2212发送至XFP电连接器2209。另外，图22C表示XFP电连接器2209中的触点。这些触点包括参考时钟(+/-)2230、接地触点2231/2232、Vcc2(1.8V)2233和断电源/重置2234。

图22D表示底部外壳覆盖被移除的适配器2200的底部透视图。该视图表示通过微处理器2250适应于有源缆线插座2201使用的相关信号的不同低速状态和控制线的连接。有源缆线插座2201所使用的信号线/触点包括错误线2240、近端电源2241、接地2242/2243、I2C串行时钟2244、远端电源2245和I2C串行数据2246。当适应用于有源缆线的信号时，微处理器2250也使这些信号适应用于来自这些响应的主机系统的期望。微处理器2250可同样提供EEPROM以提供正确的响应至来自主机的串行ID询问。如图22D还表示了用于3.3V电源2266和5.0V电源2265的各种电源连接。而且，图22D表示了Vee3(-5.2)电源2261、MOD_DESEL 2262、干扰2263、TX_DIS 2264、I2C串行数据连接2267/2268、MOD_ABS 2269和MOD_NR2270连接、以及RXLOS连接2271。

所讨论的最后一种适配器被用于X2插座。X2是三种执行XAUI(10千兆比特连接单元接口)电接口的型号之一，其他两种是XENPAK和XPAK型。这三种设计的主机侧电接口本质相同只在结构特征上不同。

图23表示X2至有源缆线适配器的信号映射图表。XAUI接2301A的主要特征是所有10G数据流在每一方向是通过四个更低速连接(标记为RX+/-0-3和TX+/-0-3)传输的。由于这四个XAUI线2311/2321采用不同于10G串行连接的信号编码格式，所以实际转换速率稍高于串行接口速率的四分之一。除了平行的电接口，XAUI标准还需要抖动减少、作为信号发送之前的重定时和重编码信号、以及宽范围的低速控制和管理信号。目前，这些特性中的多数已在通常被称为XAUI SERDES 2304(串行器-解串行器)的单IC中被实施。如图23进一步所示，有源电缆插座2303B包括一系列连接2302A，经由这些连接发送和/或接收例如数据、电源和控制信号。

XAUI接口的其他特性是可调整的电源电压，在图23的插脚连接中表示为APS 2331/2332。该专门连接被用于主机系统上的可调整电源，对于其电压通过连接于表示为APS SET 2341的插脚的X2模块(或这种情况的适配器)中的接地电阻被设置。表示为APS SENSE 2351的第三相关插脚将APS电压的内部测量值传回作为电压控制反馈环路的一部分的主机系统。在本实施例中，该可调整电源仅被用于XAUI SERDES 2304自身的供电，其通常是低压CMOS IC。另外，适配器2300可以包括光学器件电源调节器2303。

图24A表示至有源缆线适配器2400的X2的结构设计的第一实施例的视图。所示的外壳2405用来保护隐藏的内部电路和组件。适配器的最近端表示用于有源缆线2401的电插座，具有锁定钩2402来致动整个适配器2400的保持结构(X2结构接口的标准部件，其在该图中实施为在侧面的两个收缩锁定部件2403，其中只有一个可见)。独立的锁定结构(未示出)被配备以保持缆线至适配器。当有源缆线被插入适配器上相应电插座2401时，一些接触有源缆线端的相应电线迹的触点2404被示出。

图24B表示图24A中适配器2400的结构设计的另一透视图。该图表示包含各种电触点2408的X2电连接器2406的一部分。

图24C表示一部分外壳2405切开而露出了内部设计特征、特别是PCBA2407上部的布局的适配器2400的顶部透视图。X2电连接器2406包括接地触点2420/2421。四组XAUI信号差动线对2411(TX)和2412(RX)在每一方向从X2电连接器2406被发送，并且被直接发送至和来自XAUI SERDES2410。XAUI SERDES 2410的TX输出通过TX差动线对2413被直接连接至有源缆线电插座的TX插脚。同样的，来自有源缆线插座的接收插脚的高速线2414被连接至XAUI SERDES 2410的RX输入。图24C中还示出了晶体振荡器2409(表示为XTAL)。其通常被用于提供发送的串行信号的时间偏置。

