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فارسی SGMII、1000BASE-X、QSGMII、USXGMII：连接 PHY 与 SFP 的串行接口
每个 1G SFP 笼子都承载一条 1.25 GBd 的串行通道，该通道可以使用两种在示波器上看起来完全相同的方言：1000BASE-X，光纤模块所期望的 IEEE 接口；以及 SGMII，Cisco 的变体，增加了 10/100 Mb/s 和不同的自动协商方式。铜缆 SFP 正处于两者的边界上，大多数 "铜缆 SFP 在 1G 下能链接，但我的 100 Mb/s 摄像头不行"的工单都是方言不匹配所致。本页介绍这两种千兆方言及其自动协商、2500BASE-X、多端口的 QSGMII、面向多速率的 USXGMII 与 10GBASE-T SFP+，以及 Linux 和交换机如何选择模式。
1000BASE-X：SFP 的原生接口（Clause 36/37）
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 速率 | 1.25 GBd，8b/10b → 1000 Mb/s 有效负载 |
| 通道 | 每个方向 1 对差分线（CML，AC 耦合） |
| 编码 | 8b/10b，使用 /K28.5/ 逗号字符，有序集 /C1/ /C2/（配置）、/I1/ /I2/（空闲） |
| 自动协商 | Clause 37：在 /C/ 有序集中交换 16 位配置字——全双工/半双工、暂停（对称/非对称）、远端故障、确认。没有速率字段：1000BASE-X 仅支持 1G |
| 应用场景 | 交换机/NIC 的 SerDes → SFP 笼子；光纤 SFP（SX/LX/ZX/BiDi/CWDM）将其直接传给激光器；PCS 位于主机侧 |
光纤 SFP 是透明的：主机编码的内容原样以光信号发出。这就是为什么 1G 光纤模块没有 "模式"——但端口有，而且必须是 1000BASE-X（常显示为"SerDes"或"fiber"模式，当对端没有 AN 时，在 Cisco 上为 speed nonegotiate）。
SGMII：千兆加 10/100（Cisco SGMII 规范 v1.8）
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 速率 | 同样是 1.25 GBd，8b/10b |
| 10/100 支持 | 每个数据字节重复 100 次（10 Mb/s）或 10 次（100 Mb/s），使线路速率保持在 1.25 GBd |
| 通道 | 2 对；可选 625 MHz DDR 时钟对（TX_CLK/RX_CLK）——大多数 SerDes 实现不使用时钟线 |
| 自动协商 | SGMII 控制字（同样在 /C/ 有序集中传送，16 位）：第 15 位为链路，第 11–10 位为速率（10/100/1000），第 12 位为双工，第 14 位为确认——由 PHY 发往 MAC，告知 MAC 铜缆侧协商的结果。与 Clause 37 的内容不兼容 |
| 应用场景 | MAC ↔ 铜缆 PHY（Marvell 88E15xx、TI DP83867、Broadcom）、需要支持铜缆 SFP 的板卡上的 SoC ↔ SFP 笼子、铜缆 1000BASE-T SFP 内部 |
SGMII 是一种 MAC–PHY 接口；"自动协商"发生两次——先是 PHY 与链路对端之间在双绞线上进行 Clause 28 协商，然后 SGMII 控制字把结果报告给 MAC。当主机期望 Clause 37 却收到 SGMII 字（或相反）时，链路永远无法完成 AN；常见的解决办法是在端口上禁用 AN （speed nonegotiate、no negotiation auto、autoneg off）——但仅限 1G。
处于两者之间的铜缆 SFP
| 主机端口模式 | 铜缆 SFP 行为 | 10/100 客户端 |
|---|---|---|
| 1000BASE-X，AN 开启 | 模块的 PHY 必须响应 Clause 37——许多能做到（模拟），部分不能 → 在关闭 AN 之前无链路 | 不支持（没有速率字段） |
| 1000BASE-X，AN 关闭 | 铜缆侧协商为 1G 时，链路为 1G | 不支持 |
| SGMII，AN 开启 | PHY 通过控制字报告 10/100/1000 | 支持 |
| SGMII，AN 关闭 | 固定为 1G | 不支持 |
基于 Marvell 88E1111 的铜缆 SFP 模块默认使用 SGMII 或 1000BASE-X，具体取决于制造时设置的配置 EEPROM/strap；厂商会为同一模块提供"SGMII"和"SerDes"两种变体，部分型号可以通过模块 I²C 可访问的 PHY 寄存器切换。列出"支持 1000BASE-T SFP"的交换机端口，在这些笼子上实现的就是 SGMII （参见铜缆以太网与 DAC）。
100BASE-FX SFP
100 Mb/s 光纤 SFP（100BASE-FX，1310 nm，2 km）要求主机以 125 MBd、4b/5b 运行该通道——这是完全不同的 PCS。只有明确支持"100M SFP"的端口（许多园区交换机的部分端口、大多数路由器；少数数据中心交换机）才能工作；在其他端口上，模块可被检测到但永远无法建立链路。部分主机通过 SGMII 复制、配合模块内的外部 PHY 来实现 100BASE-FX（即 "100M over SGMII" SFP）。
2500BASE-X
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 速率 | 3.125 GBd，8b/10b → 2.5 Gb/s |
| 标准 | IEEE 未定义（事实标准，为 1000BASE-X 的 2.5 倍）；Linux 中 phy-interface-type = "2500base-x" |
| AN | Clause 37 风格，通常禁用 |
| 应用场景 | 2.5G SFP 模块（2.5GBASE-T 铜缆、2.5G 光纤）、面向主机的 GPON/EPON ONU 棒（2.5G 下行）、Wi-Fi 6 AP 上行、部分 2.5G 交换机的 SFP 笼子 |
