SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII: อินเทอร์เฟซแบบอนุกรมไปยัง PHY และ SFP

เคจ SFP ทุกตัวที่ 1G มีเลนอนุกรม 1.25 GBd และเลนนั้นสามารถพูดได้สองสำเนียงที่หน้าตาเหมือนกันทุกประการบนออสซิลโลสโคป ได้แก่ 1000BASE-X อินเทอร์เฟซของ IEEE ที่โมดูลใยแก้วนำแสงคาดหวัง และ SGMII ตัวแปรของ Cisco ที่เพิ่ม 10/100 Mb/s เข้ามาพร้อมการเจรจาอัตโนมัติที่ต่างออกไป SFP ทองแดงอยู่บนเส้นแบ่งระหว่างสองสำเนียงนี้ และปัญหาส่วนใหญ่ในลักษณะ “SFP ทองแดงลิงก์ที่ 1G ได้ แต่กล้อง 100 Mb/s ของฉันไม่ลิงก์” ล้วนเป็นความไม่ตรงกันของสำเนียง หน้านี้ครอบคลุมสำเนียงกิกะบิตทั้งสองแบบ การเจรจาอัตโนมัติของแต่ละแบบ 2500BASE-X, QSGMII แบบหลายพอร์ต, USXGMII สำหรับมัลติกิกและ 10GBASE-T SFP+ และวิธีที่ Linux กับสวิตช์เลือกโหมด

1000BASE-X: อินเทอร์เฟซดั้งเดิมของ SFP (Clause 36/37)

SFP ใยแก้วนำแสงโปร่งใส สิ่งที่โฮสต์เข้ารหัสออกไปก็ออกไปเป็นแสงตรงตามนั้น นี่คือเหตุผลที่โมดูลใยแก้วนำแสง 1G ไม่มี “โหมด” ของตัวเอง แต่พอร์ตมี และพอร์ตต้องอยู่ในโหมด 1000BASE-X (มักแสดงเป็นโหมด “SerDes” หรือ “fiber”, ใช้ speed nonegotiate บน Cisco เมื่อปลายอีกด้านไม่มี AN)

SGMII: กิกะบิตบวก 10/100 (ข้อกำหนด Cisco SGMII v1.8)

SGMII คืออินเทอร์เฟซ MAC–PHY “การเจรจาอัตโนมัติ” เกิดขึ้นสองรอบ ได้แก่ Clause 28 บนคู่สายบิดเกลียวระหว่าง PHY กับคู่ลิงก์ จากนั้นเวิร์ดควบคุมของ SGMII จึงรายงานผลลัพธ์ให้ MAC ทราบ เมื่อโฮสต์คาดหวัง Clause 37 แต่ได้รับเวิร์ดของ SGMII เข้ามา (หรือในทางกลับกัน) ลิงก์จะไม่มีวันทำ AN จนเสร็จสมบูรณ์ วิธีแก้ที่ใช้กันทั่วไปคือปิด AN บนพอร์ต (speed nonegotiate, no negotiation auto, autoneg off) โดยใช้ได้เฉพาะที่ 1G เท่านั้น

SFP ทองแดงระหว่างสองแบบ

โมดูล SFP ทองแดงที่ใช้ Marvell 88E1111 จะเป็น SGMII หรือ 1000BASE-X โดยค่าเริ่มต้น ขึ้นอยู่กับ EEPROM คอนฟิก/สแตรปที่ตั้งไว้ตั้งแต่การผลิต ผู้ผลิตขายโมดูลตัวเดียวกันเป็นรุ่น “SGMII” และรุ่น “SerDes” แยกกัน และบางรุ่นสลับโหมดได้ผ่านรีจิสเตอร์ของ PHY ที่เข้าถึงได้ทาง I²C ของโมดูล พอร์ตสวิตช์ที่ระบุว่า “รองรับ SFP 1000BASE-T” หมายถึงใช้ SGMII บนเคจเหล่านั้น (อีเทอร์เน็ตทองแดงและ DAC)

SFP แบบ 100BASE-FX

SFP ใยแก้วนำแสง 100 Mb/s (100BASE-FX, 1310 nm, 2 km) ต้องการให้โฮสต์รันเลนที่ 125 MBd แบบ 4b/5b ซึ่งเป็น PCS ที่ต่างออกไปโดยสิ้นเชิง มีเพียงพอร์ตที่รองรับ “100M SFP” อย่างชัดเจนเท่านั้นที่ใช้งานได้ (สวิตช์แคมปัสหลายรุ่นในบางพอร์ต, เราเตอร์ส่วนใหญ่; สวิตช์ดาต้าเซ็นเตอร์น้อยราย) ส่วนพอร์ตอื่นจะตรวจพบโมดูลแต่ไม่มีวันลิงก์ โฮสต์บางตัวทำ 100BASE-FX ด้วยการทำซ้ำแบบ SGMII ผ่าน PHY ภายนอกในโมดูล (SFP แบบ “100M over SGMII”)

2500BASE-X

มาตรฐาน IEEE ที่เทียบเท่าสำหรับมัลติกิกคือ 2.5GBASE-X/5GBASE-R (802.3bz) แต่ซิลิคอนส่วนใหญ่พูด 2500BASE-X หรือ USXGMII

QSGMII: สี่พอร์ตบนเลนเดียว

ไม่ปรากฏให้เห็นที่เคจในดีไซน์ทั่วไป แต่มีผลเมื่อบอร์ดที่ใช้ PHY สี่ตัวเปิดพอร์ตคอมโบ SFP ที่รับโหมดมาจากช่องสัญญาณของ PHY

USXGMII: 10 Mb/s ถึง 10 Gb/s บนเลน 10G เดียว

โมดูล 10GBASE-T SFP+ นำเสนอ 10GBASE-R (SFI) ให้กับพอร์ต SFP+ ทั่วไปและลิงก์ที่ 10G ส่วนที่ว่ามันจะรองรับไคลเอนต์ 1G/2.5G/5G ได้ด้วยหรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับว่าโฮสต์รองรับการปรับอัตราเร็วแบบ USXGMII บนเคจนั้นหรือไม่ — สวิตช์ส่วนใหญ่ไม่รองรับ ดังนั้นโมดูลจึงทำงานได้ที่ 10G เท่านั้น หรือไม่ก็ทำการปรับอัตราเร็วภายในตัวเองแล้วรายงาน 10G ให้โฮสต์ ในขณะที่ฝั่งทองแดงรันช้ากว่านั้น (ความเร็วและอัตรา)

โฮสต์เลือกโหมดอย่างไร

ตารางความไม่ตรงกัน

ใน CodingBox

ไบต์ที่กำหนดการเลือกของโฮสต์อยู่ใน A0h ทั้งหมด ได้แก่ รหัสความสอดคล้อง 3–10 (1000BASE-T, SX, LX, รหัส 10G), อัตราบิตตามพิกัด 12, การเข้ารหัส 11 (8b/10b เทียบกับ 64b/66b), ความสอดคล้องขยาย 36 โมดูลทองแดงที่เขียนรหัสเป็น 1000BASE-SX จะถูกมองเป็นใยแก้วนำแสงและเสียเส้นทาง 10/100 ไป ส่วนโมดูลใยแก้วนำแสงที่มีบิต 1000BASE-T หลงเหลืออยู่จะถูกขับเป็น SGMII CodingBox แสดงและแก้ไขฟิลด์เหล่านี้ได้ (Check transceiver, รหัสความสอดคล้อง)