XGMII, XAUI, XFI/SFI en de AUI-familie: van 10G tot 800G

Vanaf 10 Gigabit bestaat de interface tussen host en module uit een bundel seriële lanes, en de naam geeft snelheid, aantal lanes en modulatie aan: SFI is één 10G-NRZ-lane, CAUI-4 vier 25G-lanes, 400GAUI-8 acht 50G-PAM4-lanes en 800GAUI-8 acht 100G-PAM4-lanes. De module moet precies die bundel accepteren, retimen of versterken en op zijn optische lanes afbeelden, die in aantal kunnen verschillen. Deze pagina geeft de interfaces, het onderscheid chip-naar-chip en chip-naar-module met hun compliancepunten, de onderliggende OIF-CEI-specificaties, de koppeling van elektrische aan optische lanes en wie in elke generatie de signaalconditionering uitvoert.

10 Gigabit

Interface	Vorm	Waar	Opmerkingen
XGMII (Cl. 46)	32-bit data + 4-bit control per richting, DDR op 156,25 MHz, 74 signalen	on-chip tussen MAC en PCS	≤ 7 cm; tegenwoordig niet op boards
XAUI (Cl. 47)	4 lanes × 3,125 GBd, 8b/10b	MAC/XGXS ↔ PHY; XENPAK-, X2-, XPAK-modules	tot 50 cm PCB; verouderd voor modules
RXAUI	2 × 6,25 GBd	ASIC ↔ PHY (Marvell)	XAUI die pinnen bespaart
XFI (XFP MSA)	1 × 10,3125 GBd, 64b/66b	host ↔ XFP	module bevat CDR, een geretimede interface (XFP)
SFI (SFF-8431)	1 × 10,3125 GBd, 64b/66b	host ↔ SFP+	module meestal limiting of lineair zonder CDR; SerDes van host verzorgt equalisation; compliancepunten B (hostuitgang), C (module-uitgang), D bij hostingang (SFP+)
10GBASE-KR (Cl. 72)	1 × 10,3125 GBd met link training	backplane; ASIC ↔ 10GBASE-T PHY	AN Clause 73
USXGMII	1 × 10,3125 GBd, met snelheidsaanpassing	ASIC ↔ multigig-PHY	SGMII en seriële gigabitinterfaces

De ‘lineaire’ optie van SFI droeg 10GBASE-LRM: de module geeft het vervormde multimodesignaal lineair door en de elektronische dispersiecompensatie (EDC) van de host maakt het schoon, de voorloper van het huidige LPO-concept.

25, 40, 50 Gigabit

Interface	Lanes	Standaard	Cage
25GAUI	1 × 25,78125 GBd NRZ	Annex 109A (C2C), 109B (C2M)	SFP28
XLAUI	4 × 10,3125 GBd	Annex 83A/B	QSFP+ (40GBASE-LR4 enz.)
XLPPI	4 × 10,3125, niet-geretimede parallelle fysieke interface	Annex 86A	QSFP+ SR4/CR4 zonder CDR
50GAUI-2	2 × 26,5625 GBd NRZ	Annex 135B/C	QSFP28 (2 × 50G-breakout), SFP56 (sommige)
50GAUI-1	1 × 26,5625 GBd PAM4	Annex 135D/E	SFP56, 50GBASE-SR/FR/LR-modules

100 Gigabit

Interface	Lanes	Standaard	Cage
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, niet-geretimed	Annex 86A-stijl voor SR4	QSFP28 SR4 zonder CDR (zeldzaam)
100GAUI-4	4 × 26,5625 GBd NRZ (met RS-FEC(544)-framing)	Annex 135D/E	QSFP28 in 100GBASE-CR4/KR4-KP4-modus
100GAUI-2	2 × 53,125 GBd PAM4	Annex 135F/135G (C2M)	QSFP56-100G-lanes, 2 × 100G-breakout, DR/FR1-modules met 2-lane-hosts
100GAUI-1	1 × 106,25 GBd PAM4	Annex 120F/120G (C2M) (802.3ck)	QSFP112, OSFP 100G-per-lane, SFP112

200, 400, 800 Gigabit

Interface	Lanes	Standaard	Cage
200GAUI-8	8 × 26,5625 GBd PAM4	Annex 120B/C	QSFP-DD in 200G-modus (zeldzaam)
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, helft van een 800G-poort
800GAUI-8	8 × 106,25 GBd PAM4	802.3df-annexen (C2C/C2M)	OSFP, QSFP-DD800
800GAUI-4 / 1.6TAUI-8	4 / 8 × 212,5 GBd PAM4	802.3dj (in ontwikkeling)	OSFP224, OSFP-XD, QSFP-DD1600

C2C tegenover C2M en compliancepunten

	Chip-naar-chip (C2C)	Chip-naar-module (C2M)
Pad	ASIC ↔ ASIC/PHY op hetzelfde board of over een connector	ASIC → host-PCB → cageconnector → module-PCB → module-IC
Bereik	tot ~25–50 cm (NRZ), minder bij PAM4	~10–15 cm hostspoor + connector
Testpunten	TP0/TP5 bij chippinnen	TP1 (hostuitgang bij moduleconnector), TP1a (na een referentiekanaal = module-ingang), TP4 (module-uitgang bij connector), TP4a (bij hostingang na hostkanaal)
Rol module	—	moet aan uitgangsspecificatie bij TP4 voldoen (oog, jitter, TDECQ-achtige meetwaarden) en het hostsignaal bij TP1a met het gespecificeerde gestreste oog verdragen
Retiming	beide chips retimen	module retimet (CDR/DSP), of is lineair (LPO) en steunt op de host

Hostboards worden gekwalificeerd tegen het C2M-referentiekanaal; een lang of verliesrijk hostspoor (800G-switches met hoge radix) verklaart waarom retimers en gearboxes op switchboards verschijnen (Binnen een switch).

