الواجهات المستقلة عن الوسط: الجانب الكهربائي للمنفذ

بين MAC الخاص بإيثرنت داخل شريحة ASIC للمبدّل أو متحكم NIC وبين الوسط — زوج نحاسي، أو ألياف ضوئية، أو لوحة خلفية — تقع واجهة كهربائية معيارية. وتسمي IEEE هذه العائلة الواجهات المستقلة عن الوسط (MII): لا يهم MAC ما إذا كان الطرف الآخر PHY نحاسيًا، أو قفص SFP، أو وحدة بسرعة 400G، طالما أنه يلتزم بالواجهة المتفق عليها. وأضافت كل جيل من أجيال إيثرنت واجهة جديدة: MII وRMII لسرعتي 10/100، وGMII/RGMII/SGMII للجيجابت، وXGMII/XAUI/XFI/SFI لسرعة 10G، وعائلة AUI (CAUI-4، و400GAUI-8، و800GAUI-8) لكل ما جاء بعدها. ويشرح هذا القسم هذه الواجهات من منظور وحدة الإرسال والاستقبال — ما يصل إلى القفص، وما يجب أن تحاكيه SFP نحاسية، ولماذا يرفض منفذ «في الوضع الخاطئ» وحدة سليمة تمامًا.

مكدّس الطبقات MAC → xMII → PCS → PMA/AUI → PMD لمنفذ PHY نحاسي، ووحدة ضوئية قابلة للإدخال، وSFP نحاسية

لماذا يوجد هذا التقسيم

الطبقة	موضعها	الواجهة إلى الطبقة التالية
MAC (التأطير والعناوين)	شريحة ASIC للمبدّل، أو متحكم NIC، أو SoC	الطبقة الفرعية للتوفيق → xMII
PCS (الترميز: 8b/10b، و64b/66b، وFEC)	ASIC/المتحكم للوحدات القابلة للإدخال؛ شريحة PHY للنحاس	PMA
PMA / SerDes	SerDes الخاص بـASIC أو PHY	مسارات AUI إلى الوحدة أو الوسط
PMD (الليزر، ومشغّل النحاس)	وحدة الإرسال والاستقبال أو شريحة PHY	الألياف الضوئية / الكبل

في الضوئيات القابلة للإدخال يبقى PCS وSerDes في المضيف، وتستقبل الوحدة مسارات تسلسلية (SFI، وCAUI-4، و400GAUI-8) وتحوّلها إلى ضوء. أما بالنسبة إلى النحاس، فتؤدي شريحة PHY وظائف PCS+PMA+PMD وتتحدث إلى MAC عبر واجهة متوازية (RGMII) أو تسلسلية (SGMII). وتضع SFP النحاسية شريحة PHY هذه داخل الوحدة، لذا يجب أن يحمل القفص SGMII أو 1000BASE-X إليها (SGMII والجيجابت التسلسلي).

