XGMII, XAUI, XFI/SFI e la famiglia AUI: da 10G a 800G

Da 10 Gigabit in su l’interfaccia tra host e modulo è un fascio di lane seriali, e il suo nome indica la velocità, il numero di lane e la modulazione: SFI è una lane NRZ da 10G, CAUI-4 quattro lane da 25G, 400GAUI-8 otto lane PAM4 da 50G, 800GAUI-8 otto lane PAM4 da 100G. Il modulo deve accettare esattamente quel fascio, ritemporizzarlo o amplificarlo, e mapparlo sulle proprie lane ottiche — che possono essere in numero diverso. Questa pagina elenca le interfacce, la distinzione chip-to-chip rispetto a chip-to-module con i relativi punti di conformità, le specifiche OIF CEI che ci sono dietro, la mappatura da lane elettriche a ottiche, e chi condiziona il segnale in ogni generazione.

10 Gigabit

Interfaccia	Forma	Dove	Note
XGMII (Cl. 46)	dati a 32 bit + controllo a 4 bit in ogni direzione, DDR a 156,25 MHz, 74 segnali	on-chip tra MAC e PCS	≤ 7 cm; oggi non più sulle schede
XAUI (Cl. 47)	4 lane × 3,125 GBd, 8b/10b	MAC/XGXS ↔ PHY; moduli XENPAK, X2, XPAK	fino a 50 cm di PCB; obsoleta per i moduli
RXAUI	2 × 6,25 GBd	ASIC ↔ PHY (Marvell)	XAUI con risparmio di pin
XFI (XFP MSA)	1 × 10,3125 GBd, 64b/66b	host ↔ XFP	il modulo contiene un CDR — un’interfaccia ritemporizzata (XFP)
SFI (SFF-8431)	1 × 10,3125 GBd, 64b/66b	host ↔ SFP+	il modulo è di solito limiting o lineare senza CDR; il SerDes dell’host esegue l’equalizzazione; punti di conformità B (uscita host), C (uscita modulo), D all’ingresso host (SFP+)
10GBASE-KR (Cl. 72)	1 × 10,3125 GBd con link training	backplane; ASIC ↔ PHY 10GBASE-T	AN Clause 73
USXGMII	1 × 10,3125 GBd, con adattamento di velocità	ASIC ↔ PHY multigig	SGMII e gigabit seriale

L’opzione «lineare» di SFI portava 10GBASE-LRM: il modulo passa il segnale multimodale distorto in modo lineare e la compensazione elettronica di dispersione (EDC) dell’host lo ripulisce — l’antenato dell’attuale idea di LPO.

25, 40, 50 Gigabit

Interfaccia	Lane	Standard	Gabbia
25GAUI	1 × 25,78125 GBd NRZ	Annex 109A (C2C), 109B (C2M)	SFP28
XLAUI	4 × 10,3125 GBd	Annex 83A/B	QSFP+ (40GBASE-LR4 ecc.)
XLPPI	4 × 10,3125, interfaccia fisica parallela non ritemporizzata	Annex 86A	QSFP+ SR4/CR4 senza CDR
50GAUI-2	2 × 26,5625 GBd NRZ	Annex 135B/C	QSFP28 (breakout 2 × 50G), SFP56 (alcuni)
50GAUI-1	1 × 26,5625 GBd PAM4	Annex 135D/E	SFP56, moduli 50GBASE-SR/FR/LR

100 Gigabit

Interfaccia	Lane	Standard	Gabbia
CAUI-10	10 × 10,3125 GBd	Annex 83A/B	CFP, CXP, 100GBASE-SR10
CAUI-4	4 × 25,78125 GBd NRZ	Annex 83D (C2C), 83E (C2M)	QSFP28, CFP2/CFP4
CPPI-4	4 × 25,78, non ritemporizzato	in stile Annex 86A per SR4	QSFP28 SR4 senza CDR (raro)
100GAUI-4	4 × 26,5625 GBd NRZ (con framing RS-FEC(544))	Annex 135D/E	QSFP28 in modalità 100GBASE-CR4/KR4 KP4
100GAUI-2	2 × 53,125 GBd PAM4	Annex 135F/135G (C2M)	lane 100G QSFP56, breakout 2 × 100G, moduli DR/FR1 con host a 2 lane
100GAUI-1	1 × 106,25 GBd PAM4	Annex 120F/120G (C2M) (802.3ck)	QSFP112, OSFP 100G per lane, SFP112