图24D表示底部外壳覆盖被移除的适配器2400的底部透视图。该视图表示低速状态与通过至XAUI SERDES 2410的通孔2440到达和来自XAUISERDES 2410的控制线的连接。XAUI SERDES 2410被用于使低速状态与控制信号的连接适应于有源缆线插座2401使用的相关信号。有源缆线插座2401所使用的信号线/触点包括错误线2430、近端电源2431、接地2432/2433、I2C串行时钟2434、远端电源2435和I2C串行数据2436。当适应用于有源缆线的信号时，XAUI SERDES 2410也使信号适应用于来自这些响应的主机系统的期望。SERDES 2410将提供至EEPROM的接口，以提供正确的响应至来自主机的串行ID询问。如图24D还表示了用于3.3V电源2452/2463和5.0V电源2451/2464的各种电源连接，以及之前讨论的APS电源2453、2460、2461和2462。另外，图24D表示在X2电连接器2406上的其它触点，包括重置2450、LASI 2454、TX ON/OFF 2455、MOD检测2456、MDIO 2457、MDC 2458、Port Addr 0-42459和接地触点2465/2466。

因此，描述了一种有源缆线，其中当信号通过缆线长度的大部分进行光学通信时，电连接被配备在缆线至少一侧，以接收高速电信号。还描述了用于SFP，XFP或X2和有源缆线连接器之间适配的适配器。

本发明可被实施为其他特殊形式而不脱离其精神和实质。所述实施例在所有情况下都只用于说明而不是限定。因此，本发明的范围是由所附权利要求而不是以上描述来表示。权利要求等价范围内的所有变形都包含在其范围中。

Claims

1.一种集成缆线，包括

在该集成缆线内的第一光纤，该第一光纤具有第一端和第二端；

第一电连接器，集成至该集成缆线，其中该第一电连接器被设置为连接集成缆线外部的第一电端口，使得当被连接至第一电端口时，该第一电连接器被设置为接收第一电信号，并将第一电信号提供至第一电-光转换器；

所述第一电-光转换器，在该集成缆线内，并被连接至第一光纤的第一端，使得当第一电-光转换器接收第一电信号并将第一电信号转换成第一光信号时，该第一光信号连接到第一光纤的第一端；

第二电连接器，集成至该集成缆线，其中第二电连接器被设置为连接集成缆线外部的第二电端口；

第一光-电转换器，在该集成缆线内，并被连接至第一光纤的第二端，使得当第一光-电转换器从第一光纤的第二端接收第一光信号时，该第一光-电转换器将第一光信号转换成第二电信号，并将第二电信号提供给第二电连接器，使得当被连接至第二电端口时，该第二电连接器被设置为将第二电信号提供给第二电端口；以及

发送器集成电路，该发送器集成电路包括：

可调均衡化电路，该可调均衡化电路提供均衡，以补偿主机主板线迹中的高频损耗；

抖动预补偿电路，该抖动预补偿电路通过检测具有最有效相关确定性时间误差的特别的数据转换并且添加固定的小的时间延迟进行补偿，以补偿输入的TX+/-电信号中的抖动；

限幅放大器，该限幅放大器接收来自该抖动预补偿电路的输出，并用以恢复根据主机IC发生变化并且可能已进一步被主机传输线衰减的信号电平幅度；以及

预加强电路，该预加强电路接收来自该限幅放大器的输出，并用以通过提高高频分量或移除低频分量来给TX+/-电信号的高频分量提供预加强。

2.如权利要求1所述的集成缆线，还包括保护包层，其构成为包围第一光纤、第一光-电转换器和至少部分第一电连接器。

3.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括用于信号损耗(LOS)指示的连接。

4.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括用于错误指示的连接。

5.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括用于链接禁止控制信号的连接。

6.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括向与第一电端口关联的主机系统指示该集成缆线的存在的连接。

