军事领域的光纤应用

随着工程师们越来越多地选择光纤技术来满足速度需求，光纤正在继续推进到高端军事领域。这标志着其作为远程通信技术作用正在变化。

Samtec的高速ExaMA X背板系统(左)

Samtec的高速ExaMA X背板系统(左)可以支持56GB/s的速度，当与Xilinx VCU110开发板和背板一起使用时，可满足28GB/s的性能以及IEEE802.3bj规定的25dB的损耗性能。

虽然铜传输方案在高速下环境仍然可用，但光互连正在整个行业扩展。最近，在2020年嵌入式技术趋势(ETT)会议上强调了新的基于光纤的产品，VITA成员和军事技术人员在会议上讨论了控制板和模块技术的趋势。

传统上，背板上通信使用铜缆，传输距离短。但如果是基础设施，通常使用长光纤电缆。在ETT推出的产品继续演示过渡到卡架中的光纤系统，这些卡架用于无人机和许多其他军事系统的主板。

增长前景

虽然目前还在使用铜传输方案，但许多工程师正在使用光纤。军事规划人员往往先采用经过时间检验的技术，然后才采用其它行业使用的高性能技术。例如，数据中心使用光纤已经有一段时间了，但还没有迁移到VITA成员制造的许多产品中。

Samtec的FireFly微型天桥系统组件。可以用于铜或光纤的高速传输。

Samtec高级标准总监David Givens表示：“数据中心与光纤的关系密切。他们正在使用更大的连接器封装和不同的技术，如脉冲幅度调制(PAM4)，使数据速率在同一电缆上翻了一番。但在这些应用中被证明的性能也可以应用于军事系统的产品中。如PAM4，可以应用于mil/aero领域中。此外，像现场可编程栅极阵列(FPGAs)这样半导体的快速改进可以进一步加速光纤的应用。”

ETT讨论了一系列使用短光纤链路取代电路板上铜迹的技术。史密斯互联公司Reflex Photonics产品线总监Arlen Martin指出，光纤连接器的配置可以改变板的性能。

Reflex Photonics’的 LightABLE 和LightCONEX光学嵌入式收发器，具有坚固的，军事规格性能。

如果光连接器在板的边缘，板上的信号跟踪将增加一些延迟。将光纤连接器移动到板的中心可以减少路径，提高性能。因此，随着芯片速度的提高和传感器数据量的增加，这种配置可能变得更加常见。

Techway首席执行官Patrick Mechin表示：“一些FPGA的速度不能使用铜互连来实现。在某些系统中，即使是100Gb/s也是不够的;例如，当有很多传感器和类似相阵天线的产品时。我们开发了多达24个光学连接的系统。”

连接系统驱动需求

与高分辨率传感器相关的更高频率和通信需求是转向光纤的主要驱动因素。Mercury Systems公司的John Bratton估计，Mercury系统目前有10%到30%的应用包括光纤，而且它正在迅速发展，因为许多系统包涵高分辨率摄像机、激光雷达和雷达传感器，并连接到合并传感器数据和分析输入的系统。其它的因数则集中在尺寸和成本上。

IC-FEP-VPX3d Kintex Ultra Scale FPGA 3U VPX 控制板

应用工程师Xavier Marchand表示：“从10GB/s到25GB/s的铜径的提升是一项巨大的投资，使用光纤要便宜得多。”他还表示：“用光纤代替铜的另一个好处是你有更多的通讯通道。在16通道的铜传输空间里，可以布置48车道的光纤。”

Nigel Forrester在ETT表示：“我们刚刚宣布了我们的第一个带有光互连的电脑板，未来会有大量的传感器数据直接通过光纤进入CPU板。”

3U VPX光学服务器板。

虽然光纤带来了众多好处，但也有一些公司指出，由于应用环境的不同，特别是在涉及沙子和灰尘碎片的战场中，可能铜成为一个更好的选择，至少目前是这样。电子信号和光信号过渡的挑战是另一个问题。

这些因素导致ETT上的一些公司坚持使用铜。同时铜的性能也在继续提升，远远超过了曾经被认为只存在于光纤领域的速度。工程师继续推动铜方案的极限。光纤是未来的趋势，但至少目前铜缆仍有市场。

安纳波利斯微系统公司(Annapolis Micro Systems)的CTO Nah Donaldson表示：“我们刚刚推出了FPGA板，它在铜缆上运行100G以太网。人们以前认为这只能用光纤来完成，但现在通过设计，用铜缆连接也可以实现。”

泰科电子(TE Connectivity)指出，随着数据速率每两年或三年增加一倍，光纤的采用将在2020年稳步增加。虽然光纤的使用正在稳步扩大，但年轻的工程师仍然需要学习如何使用铜缆。

正如Samtec的Givens所说：“光纤不会完全取代铜，而是对铜连接的补充。”未来高速连接上还会二者并存。