SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII: interfejsy szeregowe do PHY i SFP

Każda klatka SFP 1G przenosi linię szeregową 1,25 GBd, a ta linia może mówić dwoma dialektami, które na oscyloskopie wyglądają identycznie: 1000BASE-X — interfejs IEEE, którego oczekuje moduł światłowodowy, i SGMII — wariant Cisco, który dodaje 10/100 Mb/s i inną autonegocjację. Miedziane SFP żyją na granicy między nimi, i większość zgłoszeń typu „miedziany SFP łączy się przy 1G, ale moja kamera 100 Mb/s nie działa” to właśnie niezgodność dialektów. Ta strona opisuje oba gigabitowe dialekty, ich autonegocjację, 2500BASE-X, wieloportowy QSGMII, USXGMII dla multigigabitu i 10GBASE-T SFP+ oraz sposób, w jaki Linux i przełączniki wybierają tryb.

1000BASE-X: natywny interfejs SFP (Clause 36/37)

Światłowodowy SFP jest przezroczysty: to, co koduje host, wychodzi jako światło. Dlatego 1-gigabitowy moduł światłowodowy nie ma „trybu” — ale ma go port, i musi to być 1000BASE-X (często pokazywany jako tryb „SerDes” lub „fiber”, speed nonegotiate na Cisco, gdy druga strona nie ma AN).

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

SGMII to interfejs MAC–PHY; „autonegocjacja” zachodzi dwukrotnie — Clause 28 na skrętce między PHY a partnerem łącza, a potem słowo kontrolne SGMII zgłasza wynik do MAC. Gdy host oczekuje Clause 37, a otrzymuje słowo SGMII (lub odwrotnie), AN nigdy się nie kończy; zwykłym obejściem jest wyłączenie AN na porcie (speed nonegotiate, no negotiation auto, autoneg off) — wyłącznie przy 1G.

Miedziane SFP pomiędzy nimi

Miedziane moduły SFP oparte na Marvell 88E1111 domyślnie pracują w SGMII lub 1000BASE-X, zależnie od EEPROM/zworki konfiguracyjnej ustawionej przy produkcji; producenci sprzedają warianty „SGMII” i „SerDes” tego samego modułu, a niektóre da się przełączyć przez rejestry PHY dostępne przez I²C modułu. Porty przełącznika, które wymieniają „obsługa 1000BASE-T SFP”, realizują na tych klatkach SGMII (Miedziany Ethernet i DAC).

SFP 100BASE-FX

Światłowodowy SFP 100 Mb/s (100BASE-FX, 1310 nm, 2 km) wymaga od hosta prowadzenia linii przy 125 MBd z 4b/5b — to zupełnie inny PCS. Działają tylko porty, które jawnie obsługują „100M SFP” (wiele przełączników kampusowych na wybranych portach, większość routerów; nieliczne przełączniki data center); na pozostałych moduł jest wykrywany, ale nigdy się nie łączy. Niektóre hosty realizują 100BASE-FX przez powielanie SGMII z zewnętrznym PHY w module (SFP „100M over SGMII”).

2500BASE-X

Odpowiednikami IEEE dla multigigabitu są 2.5GBASE-X/5GBASE-R (802.3bz), ale większość układów posługuje się 2500BASE-X lub USXGMII.

QSGMII: cztery porty na jednej linii

W typowych konstrukcjach niewidoczny na klatce; ma znaczenie, gdy płytka z poczwórnym PHY udostępnia porty combo SFP, których tryb jest dziedziczony z kanału PHY.

USXGMII: od 10 Mb/s do 10 Gb/s na jednej linii 10G

Moduł 10GBASE-T SFP+ prezentuje zwykłemu portowi SFP+ 10GBASE-R (SFI) i łączy się przy 10G; to, czy potrafi dodatkowo obsłużyć klientów 1G/2,5G/5G, zależy od tego, czy host obsługuje na tej klatce adaptację szybkości USXGMII — większość przełączników tego nie robi, więc moduł działa wyłącznie przy 10G albo wykonuje adaptację wewnętrznie i zgłasza hostowi 10G, podczas gdy strona miedziana pracuje wolniej (Prędkość i szybkość).

Jak host wybiera tryb

Tabela niezgodności

W CodingBox

Bajty sterujące wyborem hosta leżą wszystkie w A0h: kody zgodności 3–10 (1000BASE-T, SX, LX, kody 10G), znamionowa szybkość bitowa 12, kodowanie 11 (8b/10b a 64b/66b), rozszerzona zgodność 36. Miedziany moduł zakodowany jako 1000BASE-SX zostanie potraktowany jako światłowodowy i straci ścieżkę 10/100; światłowodowy moduł z przypadkowym bitem 1000BASE-T będzie sterowany jak SGMII. CodingBox pokazuje i edytuje te pola (Check transceiver, Kody zgodności).