200, 400, 800 Gigabit

Interfaccia	Lane	Standard	Gabbia
200GAUI-8	8 × 26,5625 GBd PAM4	Annex 120B/C	QSFP-DD in modalità 200G (raro)
200GAUI-4	4 × 53,125 GBd PAM4	Annex 120D/120E (C2M)	QSFP56, OSFP/QSFP-DD 2 × 200G
200GAUI-2	2 × 106,25 GBd PAM4	Annex 120F/G	QSFP112 2 × 200G, OSFP
400GAUI-16 (CDAUI-16)	16 × 26,5625 GBd NRZ	Annex 120B/C	CFP8
400GAUI-8 (CDAUI-8)	8 × 53,125 GBd PAM4	Annex 120D/120E (C2M)	QSFP-DD, OSFP (400G)
400GAUI-4	4 × 106,25 GBd PAM4	Annex 120F/120G (C2M)	QSFP112, OSFP 400G, metà di una porta da 800G
800GAUI-8	8 × 106,25 GBd PAM4	annex 802.3df (C2C/C2M)	OSFP, QSFP-DD800
800GAUI-4 / 1.6TAUI-8	4 / 8 × 212,5 GBd PAM4	802.3dj (in corso)	OSFP224, OSFP-XD, QSFP-DD1600

C2C rispetto a C2M e punti di conformità

	Chip-to-chip (C2C)	Chip-to-module (C2M)
Percorso	ASIC ↔ ASIC/PHY sulla stessa scheda o attraverso un connettore	ASIC → PCB host → connettore della gabbia → PCB del modulo → IC del modulo
Portata	fino a ~25–50 cm (NRZ), meno con PAM4	~10–15 cm di traccia host + connettore
Punti di test	TP0/TP5 ai pin del chip	TP1 (uscita host al connettore del modulo), TP1a (dopo un canale di riferimento = ingresso del modulo), TP4 (uscita del modulo al connettore), TP4a (all’ingresso host dopo il canale host)
Ruolo del modulo	—	deve rispettare la specifica di uscita a TP4 (occhio, jitter, metriche di tipo TDECQ) e tollerare il segnale host a TP1a con l’occhio stressato specificato
Ritemporizzazione	entrambi i chip ritemporizzano	il modulo ritemporizza (CDR/DSP) — oppure è lineare (LPO) e dipende dall’host

Le schede host vengono qualificate rispetto al canale di riferimento C2M; una traccia host lunga o con molte perdite (switch 800G ad alto radix) è il motivo per cui su quelle schede compaiono retimer e gearbox (Dentro uno switch).

Gli OIF CEI dietro agli annex IEEE

OIF CEI	Velocità / modulazione	Equivalente IEEE	Classe di portata
CEI-28G-VSR	28 GBd NRZ	CAUI-4 C2M	portata molto corta (modulo)
CEI-28G-SR / -MR / -LR	28 GBd NRZ	CAUI-4 C2C / backplane	corta / media / lunga (backplane)
CEI-56G-VSR-PAM4	56 GBd PAM4	400GAUI-8 / 200GAUI-4 C2M	modulo
CEI-56G-MR/LR-PAM4	56 GBd PAM4	classe 200GBASE-KR4	backplane
CEI-112G-VSR-PAM4	112 GBd PAM4	400GAUI-4 / 800GAUI-8 C2M	modulo
CEI-112G-XSR / -MR / -LR	112 GBd PAM4	da die a die / C2C / backplane	—
CEI-112G-Linear-PAM4	112 GBd PAM4	interfaccia host LPO	modulo, lineare
CEI-224G (in corso)	224 GBd PAM4	800GAUI-4 / 1.6TAUI-8	—

L’OIF pubblica gli inviluppi elettrici; gli annex IEEE li richiamano o vi si allineano.