7.如权利要求6所述的集成缆线，其中被用于向主机系统指示该集成缆线的存在的插脚被连接至一个或多个缆线接地连接。

8.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括一个或多个用于低速串行数据接口的连接。

9.如权利要求8所述的集成缆线，其中一个或多个用于低速串行数据接口的连接被构成为用于控制第一电-光转换器。

10.如权利要求8所述的集成缆线，其中串行数据接口是用于带外数据发送的系统的一部分。

11.如权利要求8所述的集成缆线，其中串行数据接口被构成为用于读取或写入数据至非易失存储器。

12.如权利要求11所述的集成缆线，其中至少一个串行数据接口和非易失存储器被用于从下述表中选择的一个或多个功能：串行识别代码，客户安全代码和诊断信息。

13.如权利要求8所述的集成缆线，其中串行数据接口被实施为SPI连接。

14.如权利要求8所述的集成缆线，其中串行数据接口被实施为12C连接。

15.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括用于中断信号输出的连接。

16.如权利要求1所述的集成缆线，其中第一电连接器进一步包括一个或多个用于参考时钟输入的连接。

17.如权利要求1所述的集成缆线，进一步包括至少一个跨越该集成缆线的长度的导线。

18.如权利要求17所述的集成缆线，其中至少一根导线被用于从该集成缆线的一端向该集成缆线的另一端发送低速串行数据。

19.如权利要求1所述的集成缆线，其中该集成缆线支持在每秒1至11.5千兆比特之间的数据传输率，包括每秒1千兆比特和每秒11.5千兆比特的数据传输率。

20.如权利要求1所述的集成缆线，其中该集成缆线的长度在1和30米之间。

21.如权利要求1所述的集成缆线，其中该集成缆线在该集成缆线的第二端具有第二电连接器，从而形成第一E-E缆线，电连接被设置为连接缆线插头端部适配器的插座。

22.如权利要求1所述的集成缆线，其中该集成缆线在该集成缆线的第二端具有第二电连接器，从而形成第一E-E缆线，第一电连接器构成为插头连接器，第二电连接器构成为插座连接器以接收与第一电连接器相同尺寸和形状的电连接器。

23.如权利要求1所述的集成缆线，进一步包括：

在该集成缆线内的第二光纤，用于以与该第一光纤相同的方向传输光信号，该第二光纤具有第一端和第二端，

其中所述第一电连接器还用于接收第三电信号并向第二电-光转换器提供第三电信号，并且所述集成缆线进一步包括：

所述第二电-光转换器，在该集成缆线内，并连接至该第二光纤的第一端，使得当该第二电-光转换器接收第三电信号并将第三电信号转换为第二光信号时，将第二光信号连接到该第二光纤的第一端；以及

第二光-电转换器，在该集成缆线内，并被连接至第二光纤的第二端，使得当第二光信号在第二光纤中出现时，第二光-电转换器接收第二光信号并且将第二光信号转换为第四电信号，

其中第二电连接器被集成至该集成缆线，并且被连接至第二光-电转换器，使得当第二光-电转换器接收第二光信号时，第二电连接器接收第四电信号。

24.一种集成缆线，包括：

第一电-光转换器，在该集成缆线内，并被连接至第一电连接器，使得当第一电信号被施加至第一电连接器时，第一电-光转换器接收第一电信号和将第一电信号转换为第一光信号；

第一光纤，在该集成缆线内，并被连接至第一电-光转换器，使得当第一电信号在第一电连接器中出现时，第一光纤在第一光纤的第一端接收来自第一电-光转换器的第一光信号；以及

接收机集成电路，该电路包括：可调均衡化电路，该可调均衡化电路用以补偿缆线高频衰减，并提供固定的、可调的或适应的均衡；限幅放大器，该限幅放大器接收来自该可调均衡化电路的输出，并用以恢复0和1电平以等幅；以及选择性预加强电路，该选择性预加强电路接收来自该限幅放大器的输出，并用以帮助克服长PCB线迹的高频损耗。

25.如权利要求24所述的集成缆线，其中第一光纤是多模光纤。

26.如权利要求24所述的集成缆线，其中第一电-光转换器包括VCSEL。

27.如权利要求24所述的集成缆线，进一步包括采用共模信令通过第一光纤发送数据的结构。

28.如权利要求24所述的集成缆线，进一步包括采用更低频率的带外信号通过第一光纤发送数据的结构。