面向多速率的 IEEE 对应标准是 2.5GBASE-X/5GBASE-R（802.3bz），但大多数芯片使用的是 2500BASE-X 或 USXGMII。
QSGMII：单通道承载四个端口
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 速率 | 5 GBd，8b/10b；4 个 SGMII 信道时分复用 |
| 通道 | 2 对，用于四个端口 |
| 应用场景 | 交换机 ASIC ↔ 四路铜缆 PHY（48 口接入交换机：用 12 条 QSGMII 通道代替 48 条 SGMII）、部分通过外部 SerDes 实现的四端口 SFP 笼子设计 |
| 变体 | QSGMII（Cisco），部分 Qualcomm/Realtek SoC 上还有"PSGMII"（5 端口） |
在常规设计中笼子上看不到 QSGMII；但当一块四路 PHY 板卡暴露出模式继承自 PHY 信道的 SFP combo 端口时，它就变得重要。
USXGMII：单条 10G 通道承载 10 Mb/s 到 10 Gb/s
| 项目 | 值 |
|---|---|
| 速率 | 10.3125 GBd，64b/66b（10GBASE-R 电气规范） |
| 速率档位 | 10M、100M、1G、2.5G、5G、10G，通过符号复制实现（类似放大版的 SGMII） |
| 规范 | Cisco USXGMII（v1.2），已被广泛采用；Linux 中为 usxgmii |
| 多端口 | USXGMII-M：在一条 10G 通道上承载 4 × 2.5G、2 × 5G、4 × 1G+ 等（类似 QSGMII） |
| AN | USXGMII AN 字位于 64b/66b 空闲码中，报告速率/双工/链路 |
| 应用场景 | ASIC ↔ 多速率 PHY（2.5/5/10GBASE-T 端口）、10GBASE-T SFP+ 模块（内部 PHY，如 Marvell AQR/Broadcom） |
10GBASE-T SFP+ 模块向普通 SFP+ 端口呈现 10GBASE-R（SFI），并以 10G 建立链路；它能否 同时服务 1G/2.5G/5G 客户端，取决于主机是否在该笼子上支持 USXGMII 速率适配——大多数交换机不支持，因此模块要么只能以 10G 工作，要么在内部完成适配、向主机报告 10G，而铜缆侧以较低速率运行（参见速率与传输速度）。
主机如何选择模式
| 主机 | 机制 |
|---|---|
| Linux phylink/SFP | 读取 A0h 字节 3–10（合规性）、12（标称速率）、36（扩展）以及字节 6 的第 3 位（1000BASE-T）：1000BASE-T → SGMII（若 SoC 不支持 SGMII 则为 1000BASE-X）；1000BASE-SX/LX → 1000BASE-X；BR 3.1 GBd → 2500BASE-X；10G 代码 → 10GBASE-R；模块内部的铜缆 PHY 通过 I²C（地址 0x56/0xAC）探测，并由 phylib 驱动 |
| 交换机 NOS | 端口默认值由平台决定（大多数 1G SFP 笼子支持 SGMII；SFP+/SFP28 在 1G 下通常仅支持 1000BASE-X），命令包括 speed 1000、speed nonegotiate、media-type sfp、negotiation auto、port-mode |
| NIC 驱动 | Intel：SFP+ 端口仅在 1000BASE-X 下支持 1G（不支持 10/100 铜缆 SFP）；Mellanox：部分型号通过 1000BASE-X 支持 1G；Broadcom：取决于固件（参见NIC 端口） |
| 铜缆 SFP | PHY 模式由 strap/EEPROM 决定（SGMII 与 SerDes 变体之分），AN 行为由厂商固件设置 |
不匹配对照表
| 现象 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 铜缆 SFP：1G 客户端正常，10/100 从不链接 | 端口处于 1000BASE-X | 换到支持 SGMII 的端口，或使用能把 10/100 隐藏为对主机 1G 适配的模块 |
| 光纤 SFP 只有在 AN 关闭时才能链接 | 对端不支持 Clause 37（媒体转换器、部分 ONU），或来自铜缆模块的 SGMII 字 | speed nonegotiate / autoneg off |
| 检测到 100BASE-FX SFP，无链路 | 主机缺少 100M SerDes 模式 | 使用支持 100M SFP 的端口，或使用 100BASE-FX-over-SGMII 模块 |
| 2.5G SFP 以 1G 链接或完全无法链接 | 主机不支持 2500BASE-X | 选择支持 2.5G 的笼子，或使用带速率回退的模块 |
| ONU 棒建立链路后又断开 | 2500BASE-X 与 1000BASE-X 预期不一致、AN 问题 | 将主机设为 2500BASE-X，关闭 AN（参见PON 光模块） |
| 10GBASE-T SFP+ 仅以 10G 链接 | 主机不支持 USXGMII | 接受仅 10G 工作，或使用带内部速率适配的模块 |
| Linux：模块在一块板卡上工作，在另一块上不工作 | phylink 根据 EEPROM 选择了不同的接口；SoC 不支持该模式 | 在 dmesg 中查看 sfp: module … interface；修正合规字节或设备树 |
在 CodingBox 中
决定主机选择的字节都位于 A0h 中：合规代码 3–10（1000BASE-T、SX、LX、10G 代码）、标称比特率 12、编码 11（8b/10b 与 64b/66b 之分）、扩展合规性 36。被编码为 1000BASE-SX 的铜缆模块会被当作光纤处理，从而失去其 10/100 路径；带有多余 1000BASE-T 位的光纤模块会被当作 SGMII 驱动。CodingBox 显示并编辑这些字段（参见 Check transceiver、 合规代码）。