السلّم

الواجهة	المعدل	الشكل	الإشارات	المدى	يحددها	الموضع النموذجي
MII	10/100	4 بت متوازٍ @ 2.5/25 MHz	16–18	cm	IEEE 802.3 Cl. 22	MAC ↔ PHY قديم
RMII	10/100	2 بت @ 50 MHz	7–9	cm	RMII Consortium	SoC مدمج ↔ PHY
SMII / SS-SMII	10/100	1 بت @ 125 MHz	2–3 لكل منفذ	cm	Cisco	PHY متعددة المنافذ
GMII	1G (+10/100)	8 بت @ 125 MHz	24+	cm	Cl. 35	MAC ↔ PHY، وغالبًا على الشريحة نفسها اليوم
RGMII	1G (+10/100)	4 بت DDR @ 125 MHz	12	≤ 10–15 cm	HP/Marvell RGMII v1.3/2.0	SoC ↔ PHY نحاسي في المبدّلات/الموجّهات الصغيرة
TBI / RTBI	1G	10 بت @ 125 MHz	20+	cm	Cl. 36	MAC ↔ SerDes خارجي (قديم)
1000BASE-X (SerDes)	1G	مسار واحد 1.25 GBd، و8b/10b	زوجان تفاضليان	50 cm+	Cl. 36/37	ما يحمله قفص SFP عند 1G
SGMII	10/100/1000	مسار واحد 1.25 GBd، و8b/10b	زوجان (+ ساعات)	50 cm+	Cisco SGMII v1.8	MAC ↔ PHY نحاسي؛ وMAC ↔ SFP نحاسية
2500BASE-X	2.5G	1.25 × معدل SGMII/1000BASE-X: 3.125 GBd	زوجان	50 cm	بحكم الواقع	SFP بسرعة 2.5G، وعصي PON
QSGMII	4 × 1G	مسار واحد 5 GBd	زوجان	50 cm	Cisco	ASIC ↔ PHY نحاسي رباعي
USXGMII	10M–10G	مسار واحد 10.3125 GBd، و64b/66b	زوجان	30 cm	Cisco/Marvell	ASIC ↔ PHY من نوع mGig؛ وSFP+ من نوع 10GBASE-T
XGMII	10G	32 بت DDR @ 156.25 MHz	74	< 7 cm	Cl. 46	على الشريحة
XAUI	10G	4 × 3.125 GBd، و8b/10b	8 أزواج	50 cm	Cl. 47	وحدات XENPAK/X2، وPHY قديمة
XFI / SFI	10G	1 × 10.3125 GBd، و64b/66b	زوجان	20–30 cm	XFP MSA / SFF-8431	قفص XFP / SFP+
10GBASE-KR	10G	1 × 10.3125 GBd	زوجان	1 m على لوحة خلفية	Cl. 72	اللوحات الخلفية، وPHY من نوع 10GBASE-T
25GAUI	25G	1 × 25.78 GBd، وNRZ	زوجان	C2M	Annex 109A/B	قفص SFP28
XLAUI / CAUI-10	40G / 100G	4 / 10 × 10.3125 GBd	8 / 20 زوجًا	C2C/C2M	Annex 83A/B	QSFP+ / CFP، وCXP
CAUI-4	100G	4 × 25.78 GBd، وNRZ	8 أزواج	C2M	Annex 83D/E	قفص QSFP28
50GAUI-2 / -1	50G	2 × 26.5625 وNRZ / 1 × 26.5625 GBd وPAM4	4 / زوجان	C2M	Annex 135B–E	SFP56
100GAUI-4 / -2 / -1	100G	4 × NRZ / 2 × 53 GBd وPAM4 / 1 × 106 GBd وPAM4	—	C2M	Annex 135D–G, 120G	QSFP28 (بصيغ PAM4)، وQSFP112
200GAUI-8 / -4 / -2	200G	8 × 26.5 وPAM4 / 4 × 53 / 2 × 106	—	C2M	Annex 120C–G	QSFP56، وQSFP112
400GAUI-16 / -8 / -4	400G	16 × 25 وNRZ / 8 × 53 وPAM4 / 4 × 106 وPAM4	—	C2M	Annex 120B–G	CFP8 / QSFP-DD، وOSFP / QSFP112، وOSFP
800GAUI-8 / -4	800G	8 × 106 وPAM4 / 4 × 212 وPAM4	—	C2M	802.3df / dj	OSFP، وQSFP-DD800 / OSFP224، وOSFP-XD

التفاصيل: MII وRMII وGMII وRGMII، SGMII و1000BASE-X وQSGMII وUSXGMII، XGMII وXAUI وSFI وعائلة AUI.

أين يقع كل منها

الجهاز	MAC → …	… → الوسط
مبدّل نحاسي بسرعة 1G و48 منفذًا	ASIC → QSGMII → PHY رباعية	PHY → RJ45
موجّه صغير / لوحة SoC	SoC → RGMII أو SGMII → PHY	PHY → RJ45؛ أو SoC → 1000BASE-X/SGMII → قفص SFP
منفذ SFP+/SFP28 في مبدّل أو NIC بسرعة 10G/25G	SerDes الخاص بـASIC → SFI / 25GAUI → القفص	الوحدة → الألياف أو DAC
منفذ QSFP28 بسرعة 100G	ASIC → CAUI-4 (4 × 25G) → القفص	الوحدة → 4 أطوال موجية أو 4 ألياف
منفذ QSFP-DD / OSFP بسرعة 400G	ASIC → 400GAUI-8 (8 × 50G PAM4) → القفص	gearbox الوحدة → 4 × 100G ضوئي
منفذ OSFP بسرعة 800G	ASIC → 800GAUI-8 (8 × 100G PAM4) → القفص	الوحدة → 8 × 100G (DR8) أو 4 × 200G
SFP نحاسية من نوع 1000BASE-T	المضيف 1000BASE-X أو SGMII → PHY الوحدة	PHY → RJ45
SFP+ من نوع 10GBASE-T	المضيف SFI (10GBASE-R) → PHY الوحدة (من فئة USXGMII)	PHY → RJ45
منفذ مبدّل RJ45 من نوع multigig	ASIC → USXGMII → PHY من نوع mGig	2.5/5/10GBASE-T

