PHY——内部接口协议

PHY——内部接口协议

 

作者:刘丽娟 一博科技高速先生团队队员

PHY它包含了多个功能模块,功能模块的多少会因需要的不同而有所增减,比如:

● 只有10GBase-R、40GBase-R、100GBase-R的PCS需要FEC;
● 40GBase-R的PCS需要2个PMA、100GBase-R的PCS需要3个PMA;
● 只有≥1Gbps以上的背板应用场景才会用到AN。

 

1. 功能模块介绍我们知道PHY在OSI(开放式系统互连)参考模型下,属于物理层,PHY由多个模块组成,各个功能模块的作用如下:

● PLS:PhysicalSublayer Signaling,对MAC给的信息进行传递,只在1Mb/s、10Mb/s的应用场景才出现;
● PCS:Physical Coding Sublayer,对MAC给的信息进行编码,应用于≥100 Mb/s的应用场景,比如完成8B/10B、64B/66B、256B/257B编码;
● FEC:Forward Error Correction,前向纠错,与10GBase-R、40GBase-R的PCS 搭配;
● RS-FEC:Reed-Solomon前向纠错,比单纯的FEC纠错能力更强,与100GBase-R的PCS 搭配,采用256B/257B编码;
● PMA:Physical Medium Attachment,
● PMD:Physical Medium Dependent,
● AN: Auto-Negotiation Function,自动协商,使背板两侧的Device能够互换信息以发挥出彼此最大的优势;

 

2. 模块间的接口定义

1) PLS与PMA间的接口,称之为AUI(Attachment Unit Interface);
2) PCS与FEC间的接口,称之为XSBI:10Gigabit Sixteen Bit Interface;
3) PMA与PMA间的接口,可以是chip to chip,也可以是chip to module,有两种:
    ● XLAUI:40 Gigabit Attachment Unit Interface,4条lane,每条lane的数率是10.3125Gbps;
    ● CAUI:100 Gigabit Attachment Unit Interface,10条lane,每条lane的数率是10.31250Gbps;
4) PMA与PMD间的接口,称之为nPPI(Parallel Physcial Interface)。

nPPI特定出现在PMD所接的媒介是光纤的情况下,比如40GBase-SR4、100GBase-SR10、40GBase-LR4协议。也就是说这种情况下的PMD是光模块,nPPI就必然是一种chip to module间的接口,这也是IEEE802.3标准与OIF_CEI标准兼容的地方之一。nPPI按照通道数量的不同分成两种。

● XLPPI:40 Gigabit Parallel Physcial Interface,4条lane,每条lane的数率是10.3125Gbps;
● CPPI:100Gigabit Parallel Physcial Interface,10条lane,每条lane的数率是10.3125Gbps;

 

3. 接口协议对通道的要求

我们了解了这么多PHY内部的接口,对于很多人,最关心的还是产品设计该怎么做?不同接口的通道(channel)衰减多少能满足要求?下面就用简单粗暴地方式来一一列举,都是干货啊!开始划重点了!

1) PLS与PMA间的AUI接口

 

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2) PCS与FEC间的XSBI接口
对通道没有给出无源的要求,但对接收端的信号质量和时序有要求,测试工程师应该喜欢这张标准定义方式。

 

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3) PMA与PMA间的XLAUI、 CAUI接口
如果是用于chip to chip的场景,则对channel的要求如下所示:

 

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如果是用于chip to module的场景,则channel分为host、connector、module三部分,如下图所示:

 

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下面是对host插损的详细要求:

 

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下面是对Module插损的详细要求:

 

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4) PMA与PMD间的nPPI(XLPPI、CPPI) 接口
下面是对host部分的详细要求:

 

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用插损、回损的表达方式对通道做要求,一部分工程师对于此感觉依然是云里雾里,看着这些所谓的dB完全不理解,那么下面还一种更为大家熟悉的方式:眼图,这也是在产品测试阶段最直观的标准。对于XLAUI、CAUI、nPPI接口眼图标准如下所示:

 

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来源:一博自媒体