ａ．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。串化器－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的時鐘。視乎所支持的通信標準，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。
ｂ．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。
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（盡管很多人認為未來的ＣＭＯＳ工藝可以實現此項功能），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 （Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｆｏｒｕｍ） 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與目前很多新興接口一樣，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，因此無需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。
ｃ．成幀器與網絡處理器及其它元件間的接口
成幀器與網絡處理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 ＂ｌｅｖｅｌ Ｘ＂，其級別表明標稱數據速率。Ｌｅｖｅｌ ２即指每個方向的數據速率為６２２Ｍｂ／ｓ，Ｌｅｖｅｌ ３為２．４８８Ｇｂ／ｓ，ｌｅｖｅｌ ４為９．９５３Ｇｂ／ｓ，Ｌｅｖｅｌ ５為３９．８Ｇｂ／ｓ。因此ＰＯＳ－ＰＨＹ Ｌｅｖｅｌ ４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。Ｕｔｏｐｉａ的規范由ＡＴＭ論壇頒布。
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接口是為無需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Ｆｌｅｘｂｕｓ Ｌｅｖｅｌ ４已獲光網絡互聯論壇采納，作為ＳＰＩ Ｌｅｖｅｌ ４ Ｐｈａｓｅ １（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ＨＳＴＬ ｃｌａｓｓ １ Ｉ／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－ＰＨＹ Ｌｅｖｅｌ ４也已經被光網絡互聯論壇采納，命名為ＳＰＩ Ｌｅｖｅｌ ４ Ｐｈａｓｅ ２ （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，它已被通信業的其它應用所采納。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 １０Ｇ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１０Ｇ以太網ＭＡＣ。
ｄ．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。
對于第一種接口，位于同一塊電路板的網絡處理器芯片組和交換架構間的接口可用ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １接口實現。該接口采用ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １包格式，包括為交換架構提供路由指令的報頭，以及用于誤差檢測及糾正的報尾，還包括數據載荷本身。控制ＣＳＩＸ規范的網絡處理器論壇將進一步完善該規范，增加從一個ＮＰＵ芯片組通過交換芯片傳至另個ＮＰＵ芯片的額外指令。這將成為ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ ２規范的最主要推進力。該規范還定義了每個方向中使用至多１２８個ＨＳＴＬ一類Ｉ／Ｏ的電氣互連，其源同步時鐘頻率高達２５０ＭＨｚ。ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １協議與ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １電氣規范無關，無論ＮＰＵ芯片組和交換架構間的經由背板的通信采用何種電氣標準，仍可使用ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １協議。
