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实现灵活的以太网物理芯片

上网日期: 2007年11月16日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:以太网? PHY?

新兴以太网接口标准已经建立。芯片厂商和设备供应商如今必须设法在最新一代产品中支持这些接口标准,同时还要支持传统的设备。本文将介绍第二代双介质以太网物理芯片(PHY)如何满足这种灵活性要求,同时还能保持系统BOM成本持续降低。

系统中的以太网PHY主要用于提供局域网和广域网之间的数据分组传输的物理连接。IEEE802.3标准定义了多种用于传送分组数据的以太网接口,但最常用的仍是通过5E类双绞铜线以及单模或双模光纤传输的接口。市场上最流行的以太网接口是10BAST-T铜介质接口,其常见用于PC机、LAN交换机、服务器以及家庭宽带设备,如同轴线缆调制解调器和DSL调制解调器。

随着分组数据网络的发展,业界又推出了几种新兴接口以满足不断增长的带宽需求。在现有网络中,100BASE-TX铜介质的使用仅次于10BASE-T,其可传输的最大分组数据流量是10BASE-T的10倍。在跨距超过铜线所能达到的情况,还可以使用100BASE-FX光纤。2000年以后,由于铜介质的1000BASE-T PHY和光纤介质的1000BASE-X PHY的采用,以太网PHY芯片厂商成功进入千兆以太网的领域。尽管如此,现有的分组数据系统只支持10BASE-T、100BASE-TX和/或100BASE-FX接口,并仍在今天的以太网中广泛使用。

设备供应商面临的挑战

制造分组数据处理设备的供应商必须争取设备能连接到各种新型的以太网介质接口,同时还要保持与10BASE-T、100BASE-TX和100BASE-FX传统产品的连通性。为了向终端用户提供足够的灵活性,供应商提出了利用现有以太网PHY技术的创新方法,比如一些设计系统的设备供应商可能会在一个底座中同时提供10/100/1000BASE-T铜介质PHY和1000BASE-X光纤介质PHY,而有些供应商则生产模块化的底座系统以允许终端用户购买各种与底座系统兼容的子模块,然后根据不同网络接口类型进行更换和配置。可是,由于这种方法要求供应商和用户必须应付额外的硬件,增加了复杂性,同时也增加了产品定购和用户安装方面的支持成本。

铜介质以太网网络

虽然1000BASE-T千兆以太网应用越来越广泛,但10BASE-T和100BASE-TX铜介质PHY仍是网络硬件中最主流的两种网络接口。因此,千兆铜介质PHY厂商开发的芯片必须能够支持三种铜线速度:10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T。(见图1)幸运的是,IEEE802.3标准第28款定义的PHY到PHY链路自动协商和并行检测机制的使用已经十分普及。自动协商实际上就是主动的介质接口选择,即两个铜介质的以太网PHY彼此通过线缆进行通信,并确定两个PHY间的最高速度及双工设置。当自动协商失败时,符合第28款定义的PHY就会启用并行检测机制以尝试链接没有自动协商功能的传统10BASE-T或100BASE-TX PHY。

以太网光纤网络

除了铜介质外,另一种媒质是光纤。与铜介质网络不同的是,光纤以太网络在自协商或检测和响应不同的光纤链路带宽速度方面还没有已定义好的规范。虽然IEEE802.3第37款定义了1000BASE-X的自动协商功能,但这仅用于1000BASE-X的双工发现和远程故障指示。自动协商也没有包含100BASE-FX的内容。因此,设备供应商通常将每个小型可插拔(SFP)端口固定为一种光纤速度,如仅为1000BASE-X或仅为100BASE-FX。这意味着单个SFP插槽不能处理不同类型SFP。当需要支持多种光纤速度时,通常是将不同的基于光纤的子模块换插到底座的专用开放式槽道来实现各种光纤速度模式。最近,开发出了一个光纤介质PHY可以同时支持1000BASE-X和100BASE-FX的系统,但供应商必须通过定制的MAC ASIC以硬件方式实现,用户必须人工改换软件配置参数以使系统识别出光纤SFP在1000BASE-X和100BASE-FX之间的转换。

图1:10/100/1000BASE-T铜介质PHY。
图1:10/100/1000BASE-T铜介质PHY。


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