Ortamdan bağımsız arayüzler: portun elektriksel tarafı

Bir anahtar ASIC’i veya NIC denetleyicisi içindeki Ethernet MAC’i ile ortam — bakır çift, fiber, backplane — arasında standartlaştırılmış bir elektriksel arayüz bulunur. IEEE bu aileye ortamdan bağımsız arayüzler (MII) adını verir: MAC, karşı tarafın bir bakır PHY, bir SFP kafesi veya bir 400G modül olup olmadığını umursamaz, yeter ki üzerinde anlaşılan arayüzü konuşsun. Ethernet’in her nesli bir tane ekledi: 10/100 için MII ve RMII, gigabit için GMII/RGMII/SGMII, 10G için XGMII/XAUI/XFI/SFI ve o zamandan beri her şey için AUI ailesi (CAUI-4, 400GAUI-8, 800GAUI-8). Bu bölüm bunları alıcı-vericinin bakış açısından açıklar — kafese ne geldiğini, bir bakır SFP’nin neyi taklit etmesi gerektiğini ve “yanlış moddaki” bir portun neden gayet iyi bir modülü reddettiğini.

Bir bakır PHY portu, takılabilir bir optik modül ve bir bakır SFP için MAC → xMII → PCS → PMA/AUI → PMD katman yığını

Bu ayrım neden var

Katman	Bulunduğu yer	Bir sonraki katmana arayüz
MAC (çerçeveleme, adresler)	anahtar ASIC’i, NIC denetleyicisi, SoC	uzlaştırma alt katmanı → xMII
PCS (kodlama: 8b/10b, 64b/66b, FEC)	takılabilir modüller için ASIC/denetleyici; bakır için PHY yongası	PMA
PMA / SerDes	ASIC SerDes’i veya PHY	modüle veya ortama AUI şeritleri
PMD (lazer, bakır sürücü)	alıcı-verici modülü veya PHY yongası	fiber / kablo

Takılabilir optikler için PCS ve SerDes host’ta kalır; modül seri şeritleri (SFI, CAUI-4, 400GAUI-8) alır ve ışığa çevirir. Bakır için ise bir PHY yongası PCS+PMA+PMD işlevini görür ve MAC ile paralel (RGMII) veya seri (SGMII) bir arayüz üzerinden konuşur. Bir bakır SFP bu PHY’yi modülün içine koyar, bu yüzden kafesin ona SGMII veya 1000BASE-X taşıması gerekir (SGMII ve seri gigabit).