Lane elettriche rispetto a lane ottiche

Modulo	Elettrico (host)	Ottico (linea)	Conversione nel modulo
SFP+ 10GBASE-LR	1 × 10G	1 λ × 10G	nessuna
40GBASE-LR4	4 × 10G	4 λ × 10G	nessuna (multiplexer WDM)
100GBASE-SR4 / LR4	4 × 25G NRZ	4 fibre / 4 λ × 25G	nessuna
100GBASE-DR / FR1 / LR1	4 × 25G NRZ	1 λ × 100G PAM4	gearbox + DSP PAM4 (4:1)
100G su QSFP112 (100GAUI-1)	1 × 100G PAM4	1 × 100G PAM4	solo ritemporizzazione
200GBASE-FR4	4 × 50G PAM4	4 λ × 50G PAM4	ritemporizzazione
400GBASE-DR4 / FR4	8 × 50G PAM4	4 fibre / 4 λ × 100G PAM4	gearbox 2:1 nel DSP
400GBASE-SR8	8 × 50G PAM4	8 fibre × 50G PAM4	ritemporizzazione
400G su host 400GAUI-4	4 × 100G PAM4	4 × 100G PAM4	ritemporizzazione (o lineare LPO)
800G-DR8 / 2×FR4	8 × 100G PAM4	8 fibre / 2 × 4 λ × 100G	ritemporizzazione
800G-DR4 (200G/λ)	8 × 100G PAM4	4 × 200G PAM4	gearbox 2:1
1.6T-DR8 (OSFP224)	8 × 200G PAM4	8 × 200G PAM4	ritemporizzazione

Il gearbox è il motivo per cui un modulo 400G-DR4 assorbe 8–10 W e un 400G-SR8 di meno, e per cui CMIS elenca ID interfaccia host e media separati per applicazione (CMIS).

Chi condiziona il segnale

Generazione	Nel modulo	Sull’host
SFP+ 10G (SFI)	amplificatore limiting o TIA lineare; nessun CDR nella maggior parte	SerDes con equalizzazione CTLE/DFE; EDC per LRM
XFP 10G (XFI)	CDR	SerDes semplice
SFP28 25G, QSFP28 100G	CDR su Tx e Rx (bypass: byte 98/99 di SFF-8636)	SerDes FFE/DFE; pre-enfasi programmabile nei byte di controllo del modulo (SFF-8636 pagina 03h 234–241: ampiezza/enfasi uscita Rx, equalizzazione ingresso Tx)
PAM4 200G–800G	retimer DSP con FFE/DFE/MLSE; impostazioni dell’equalizzatore lato host via CMIS (pagina 10h/11h EQ ingresso Tx, ampiezza/pre-cursore/post-cursore uscita Rx)	DSP del SerDes
LPO 400G/800G	driver e TIA lineari, senza DSP	il DSP del SerDes dell’ASIC dello switch compensa l’intero canale; l’host deve essere capace di LPO e collegato direttamente (DSP e LPO)
Cavi AEC/ACC ritemporizzati rispetto a lineari	AEC: DSP nel plug; ACC: amplificatore lineare	come sopra (Interni del cavo)

Selezione della velocità e controlli di bypass del CDR: Selezione di rate e applicazione, CDR.

In CodingBox

Per i moduli SFF-8636, CodingBox mostra i bit di presenza del CDR, la capacità di rate-select e i byte di controllo di equalizzazione/enfasi; per i moduli CMIS, la tabella delle applicazioni con gli ID interfaccia host (CAUI-4, 400GAUI-8, 100GAUI-1…) a fronte degli ID interfaccia media — la dichiarazione che un host usa per scegliere il numero di lane e la modulazione. Un modulo che dichiara solo 400GAUI-8 non funzionerà su una porta 400GAUI-4 (classe QSFP112), per quanto buona sia la sua ottica (Check transceiver, Pagine superiori CMIS).

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