SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII: seriële interfaces naar PHY’s en SFP

Elke 1G-SFP-cage voert een seriële lane van 1,25 GBd, en die lane kan twee dialecten spreken die er op een oscilloscoop identiek uitzien: 1000BASE-X, de IEEE-interface die een glasvezelmodule verwacht, en SGMII, de Cisco-variant met 10/100 Mb/s en andere autonegotiatie. Koperen SFP's bevinden zich op de grens tussen beide; de meeste tickets met ‘de koperen SFP linkt op 1G maar mijn 100 Mb/s-camera niet’ blijken een dialectmismatch. Deze pagina behandelt de twee gigabitdialecten, hun autonegotiatie, 2500BASE-X, QSGMII voor meerdere poorten, USXGMII voor multigig en 10GBASE-T SFP+, en hoe Linux en switches de modus kiezen.

1000BASE-X: de oorspronkelijke SFP-interface (Clause 36/37)

Een glasvezel-SFP is transparant: wat de host codeert, gaat als licht naar buiten. Daarom heeft een 1G-glasvezelmodule geen ‘modus’; de poort heeft die wel en moet in 1000BASE-X staan (vaak weergegeven als de modus ‘SerDes’ of ‘fiber’, speed nonegotiate op Cisco als het andere uiteinde geen AN heeft).

SGMII: gigabit plus 10/100 (Cisco SGMII-specificatie v1.8)

SGMII is een MAC–PHY-interface; de ‘autonegotiatie’ vindt tweemaal plaats: Clause 28 op het getwiste paar tussen PHY en linkpartner, daarna rapporteert het SGMII-controlwoord het resultaat aan de MAC. Als een host Clause 37 verwacht maar een SGMII-woord ontvangt (of omgekeerd), voltooit de link AN nooit; AN op de poort uitschakelen (speed nonegotiate, no negotiation auto, autoneg off) is de gebruikelijke oplossing, maar alleen bij 1G.

Koperen SFP's tussen de twee

Koperen SFP-modules op basis van Marvell 88E1111 gebruiken standaard SGMII of 1000BASE-X, afhankelijk van een configuratie-EEPROM/strap die bij fabricage is ingesteld; fabrikanten verkopen ‘SGMII’- en ‘SerDes’-varianten van dezelfde module, en sommige zijn om te schakelen via de PHY-registers die via de I²C van de module bereikbaar zijn. Switchpoorten die ‘1000BASE-T SFP supported’ vermelden, implementeren SGMII op die cages (Koper en DAC).

100BASE-FX-SFP's

Een 100 Mb/s-glasvezel-SFP (100BASE-FX, 1310 nm, 2 km) vereist dat de host de lane op 125 MBd met 4b/5b uitvoert, een volledig andere PCS. Alleen poorten die expliciet ‘100M SFP’ ondersteunen (veel campus-switches op geselecteerde poorten, de meeste routers; weinig datacenterswitches) werken; op andere poorten wordt de module gedetecteerd maar linkt deze nooit. Sommige hosts implementeren 100BASE-FX via SGMII-replicatie met een externe PHY in de module (‘100M over SGMII’-SFP's).

2500BASE-X

De IEEE-equivalenten voor multigig zijn 2.5GBASE-X/5GBASE-R (802.3bz), maar de meeste chips spreken 2500BASE-X of USXGMII.

QSGMII: vier poorten op één lane

Bij normale ontwerpen niet zichtbaar bij een cage; het is van belang wanneer een board met quad-PHY SFP-combopoorten blootlegt waarvan de modus van het PHY-kanaal wordt overgenomen.

USXGMII: 10 Mb/s tot 10 Gb/s op één 10G-lane

Een 10GBASE-T SFP+-module biedt 10GBASE-R (SFI) aan een normale SFP+-poort en linkt op 10G; of deze ook 1G/2.5G/5G-clients kan bedienen, hangt af van ondersteuning door de host voor USXGMII-snelheidsaanpassing op die cage. De meeste switches hebben die niet, zodat de module alleen op 10G werkt, of de aanpassing intern uitvoert en 10G aan de host rapporteert terwijl de koperen zijde trager werkt (Snelheid en rate).

Hoe de host de modus kiest

Mismatabel

In CodingBox

De bytes die de keuze van de host sturen, staan allemaal in A0h: conformiteitscodes 3–10 (1000BASE-T, SX, LX, 10G-codes), nominale bitsnelheid 12, codering 11 (8b/10b tegenover 64b/66b), extended compliance 36. Een koperen module die als 1000BASE-SX is gecodeerd, wordt als glasvezel behandeld en verliest zijn 10/100-pad; een glasvezelmodule met een verdwaald 1000BASE-T-bit wordt als SGMII aangestuurd. CodingBox toont en bewerkt deze velden (Check transceiver, Conformiteitscodes).