Merdiven

Arayüz	Hız	Biçim	Sinyaller	Erişim mesafesi	Tanımlayan	Tipik yer
MII	10/100	4 bit paralel @ 2,5/25 MHz	16–18	cm	IEEE 802.3 Cl. 22	eski nesil MAC ↔ PHY
RMII	10/100	2 bit @ 50 MHz	7–9	cm	RMII Consortium	gömülü SoC ↔ PHY
SMII / SS-SMII	10/100	1 bit @ 125 MHz	port başına 2–3	cm	Cisco	çok portlu PHY’ler
GMII	1G (+10/100)	8 bit @ 125 MHz	24+	cm	Cl. 35	MAC ↔ PHY, günümüzde çoğunlukla yonga üzerinde
RGMII	1G (+10/100)	4 bit DDR @ 125 MHz	12	≤ 10–15 cm	HP/Marvell RGMII v1.3/2.0	küçük anahtar/yönlendiricilerde SoC ↔ bakır PHY
TBI / RTBI	1G	10 bit @ 125 MHz	20+	cm	Cl. 36	MAC ↔ harici SerDes (eski nesil)
1000BASE-X (SerDes)	1G	1 şerit 1,25 GBd, 8b/10b	2 diferansiyel çift	50 cm+	Cl. 36/37	bir SFP kafesinin 1G’de taşıdığı şey
SGMII	10/100/1000	1 şerit 1,25 GBd, 8b/10b	2 çift (+ saatler)	50 cm+	Cisco SGMII v1.8	MAC ↔ bakır PHY; MAC ↔ bakır SFP
2500BASE-X	2,5G	SGMII/1000BASE-X hızının 1,25 katı: 3,125 GBd	2 çift	50 cm	fiilen	2,5G SFP, PON çubukları
QSGMII	4 × 1G	1 şerit 5 GBd	2 çift	50 cm	Cisco	ASIC ↔ dörtlü bakır PHY
USXGMII	10M–10G	1 şerit 10,3125 GBd, 64b/66b	2 çift	30 cm	Cisco/Marvell	ASIC ↔ mGig PHY; 10GBASE-T SFP+
XGMII	10G	32 bit DDR @ 156,25 MHz	74	< 7 cm	Cl. 46	yonga üzerinde
XAUI	10G	4 × 3,125 GBd, 8b/10b	8 çift	50 cm	Cl. 47	XENPAK/X2 modülleri, eski nesil PHY’ler
XFI / SFI	10G	1 × 10,3125 GBd, 64b/66b	2 çift	20–30 cm	XFP MSA / SFF-8431	XFP / SFP+ kafesi
10GBASE-KR	10G	1 × 10,3125 GBd	2 çift	1 m backplane	Cl. 72	backplane’ler, 10GBASE-T PHY’ler
25GAUI	25G	1 × 25,78 GBd NRZ	2 çift	C2M	Annex 109A/B	SFP28 kafesi
XLAUI / CAUI-10	40G / 100G	4 / 10 × 10,3125 GBd	8 / 20 çift	C2C/C2M	Annex 83A/B	QSFP+ / CFP, CXP
CAUI-4	100G	4 × 25,78 GBd NRZ	8 çift	C2M	Annex 83D/E	QSFP28 kafesi
50GAUI-2 / -1	50G	2 × 26,5625 NRZ / 1 × 26,5625 GBd PAM4	4 / 2 çift	C2M	Annex 135B–E	SFP56
100GAUI-4 / -2 / -1	100G	4 × NRZ / 2 × 53 GBd PAM4 / 1 × 106 GBd PAM4	—	C2M	Annex 135D–G, 120G	QSFP28 (PAM4 türleri), QSFP112
200GAUI-8 / -4 / -2	200G	8 × 26,5 PAM4 / 4 × 53 / 2 × 106	—	C2M	Annex 120C–G	QSFP56, QSFP112
400GAUI-16 / -8 / -4	400G	16 × 25 NRZ / 8 × 53 PAM4 / 4 × 106 PAM4	—	C2M	Annex 120B–G	CFP8 / QSFP-DD, OSFP / QSFP112, OSFP
800GAUI-8 / -4	800G	8 × 106 PAM4 / 4 × 212 PAM4	—	C2M	802.3df / dj	OSFP, QSFP-DD800 / OSFP224, OSFP-XD

Ayrıntılar: MII, RMII, GMII, RGMII, SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII, XGMII, XAUI, SFI ve AUI ailesi.

Her biri nerede yer alır

Cihaz	MAC → …	… → ortam
48 portlu 1G bakır anahtar	ASIC → QSGMII → dörtlü PHY’ler	PHY’ler → RJ45
Küçük yönlendirici / SoC kartı	SoC → RGMII veya SGMII → PHY	PHY → RJ45; veya SoC → 1000BASE-X/SGMII → SFP kafesi
10G/25G anahtar veya NIC SFP+/SFP28 portu	ASIC SerDes’i → SFI / 25GAUI → kafes	modül → fiber veya DAC
100G QSFP28 portu	ASIC → CAUI-4 (4 × 25G) → kafes	modül → 4 λ veya 4 fiber
400G QSFP-DD / OSFP portu	ASIC → 400GAUI-8 (8 × 50G PAM4) → kafes	modülün gearbox’ı → 4 × 100G optik
800G OSFP portu	ASIC → 800GAUI-8 (8 × 100G PAM4) → kafes	modül → 8 × 100G (DR8) veya 4 × 200G
Bakır 1000BASE-T SFP	host 1000BASE-X veya SGMII → modülün PHY’si	PHY → RJ45
10GBASE-T SFP+	host SFI (10GBASE-R) → modülün PHY’si (USXGMII sınıfı)	PHY → RJ45
Multigig RJ45 anahtar portu	ASIC → USXGMII → mGig PHY	2,5/5/10GBASE-T