對于第二種接口，即ＮＰＵ芯片組與交換架構間需要在通過背板通信，仍然可以使用ＣＳＩＸ Ｌｅｖｅｌ １協議，但這種電氣接口并不合適。信號將穿過連接器，從端口卡到達系統背板，經過數英寸到達另一個連接器，然后進入交換卡。有諸多原因使得越來越多的設計者選擇具有嵌入式時鐘的串行接口來實現這些連接。首先，串行接口可最大限度地減少電路板與背板連接器的引腳數，從而可減小插拔力及對操作系統中電路板的可能損害。其二，在信號中嵌入時鐘和數據的串行接口可完全避免時鐘偏移問題。時鐘偏移是ＰＣＢ中數英寸長的并口所面臨的主要問題。其三，串行信號的背板設計者還可提高傳輸速率，因為不存在時鐘偏移，也就沒有對未來性能的限制。
被成功用作串行背板標準的接口是ＸＡＵＩ，它是為１０千兆以太網開發的。該規范適用于通道排列電路，無論四通道軌線長度是否匹配，符合ＸＡＵＩ的器件均能接收無誤差數據。該接口使用差分電流模式邏輯信令，它還采用交流耦合模式，允許電路板間的參考電壓不同。
ｅ．控制板接口
目前本文所提到的接口都用于＂數據通道＂，即數據從光纖傳輸介質到達交換架構，然后返回光纖通道。但由于通信系統具有復雜的＂控制板＂，負責統計數據收集、流量監視、系統管理及維護等功能，因此需要強大的處理能力運行軟件以實現這些功能。這些構建控制板處理器的接口正如設想的那樣，與數據通道的接口明顯不同。數據通道接口主要用于在兩個器件間傳輸數據（即點對點鏈接），控制板接口則是與具有不同元件的一個或多個微處理器相連接：背板收發器、ＤＳＰ、數據板器件的控制端口等。實現這些靈活的互連需要完全不同類型的接口。
這類系統過去都是圍繞多點復接的中心總線構建的。實現ＰＣＩ總線架構的３２位／ ３３ＭＨｚ及最近采用的６４位／ ６６ＭＨｚ標準已經用于通信系統中。最近６４位／ １３３ＭＨｚ ＰＣＩ－Ｘ更用于高端服務器。但是，由于數據板處理的帶寬已經增加，控制板的帶寬也要提高。很多設計者發現共享總線帶寬不足以滿足多個器件的需求。因此，出現一類新型接口。
這類新接口采用點至點連接，用源同步時鐘減少時鐘偏移。差分信令可提高數據傳輸率，減少交換噪聲和功耗。但真正的創新在于使用交換架構或通道器件，實現控制應用中所需的多點互連。已獲得Ｍｏｔｏｒｏｌａ及ＲａｐｉｄＩＯ貿易聯合會支持的ＲａｐｉｄＩＯ是使用交換架構實現點至點鏈接的接口。該接口的傳輸層規定數據如何封裝在包中，每個包都具有數據源和目標信息，交換架構將數據包送往合適的目的地。ＲａｐｉｄＩＯ在每個方向上提供８個或１６個位，采用２５０ＭＨｚ至１．０ＧＨｚ雙數據速率。此外，串行ＲａｐｉｄＩＯ可使用具有８ｂ／１０ｂ編碼的１通道或４通道數據，嵌入時鐘達３．１２５Ｇｂ／ｓ，它還具有ＣＭＬ差分信令。 Ｍｏｔｏｒｏｌａ已經推出幾種使用并行ＲａｐｉｄＩＯ的通信處理器。
ＡＭＤ及ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ聯盟開發的ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ使用通道器件實現點至點鏈接。數據以包的形式傳輸，每個包均包括數據源和目標信息。接收數據的通道器件按照數據包報頭確定是將數據傳至鏈中的下一個器件，還是直接處理數據。目前的ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ規范需要寬度為２至 １６位的并行數據。未來規范可支持更高速率。ＰＭＣ－Ｓｉｅｒｒａ和Ｂｒｏａｄｃｏｍ已經為ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ通信產品推出基于ＭＩＰＳ的處理器。ＰＣＩ－ＳＩＧ已經推出高速率ＰＣＩ－Ｘ。它們使用與最初ＰＣＩ－Ｘ相同的６４位總線帶寬，可支持雙數據速率和四倍數據速率。ＰＣＩ－Ｘ ５３３是速率最快的版本，最大總計帶寬達３４．１Ｇｂ／ｓ。
解決接口沖突
設計工程師如何面對這些紛繁蕪雜的接口標準。實際上，對于給定的設計情況，設計者選擇接口的余地并不大。他們一般根據系統所需的成本及功能，選擇合適的標準產品。設計者必須選擇最合適的器件。但這可能導致接口標準沖突，因為最好的標準器件由于接口標準不兼容，會引起互用性問題。在這種情況下，設計者可如此選擇：重新選擇與接口兼容的標準器件，但可能會造成不能滿足功能需要或系統的成本要求，或者使用橋接器件避開不兼容的接口。現在已經推出很多具有高性能接口ＩＰ及高速物理Ｉ／Ｏ的ＦＰＧＡ，可滿足１０Ｇｂ／ｓ以上數據通道的通信系統的要求。
Ａｃｔｅｌ正在開發各種可編程邏輯器件，結合高級接口技術和最新推出的Ａｘｃｅｌｅｒａｔｏｒ系列高速ＦＰＧＡ架構。首款產品將具有速率高達 ３．１２５Ｇｂ／ｓ的集成串并行轉換器通道和硬連線物理編碼子層，它們能自動處理ＸＡＵＩ和串行ＲａｐｉｄＩＯ所需的８ｂ／１０ｂ編碼和通道排列。這些器件還具有實現ＬＶＤＳ信令的高速通用Ｉ／Ｏ，可交互使用ＳＰＩ－４．２、ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ和并行ＲａｐｉｄＩＯ等接口標準。這些器件還將集成各種知識產權內核，以便應用于要求苛刻的橋接產品。