SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII: giao diện nối tiếp tới PHY và SFP

Mọi cage SFP 1G đều mang một làn nối tiếp 1,25 GBd, và làn đó có thể nói hai “phương ngữ” trông giống hệt nhau trên máy hiện sóng: 1000BASE-X, giao diện IEEE mà một module quang mong đợi, và SGMII, biến thể của Cisco bổ sung 10/100 Mb/s và một kiểu tự động đàm phán khác. SFP đồng sống ngay trên ranh giới giữa hai phương ngữ này, và phần lớn các yêu cầu hỗ trợ kiểu “SFP đồng lên liên kết ở 1G nhưng camera 100 Mb/s của tôi thì không” là do lệch phương ngữ. Trang này trình bày hai phương ngữ gigabit, cách tự động đàm phán của chúng, 2500BASE-X, QSGMII đa cổng, USXGMII cho multigig và SFP+ 10GBASE-T, cùng cách Linux và switch chọn chế độ.

1000BASE-X: giao diện gốc của SFP (Clause 36/37)

Một SFP quang có tính “trong suốt”: bất cứ thứ gì host mã hóa đều phát ra thành ánh sáng. Đó là lý do một module quang 1G không có “chế độ” — nhưng cổng thì có, và nó phải ở 1000BASE-X (thường hiển thị là chế độ “SerDes” hay “fiber”, speed nonegotiate trên Cisco khi đầu xa không có AN).

SGMII: gigabit cộng với 10/100 (đặc tả SGMII của Cisco v1.8)

SGMII là một giao diện MAC–PHY; việc “tự động đàm phán” diễn ra hai lần — Clause 28 trên cặp xoắn giữa PHY và đối tác liên kết, sau đó từ điều khiển SGMII báo kết quả về cho MAC. Khi host mong đợi Clause 37 nhưng lại nhận được một từ SGMII (hoặc ngược lại), liên kết không bao giờ hoàn tất AN; cách khắc phục thường dùng là tắt AN trên cổng (speed nonegotiate, no negotiation auto, autoneg off) — chỉ ở 1G.

SFP đồng giữa hai phương ngữ

Module SFP đồng dựa trên Marvell 88E1111 mặc định ở SGMII hoặc 1000BASE-X tùy theo EEPROM cấu hình/strap được đặt lúc sản xuất; các nhà sản xuất bán biến thể “SGMII” và “SerDes” của cùng một module, và một số có thể chuyển đổi qua các thanh ghi PHY truy cập được qua I²C của module. Các cổng switch liệt kê “hỗ trợ SFP 1000BASE-T” triển khai SGMII trên những cage đó (Ethernet đồng và DAC).

SFP 100BASE-FX

Một SFP quang 100 Mb/s (100BASE-FX, 1310 nm, 2 km) cần host chạy làn ở 125 MBd với 4b/5b — một PCS hoàn toàn khác. Chỉ những cổng hỗ trợ rõ ràng “SFP 100M” (nhiều switch campus trên các cổng được chọn, hầu hết router; ít switch trung tâm dữ liệu) mới hoạt động; trên các cổng khác, module được phát hiện nhưng không bao giờ lên liên kết. Một số host triển khai 100BASE-FX bằng cách nhân bản SGMII với một PHY ngoài đặt trong module (SFP “100M qua SGMII”).

2500BASE-X

Các tương đương của IEEE cho multigig là 2.5GBASE-X/5GBASE-R (802.3bz), nhưng phần lớn silicon nói 2500BASE-X hoặc USXGMII.

QSGMII: bốn cổng trên một làn

Không hiện diện ở cage trong các thiết kế thông thường; chỉ quan trọng khi một board PHY bốn kênh đưa ra các cổng combo SFP có chế độ được kế thừa từ kênh PHY.

USXGMII: từ 10 Mb/s đến 10 Gb/s trên một làn 10G

Một module SFP+ 10GBASE-T trình diện 10GBASE-R (SFI) cho một cổng SFP+ bình thường và lên liên kết ở 10G; việc nó có đồng thời phục vụ được client 1G/2,5G/5G hay không phụ thuộc vào việc host có hỗ trợ thích ứng tốc độ USXGMII trên cage đó hay không — hầu hết switch thì không, nên module chỉ hoạt động ở 10G, hoặc tự thực hiện việc thích ứng bên trong và báo cáo 10G cho host trong khi phía đồng chạy chậm hơn (Tốc độ và rate).

Cách host chọn chế độ

Bảng lệch chế độ

Trong CodingBox

Các byte chi phối lựa chọn của host đều nằm trong A0h: mã tuân thủ 3–10 (mã 1000BASE-T, SX, LX, 10G), tốc độ bit danh định 12, mã hóa 11 (8b/10b so với 64b/66b), tuân thủ mở rộng 36. Một module đồng được mã hóa là 1000BASE-SX sẽ bị coi là quang và mất đường 10/100; một module quang có bit 1000BASE-T lạc chỗ sẽ bị điều khiển như SGMII. CodingBox hiển thị và cho phép sửa các trường này (Check transceiver, Mã tuân thủ).