PHY’lerin ve modüllerin yönetimi

	Bakır PHY yongası	Takılabilir modül
Veri yolu	MDIO/MDC (Clause 22: 5 bit adres, 32 × 16 bit yazmaç; Clause 45: 10G+ için aygıt/yazmaç çiftleri)	I²C iki telli (A0h/A2h, CMIS sayfaları) (İki telli arayüz)
Bağlantı durumu	PHY durum yazmacı (reg 1), RGMII/SGMII üzerinde bant içi	LOS/LOL pinleri ve bayrakları, DDM
Linux araçları	`mii-tool`, `phytool`, `ethtool` (PHY sürücüsü)	`ethtool -m`, i2c-dev (NIC araçları)
Bakır SFP tuhaflığı	modülün içindeki PHY’ye I²C üzerinden ikinci bir adresten (ör. Marvell 88E1111 tabanlı modüllerde 0xAC) veya satıcı sayfaları üzerinden — MDIO tünellenerek — erişilebilir	—

Alıcı-verici işleri açısından neden önemli

Kafesin modu. Bir 1G SFP portu 1000BASE-X veya SGMII modunda olabilir; bir bakır SFP her ikisinde de farklı davranır ve 10/100 istemciler yalnızca SGMII’de çalışır (ya da farkı gizleyen bir modülle) (SGMII ve seri gigabit).
Hız ve kodlama. Modül, hostun şerit hızını ve kodlamasını kabul etmelidir: SFI’de 10,3125 GBd, CAUI-4’te 25,78, 400GAUI-8’de PAM4 — uyumluluk kodlarının ve CMIS uygulamalarının bildirdiği şey budur (Uyumluluk kodları).
Kim yeniden zamanlar. SFP+ modülleri çoğunlukla host eşitlemesiyle doğrusal/sınırlayıcıdır; 25G+ modüller CDR taşır; PAM4 modülleri DSP taşır; LPO modülleri yine doğrusaldır ve host SerDes’ine bağımlıdır (CDR, DSP ve LPO).
Elektriksel şeritler ≠ optik şeritler. 400G-FR4, 8 elektriksel şerit alır ve 4 dalga boyu yayar; gearbox modülün içindedir (XGMII, XAUI ve AUI ailesi).
Linux, arayüzü EEPROM’dan seçer. Çekirdeğin SFP katmanı, 1000BASE-X, SGMII, 2500BASE-X, 10GBASE-R arasında karar vermek için bayt 3–10, 12 ve 36’yı okur — yanlış bir uyumluluk baytı, iyi bir modülün yanlış modda bağlanmasına yol açar (Bellek haritası).

Daha fazla okuma

MII, RMII, GMII, RGMII — paralel arayüzler: pinler, saatler, RGMII gecikme modları, bant içi durum, MDIO üzerinden PHY yönetimi, tipik arızalar.
SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII — PHY’lere ve SFP kafeslerine seri arayüzler: otomatik anlaşma farkları, bakır SFP’ler, 100BASE-FX, 2,5G, multigig, Linux’un modu nasıl seçtiği.
XGMII, XAUI, XFI/SFI ve AUI ailesi — 10G’den 800G’ye: şerit sayıları, C2C ile C2M karşılaştırması, uyumluluk noktaları, OIF CEI eşlemesi, elektrikselden optiğe şerit eşlemesi, yeniden zamanlanmış ile doğrusal modüller karşılaştırması.

CodingBox’ta

CodingBox’ın gösterdiği baytlar, modülün hangi host arayüzlerini desteklediğine dair beyanıdır: uyumluluk kodları (1000BASE-T → SGMII/1000BASE-X uyumlu bakır), nominal bit hızı, kodlama baytı (8b/10b’ye karşı 64b/66b’ye karşı PAM4), CDR bitleri ve CMIS host arayüzü kimlikleri. Bunları düzenlemek, hostun hangi arayüzü deneyeceğini değiştirir (Check transceiver, Uyumluluk kodları).

Bu materyalde bir yanlışlık veya hata bulursanız ilgili bölümü seçin ve Ctrl+Enter tuşlarına basarak .