Overview
标准演进
| 速度 | 名称 | IEEE 标准 |
|---|---|---|
| 10 Mbps | 以太网 | 802.3 |
| 100 Mbps | 快速以太网 | 802.u |
| 1000 Mbps | 千兆位以太网 (GigE) | 802.ab |
| 10 Gbps | 万兆位以太网 | 802.ae |
| 100 Gbps | 十万兆位以太网 | 802.bj |
以太网基本架构与接口
对应 OSI 协议来看，以太网对应了 OSI 的最下面两层，即数据链路层和物理层，如下图所示:
在数据链路层 (ETH)，
就接口来说，ETH 和 PHY 之间，使用的是
以太网标准命名
对于其它的串行接口协议，像 PCIe, SATA 和 USB 来说，针对不同的速率，它们分别有一代的标准与之对应。以太网则不同，即使在同一个速率下，以太网也存在多种标准，这与以太网底层支持的传输介质和编码模式等的丰富性有关。本节我们将探讨以太网标准的命名方法。
以太网的标准命名遵循 RmTYPE-LC 的格式，它们分别的含义如下所示 understanding_ethernet:
-
R: 传输速率，分为如下几种形式:- 1000 $\rightarrow$ 1000 Mbps 或者 1 Gbps;
- 10G $\rightarrow$ 10 Gbps
- 10/1G $\rightarrow$ 10 Gbps 下行，1 Gbps 上行;
-
mTYPE: 指代的是Media Layer 的调制方式，取值基本为 BASE，代表基带传输的意思; -
L: 指代的是Media Layer 的介质类型/波长，通常有如下形式:- B $\rightarrow$ Bidirectional optics, with downstream (D) or upstream (U) asymmetric qualifiers;
- C $\rightarrow$ Twin axial copper;
- D $\rightarrow$ Parallel single mode (500 m);
- E $\rightarrow$ Extra-long optical wavelength λ (1510/1550 nm) / reach (40 km);
- F $\rightarrow$ Fiber (2 km);
- K $\rightarrow$ Backplane;
- L $\rightarrow$ Long optical wavelength λ (~1310 nm) / reach (10 km);
- P $\rightarrow$ Passive optics, with single or multiple downstream (D) or upstream (U) asymmetric qualifiers, as well as eXternal sourced coding (X) of 4B/5B or 8B/10B;
- RH $\rightarrow$ Red LED plastic optical fiber with PAM16 coding and different transmit power optics;
- S $\rightarrow$ Short optical wavelength λ (850 nm) / reach (100 m);
- T $\rightarrow$ Twisted pair;
-
C: 指代的是Physical Layer 的 PCS 层编码格式，通常有如下形式:- R $\rightarrow$ scRambled coding (64B/66B);
- X $\rightarrow$ eXternal sourced coding (4B/5B, 8B/10B);
-
n: Number of Lanes，通常有如下形式:- Blank space without lane number $\rightarrow$ 默认 1-lane;
- 4 $\rightarrow$ 4-lane;
以太网的标准通常可以描述的是关于 PHY 的相关电气标准 (Electrical Specifications)。举个例子来说，10GBASE-KR 描述的是传输速率为 10Gbps 的，在基带传输的，以 Backplane 作为传输介质的，PCS 编码为 64B/66B 的，1-lane 的以太网 PHY；而 10GBASE-KX4 代表的则是传输速率为 10Gbps 的，在基带传输的，以 Backplane 作为传输介质的，但 PCS 编码为 8B/10B 的，4-lane 的以太网 PHY。
以太网的标准有时也用于描述光纤收发器标准 (Optical Transceiver Specification)。举个例子来说，10GBASE-ER 描述的是传输速率为 10Gbps 的，在基带传输的，以 extra-long reach 作为传输介质的，PCS 编码为 8B/10B 的，1-lane 的单模光纤收发器。10GBASE-ER 标准主要描述的是光纤收发器的基本要求，而没有提供用于驱动光纤收发器的 PHY 的电气特性。
Ethernet PHY 层
PCS (Physical Coding Sublayer)
PCS 位于 PHY 层的顶端，在 Tx 方向上，其输入是 Bit，输出也是 Bit。PCS 的基本功能有：① 数据
PAC 与 MAC 层通过 xMII 接口交换 Tx/Rx 的数据以及其他控制信号，Tx/Rx 数据的宽度取决于所使用的 xMII 接口格式，有 1, 2, 4, 8-bits 等不同规格。
在 Rx 方向上，PCS 从 PMA 接收 Code Group，并将其解码 (decode) 为原始的数据包比特，在解码成功时，会通过 RX_DV 信号向 MAC 层通告解码的成功；在失败时通过 RX_ER 信号向 MAC 层宣告数据解码的失败。在 Tx 方向上的操作基本上与 Rx 操作相反，在有的 IEEE 802.3 标准中，在对数据进行编码之后，还会进行扰码的操作。
PCS 还拥有监控 Tx 和 Rx 通道，以判定 Network Interface 是否 Active 的功能。当物理信道上有冲突发生时，PCS 会通过 COL 信号通告 MAC 层冲突的发生，以便 MAC 实现介质冲突回退功能。
在 Rx 方向上，PCS 从 PMA 拿到 Recovered CLK，结合本地的 Ref CLK，最终恢复得到接收时钟，并且将该时钟信号通过 xMII 接口传给 MAC 层。
PMA (Physical Medium Attachment)
PMA 位于 PCS 的下层，在 Tx 方向上，其输入是 Bit，输出是 Symbol。的主要功能是
另外，PMA 还拥有 rx(k) 中检测到链路状态发生改变 (link transition from IDLE State) 时，PMA 会开始寻找
有的 PMA 实现还支持
PMD (Physical Media Dependent)
PMD 位于 PHY 的最底层，在 Tx 方向上，其输入是 PMA 给出的调制 Symbol，输出是真正能在对应物理介质上进行传输的 Signal。
PHY 不一定拥有 PMD 这一层，例如在 IEEE 802.3bw (i.e., 100BASE-T1) 标准中，PMD 就不包括在 PHY 中，因为这个标准只支持 single-twisted pair copper 这种传输介质，在这种情况下，PMA 会完成 Symbol 到 Signal 的转换。