在過去兩年里，用于消除IC、電路板和系統之間數據傳輸瓶頸的接口標準層出不窮，本文將就通信應用標準部件的某些最流行的標準進行分析，并研究眾多新標準出現的原因，此外還探討設計者如何解決互用性的難題。

與串并行轉換器相連的光電器件

在高速光纖通信系統中，傳輸的數據流需要進行格式轉換，即在光纖傳輸時的串行格式及在電子處理時的并行格式之間轉換。串行器-解串器（一般被稱作串并行轉換器）就是用來實現這種轉換的。串并行轉換器與光電傳感器間的接口通常為高速串行數據流，利用一種編碼方案實現不同信令，這樣可從數據恢復嵌入時鐘。根據所支持的通信標準，該串行流可在1.25Gb/s（千兆以太網）、2.488Gb/s（OC-48/STM-16）、9.953Gb/s（OC-192/STM-64）或10.3Gb/s（10千兆以太網）條件下傳輸。

串并行轉換器至成幀器接口

在Sonet/SDH的世界中，光纖中的數據傳輸往往采用幀的形式。每幀包括附加信息（用于同步、誤差監視、保護切換等）和有效載荷數據。傳輸設備必須在輸出數據中加入幀的附加信息，接收設備則必須從幀中提取有效載荷數據，并用幀的附加信息進行系統管理。這些操作都會在成幀器中完成。

由于成幀器需要實現某些復雜的數字邏輯，因而決定了串并行轉換器與成幀器間所用的接口技術，采用標準CMOS工藝制造的高集成度IC。目前的CMOS工藝不能支持10Gb/s串行數據流，因此串并行轉換器與成幀器間需要并行接口。目前最流行的選擇是由光網絡互聯論壇（OpticalInternetworkingForum）開發的SFI-4，該接口使用兩個速度達622Mb/s的16位并行數據流（每個方向一個）。SFI-4與目前很多新型接口一樣，使用源同步時鐘，即時鐘信號與數據信號共同由傳輸器件傳輸。源同步時鐘可顯著降低時鐘信號與數據信號間的偏移，但它不能完全消除不匹配PCB線路長度引起的偏移效應。16個數據信號和時鐘信號均使用IEEE-1593.6標準LVDS信令。該接口僅需在串并行轉換器與成幀器間來回傳輸數據，距離較短，因此無須具備復雜的流控制或誤差檢測功能。

以太網中也存在類似接口。在10千兆以太網PHY的物理編碼子層（PCS）與物理介質連接（PMA）層之間，IEEE-802.3ae規范提供了一種被稱作XSBI的接口。這種10千兆16位接口在每個方向都具有16位并行數據流及源同步時鐘。數據和時鐘均使用IEEE-1593.6標準LVDS信令。數據通道使用64b/66b編碼方案，其時鐘頻率為644MHz。

該10千兆以太網規范使用串行接口連接MAC（介質訪問控制）層和PHY（物理）層。這個被稱作XAUI的接口，也被稱為10千兆連接單元接口，這是一種使用四通道的串行接口，每個通道傳輸2.5Gb/s有效載荷數據，8b/10b編碼使每個通道的比特率高達3.125Gb/s。該接口一般用于連接MAC和包含PHY及光器件的獨立模塊。根據幾家制造商的多源協議開發的Xenpak光模塊使用XAUI接口。后文還將提到XAUI也用于系統背板。

成幀器與網絡處理器及其他元件間的接口

成幀器與網絡處理器間傳輸的數據可代表很多不同的數據流。Sonet/SDH幀中包含的附加數據表明數據有效載荷中每個數據流的位置，該信息需要在成幀器與網絡處理器及相關器件間傳輸，如分類引擎和流量管理器。此外，網絡處理器和相關器件還實現各種復雜的任務，如數據包傳向交換芯片的時序安排，管理數據包內容以確保沒有非法數據進入網絡，以及測量帶寬以便特定應用或用戶享有優先權。由于這些任務很復雜，因此需要在成幀器與網絡處理器間實施流控制方案。

成幀器、網絡處理器與相關器件間通常使用的接口包括Utopia接口、POS-PHY接口、SPI接口和Flexbus接口。每個接口的后綴為levelX，其級別表明標稱數據速率。Level2即指每個方向的數據速率為622Mb/s，Level3為2.488Gb/s，level4為9.953Gb/s，Level5為39.8Gb/s。因此POS-PHYLevel4的標稱帶寬為9.953Gb/s。Utopia接口是為包含固定長度ATM單元的數據流而設計的。

POS-PHY接口（Sonet物理層上的包）由PMC-Sierra和Saturn開發，很多特性與Utopia接口相同，有一項改進功能值得注意，即POS-PHY能滿足不同長度數據包的需要，而Utopia只適用于固定單元長度。這表明POS-PHY接口是為無須ATM層，即可在Sonet/SDH傳輸層上直接傳輸長度變化的IP包的應用而設計的，因此被稱作Sonet上的數據包。

Flexbus接口由AMCC開發，可處理Sonet傳輸層上的變長度IP包。AMCC的FlexbusLevel4已獲光網絡互聯論壇采納，作為SPILevel4Phase1（一般縮寫為SPI-4.1），并已經作為業界標準規范發布。該規范在每個方向上提供64位并行點至點數據通道，它使用HSTLclass1I/O，源同步時鐘頻率為200MHz，還提供四分之一速率接口和16位并行數據通道。

POS-PHYLevel4也已經被光網絡互聯論壇采納，命名為SPILevel4Phase2（通常縮寫為SPI-4.2）。該接口具有采用IEEE-1593.6標準LVDS的16位并行數據通道，源同步雙數據速率時鐘頻率最小為311MHz。SPI-4.2的許多應用則使用頻率更高的時鐘，因為該接口除了傳輸數據有效載荷外，還傳送包標簽和路由信息。因此，設計者常常采用SPI-4.2，每個信號對的數據速率高達840Mb/s，每個方向的累計帶寬可達13.4Gb/s。

盡管SPI-4.2是為Sonet上數據包而開發，它已被通信業的其他應用所采納。作為能支持多數據流而且每個數據流中都具有流控制的靈活接口，它可用作10千兆以太網的有效接口，還可用于存儲區域網絡（SAN）。目前市場上有各種采用SPI-4.2接口的新產品，還有一些產品正在開發之中，除了Sonet/SDH成幀器和網絡處理器，還包括TCP卸載引擎（TOE）和10千兆以太網MAC。

網絡處理器與交換架構間的接口

網絡處理器與相關器件及交換架構間的接口有兩種類型：一類為不需要在背板傳輸數據的接口，另一類為需要在背板傳輸數據的接口。