SGMII, 1000BASE-X, QSGMII, USXGMII: последовательные интерфейсы к PHY и SFP

Каждая клетка SFP 1G несёт последовательный канал 1,25 ГБод, и этот канал может говорить на двух диалектах, неотличимых на осциллографе: 1000BASE-X — интерфейс IEEE, которого ждёт оптический модуль, и SGMII — вариант Cisco, добавляющий 10/100 Мбит/с и другое автосогласование. Медные SFP живут на границе между ними, и большинство тикетов «медный SFP линкуется на 1G, а моя камера на 100 Мбит/с — нет» — несовпадение диалектов. Здесь — оба гигабитных диалекта, их автосогласование, 2500BASE-X, многопортовый QSGMII, USXGMII для мультигигабита и 10GBASE-T SFP+, а также как Linux и коммутаторы выбирают режим.

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

Оптический SFP прозрачен: что хост закодировал, то и уходит светом. Поэтому у оптического модуля 1G нет «режима» — но он есть у порта, и это должен быть 1000BASE-X (часто показан как режим «SerDes» или «fiber», speed nonegotiate у Cisco, когда у дальнего конца нет AN).

SGMII: гигабит плюс 10/100 (спецификация Cisco SGMII v1.8)

SGMII — интерфейс MAC–PHY; «автосогласование» происходит дважды — Clause 28 по витой паре между PHY и партнёром, затем управляющее слово SGMII сообщает результат MAC. Когда хост ждёт Clause 37, а получает слово SGMII (или наоборот), линк никогда не завершает AN; обычный обход — выключить AN на порту (speed nonegotiate, no negotiation auto, autoneg off) — только на 1G.

Медные SFP между двумя диалектами

Медные модули SFP на Marvell 88E1111 по умолчанию работают в SGMII или 1000BASE-X в зависимости от конфигурационного EEPROM/перемычек, заданных при производстве; вендоры продают варианты «SGMII» и «SerDes» одного модуля, а часть переключается через регистры PHY, доступные по I²C модуля. Порты коммутаторов, где заявлена «поддержка 1000BASE-T SFP», реализуют на этих клетках SGMII (Медный Ethernet и DAC).

SFP 100BASE-FX

Оптическому SFP 100 Мбит/с (100BASE-FX, 1310 нм, 2 км) нужно, чтобы хост вёл канал на 125 МБод с 4b/5b — совершенно другой PCS. Работают только порты с явной поддержкой «100M SFP» (многие кампусные коммутаторы на выбранных портах, большинство роутеров; редко дата-центровые коммутаторы); на остальных модуль обнаруживается и никогда не линкуется. Часть хостов реализует 100BASE-FX повторением SGMII с внешним PHY в модуле (SFP «100M поверх SGMII»).

2500BASE-X

Эквиваленты IEEE для мультигигабита — 2.5GBASE-X/5GBASE-R (802.3bz), но большинство кремния говорит на 2500BASE-X или USXGMII.

QSGMII: четыре порта на одном канале

В обычных конструкциях у клетки не виден; важен, когда плата с четверным PHY выводит комбо-порты SFP, режим которых наследуется от канала PHY.

USXGMII: от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с на одном канале 10G

Модуль 10GBASE-T SFP+ представляет обычному порту SFP+ интерфейс 10GBASE-R (SFI) и линкуется на 10G; сможет ли он также обслуживать клиентов 1G/2,5G/5G, зависит от поддержки хостом адаптации скорости USXGMII на этой клетке — большинство коммутаторов её не имеют, поэтому модуль работает только на 10G или выполняет адаптацию внутри и сообщает хосту 10G, пока медная сторона идёт медленнее (Скорость и режимы).

Как хост выбирает режим

Таблица несовпадений

В CodingBox

Байты, направляющие выбор хоста, все в A0h: коды соответствия 3–10 (1000BASE-T, SX, LX, коды 10G), номинальная скорость 12, кодирование 11 (8b/10b против 64b/66b), расширенное соответствие 36. Медный модуль, закодированный как 1000BASE-SX, будет считаться оптическим и потеряет путь 10/100; оптический модуль с лишним битом 1000BASE-T будет вестись как SGMII. CodingBox показывает и правит эти поля (Check transceiver, Коды соответствия).