PHY——内部接口协议

上周我们把MAC到PHY、PHY到PHY这两个子层之间的通信框架拎出来，把它们放在一个框图下，如下图所示：

图1 MAC与PHY框架

今天来讲讲这个PHY的内部、及其内部各个模块间的接口协议。PHY它包含了多个功能模块，功能模块的多少会因需要的不同而有所增减，比如：

只有10GBase-R、40GBase-R、100GBase-R的PCS需要FEC；

40GBase-R的PCS需要2个PMA、100GBase-R的PCS需要3个PMA；

只有≥1Gbps以上的背板应用场景才会用到AN。

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功能模块介绍

我们知道PHY在OSI(开放式系统互连)参考模型下，属于物理层，PHY由多个模块组成，各个功能模块的作用如下：

PLS：PhysicalSublayer Signaling，对MAC给的信息进行传递，只在1Mb/s、10Mb/s的应用场景才出现；

PCS：Physical Coding Sublayer，对MAC给的信息进行编码，应用于≥100 Mb/s的应用场景，比如完成8B/10B、64B/66B、256B/257B编码；

FEC：Forward Error Correction，前向纠错，与10GBase-R、40GBase-R的PCS 搭配；

RS-FEC：Reed-Solomon前向纠错，比单纯的FEC纠错能力更强，与100GBase-R的PCS 搭配，采用256B/257B编码；

PMA：Physical Medium Attachment，

PMD：Physical Medium Dependent，

AN: Auto-Negotiation Function，自动协商，使背板两侧的Device能够互换信息以发挥出彼此最大的优势；

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模块间的接口

PLS与PMA间的接口，称之为AUI（Attachment Unit Interface）；

PCS与FEC间的接口，称之为XSBI：10Gigabit Sixteen Bit Interface；

PMA与PMA间的接口，可以是chip to chip，也可以是chip to module，有两种：

XLAUI：40 Gigabit Attachment Unit Interface，4条lane，每条lane的数率是10.3125Gbps；

CAUI：100 Gigabit Attachment Unit Interface，10条lane，每条lane的数率是10.31250Gbps；

PMA与PMD间的接口，称之为nPPI（Parallel Physcial Interface）。

nPPI特定出现在PMD所接的媒介是光纤的情况下，比如40GBase-SR4、100GBase-SR10、40GBase-LR4协议。也就是说这种情况下的PMD是光模块，nPPI就必然是一种chip to module间的接口，这也是IEEE802.3标准与OIF_CEI标准兼容的地方之一。nPPI按照通道数量的不同分成两种。

XLPPI：40 Gigabit Parallel Physcial Interface，4条lane，每条lane的数率是10.3125Gbps；

CPPI：100Gigabit Parallel Physcial Interface，10条lane，每条lane的数率是10.3125Gbps；

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接口协议对通

我们了解了这么多PHY内部的接口，对于很多人，最关心的还是产品设计该怎么做？不同接口的通道（channel）衰减多少能满足要求？下面就用简单粗暴地方式来一一列举，都是干货啊！开始划重点了！

1)      PLS与PMA间的AUI接口

2)      PCS与FEC间的XSBI接口

对通道没有给出无源的要求，但对接收端的信号质量和时序有要求，测试工程师应该喜欢这张标准定义方式。

3)      PMA与PMA间的XLAUI、 CAUI接口

如果是用于chip to chip的场景，则对channel的要求如下所示：

如果是用于chip to module的场景，则channel分为host、connector、module三部分，如下图所示：

下面是对host插损的详细要求：

下面是对Module插损的详细要求：

4)      PMA与PMD间的nPPI(XLPPI、CPPI) 接口

下面是对host部分的详细要求：

用插损、回损的表达方式对通道做要求，一部分工程师对于此感觉依然是云里雾里，看着这些所谓的dB完全不理解，那么下面还一种更为大家熟悉的方式：眼图，这也是在产品测试阶段最直观的标准。对于XLAUI、CAUI、nPPI接口眼图标准如下所示：

PHY子层内部接口今天就介绍到此，下周我们开始讲讲两个PHY之间的传输协议，通过背板、光纤传输的10G、25G信号有什么要求，比如10GBase-KR、100GBase-KR4等协议。

MAC需与其上层沟通，还需与其下层PHY沟通，其中MAC与上层沟通会完成以下两个任务：