OIF CEI achter de IEEE-annexen

OIF CEI	Snelheid / modulatie	IEEE-equivalent	Bereikklasse
CEI-28G-VSR	28 GBd NRZ	CAUI-4 C2M	zeer kort bereik (module)
CEI-28G-SR / -MR / -LR	28 GBd NRZ	CAUI-4 C2C / backplane	kort / middellang / lang (backplane)
CEI-56G-VSR-PAM4	56 GBd PAM4	400GAUI-8 / 200GAUI-4 C2M	module
CEI-56G-MR/LR-PAM4	56 GBd PAM4	200GBASE-KR4-klasse	backplane
CEI-112G-VSR-PAM4	112 GBd PAM4	400GAUI-4 / 800GAUI-8 C2M	module
CEI-112G-XSR / -MR / -LR	112 GBd PAM4	die-to-die / C2C / backplane	—
CEI-112G-Linear-PAM4	112 GBd PAM4	LPO-hostinterface	module, lineair
CEI-224G (in ontwikkeling)	224 GBd PAM4	800GAUI-4 / 1.6TAUI-8	—

OIF publiceert de elektrische enveloppen; IEEE-annexen verwijzen ernaar of stemmen ermee af.

Elektrische lanes tegenover optische lanes

Module	Elektrisch (host)	Optisch (lijn)	Conversie in module
10GBASE-LR SFP+	1 × 10G	1 λ × 10G	geen
40GBASE-LR4	4 × 10G	4 λ × 10G	geen (WDM-mux)
100GBASE-SR4 / LR4	4 × 25G NRZ	4 glasvezels / 4 λ × 25G	geen
100GBASE-DR / FR1 / LR1	4 × 25G NRZ	1 λ × 100G PAM4	gearbox + PAM4-DSP (4:1)
100G op QSFP112 (100GAUI-1)	1 × 100G PAM4	1 × 100G PAM4	alleen retimen
200GBASE-FR4	4 × 50G PAM4	4 λ × 50G PAM4	retimen
400GBASE-DR4 / FR4	8 × 50G PAM4	4 glasvezels / 4 λ × 100G PAM4	gearbox 2:1 in DSP
400GBASE-SR8	8 × 50G PAM4	8 glasvezels × 50G PAM4	retimen
400G op 400GAUI-4-hosts	4 × 100G PAM4	4 × 100G PAM4	retimen (of lineair LPO)
800G-DR8 / 2×FR4	8 × 100G PAM4	8 glasvezels / 2 × 4 λ × 100G	retimen
800G-DR4 (200G/λ)	8 × 100G PAM4	4 × 200G PAM4	gearbox 2:1
1.6T-DR8 (OSFP224)	8 × 200G PAM4	8 × 200G PAM4	retimen

De gearbox verklaart waarom een 400G-DR4-module 8–10 W opneemt en een 400G-SR8 minder, en waarom CMIS afzonderlijke host- en media-interface-ID's per toepassing vermeldt (CMIS).

Wie het signaal conditioneert

Generatie	In de module	Op de host
10G SFP+ (SFI)	limiting amplifier of lineaire TIA; geen CDR bij de meeste	SerDes met CTLE/DFE-equalisatie; EDC voor LRM
10G XFP (XFI)	CDR	gewone SerDes
25G SFP28, 100G QSFP28	CDR op Tx en Rx (bypassbaar: SFF-8636-bytes 98/99)	SerDes FFE/DFE; pre-emphasis programmeerbaar in controlbytes van de module (SFF-8636-pagina 03h 234–241: Rx-uitgangsamplitude/emphasis, Tx-ingangsequalisatie)
PAM4 200G–800G	DSP-retimer met FFE/DFE/MLSE; equaliserinstellingen aan hostzijde via CMIS (pagina 10h/11h Tx input EQ, Rx output amplitude/pre-cursor/post-cursor)	SerDes-DSP
LPO 400G/800G	lineaire driver en TIA, geen DSP	SerDes-DSP van de switch-ASIC compenseert het hele kanaal; host moet LPO-geschikt en rechtstreeks aangesloten zijn (DSP & LPO)
Geretimede tegenover lineaire AEC/ACC-kabels	AEC: DSP in de plug; ACC: lineaire versterker	zoals hierboven (Interne kabelopbouw)

Regelaars voor snelheidsselectie en CDR-bypass: Rate- & toepassingsselectie, CDR.

In CodingBox

Voor SFF-8636-modules toont CodingBox de aanwezige CDR-bits, rate-select-mogelijkheid en de controlbytes voor equalisation/emphasis; voor CMIS-modules de toepassingstabel met host- interface-ID's (CAUI-4, 400GAUI-8, 100GAUI-1…) tegenover media-interface-ID's, de verklaring die een host gebruikt om het aantal lanes en de modulatie te kiezen. Een module die alleen 400GAUI-8 adverteert, werkt niet op een 400GAUI-4-poort (QSFP112-klasse), hoe goed de optiek ook is (Check transceiver, CMIS-bovenste pagina's).

Vindt u een onjuistheid of fout in dit materiaal? Selecteer het betreffende fragment en druk op Ctrl+Enter om .