إدارة PHY مقابل الوحدات

	شريحة PHY نحاسية	الوحدة القابلة للإدخال
الناقل	MDIO/MDC (البند Clause 22: عنوان 5 بت، و32 × سجل 16 بت؛ والبند Clause 45: أزواج جهاز/سجل لسرعة 10G فأعلى)	I²C ثنائي الأسلاك (A0h/A2h، وصفحات CMIS) (الواجهة الثنائية الأسلاك)
حالة الوصلة	سجل حالة PHY (السجل 1)، ضمن النطاق على RGMII/SGMII	طرفا LOS/LOL وأعلامهما، وDDM
أدوات Linux	`mii-tool`، و`phytool`، و`ethtool` (برنامج تشغيل PHY)	`ethtool -m`، وi2c-dev (أدوات NIC)
غرابة SFP النحاسية	يمكن الوصول إلى PHY داخل الوحدة عبر I²C عند عنوان ثانٍ (مثلًا 0xAC في الوحدات المبنية على Marvell 88E1111) أو عبر صفحات المورّد — MDIO عبر نفق	—

لماذا يهم هذا في العمل مع وحدة الإرسال والاستقبال

وضع القفص. يمكن أن يكون منفذ SFP بسرعة 1G في وضع 1000BASE-X أو SGMII؛ وتتصرف SFP النحاسية بشكل مختلف في كل منهما، ولا يعمل عملاء 10/100 إلا في وضع SGMII (أو مع وحدة تخفي هذا الفرق) (SGMII والجيجابت التسلسلي).
المعدل والترميز. يجب أن تقبل الوحدة معدل مسار المضيف وترميزه: SFI عند 10.3125 GBd، وCAUI-4 عند 25.78، و400GAUI-8 بصيغة PAM4 — وهذا بالضبط ما تعلنه رموز التوافق وتطبيقات CMIS (رموز التوافق).
من يعيد التوقيت. غالبًا ما تكون وحدات SFP+ خطية/محدِّدة مع معادلة في المضيف؛ وتحمل وحدات 25G فأعلى دارات CDR؛ وتحمل وحدات PAM4 دارات DSP؛ وتعود وحدات LPO لتكون خطية معتمدة على SerDes المضيف (CDR، DSP وLPO).
المسارات الكهربائية ≠ المسارات الضوئية. تأخذ 400G-FR4 ثمانية مسارات كهربائية وتصدر أربعة أطوال موجية؛ وgearbox موجود داخل الوحدة (عائلة XGMII وXAUI وAUI).
يختار Linux الواجهة من EEPROM. تقرأ طبقة SFP في النواة البايتات 3–10 و12 و36 لتحدد بين 1000BASE-X، وSGMII، و2500BASE-X، و10GBASE-R — وأي بايت توافق خاطئ يجعل وحدة سليمة تقيم الوصلة في الوضع الخاطئ (خريطة الذاكرة).

لمزيد من القراءة

MII وRMII وGMII وRGMII — الواجهات المتوازية: الأطراف، والساعات، وأوضاع تأخير RGMII، والحالة ضمن النطاق، وإدارة PHY عبر MDIO، والأعطال النموذجية.
SGMII و1000BASE-X وQSGMII وUSXGMII — الواجهات التسلسلية إلى PHY وأقفاص SFP: فروق التفاوض التلقائي، وSFP النحاسية، و100BASE-FX، و2.5G، وmultigig، وكيف يختار Linux الوضع.
XGMII وXAUI وXFI/SFI وعائلة AUI — من 10G إلى 800G: عدد المسارات، وC2C مقابل C2M، ونقاط التوافق، وتخطيط OIF CEI، وتخطيط المسارات الكهربائية إلى الضوئية، والوحدات المُعاد توقيتها مقابل الخطية.

في CodingBox

البايتات التي يعرضها CodingBox هي بيان الوحدة عن واجهات المضيف التي تدعمها: رموز التوافق (1000BASE-T → نحاس قادر على SGMII/1000BASE-X)، ومعدل البت الاسمي، وبايت الترميز (8b/10b مقابل 64b/66b مقابل PAM4)، وبتات CDR، ومعرِّفات واجهة المضيف في CMIS. وتغيير هذه الحقول يغيّر الواجهة التي سيجربها المضيف (Check transceiver، رموز التوافق).

إذا وجدت معلومة غير دقيقة أو خطأً في هذه المادة، فحدِّد المقطع المعني واضغط Ctrl+Enter .