BackplaneEthernet简介分析和总结.docx

随着电子通信技术的高速发展，目前的总线带宽已经发展到10Gbps/40Gbps

随着电子通信技术的高速发展，目前的总线带宽已经发展到10Gbps/40Gbps，正

在100Gbps带宽迈进。XAUI/XLAUI、Interlaken

在100Gbps带宽迈进。XAUI/XLAUI、Interlaken、SPI4.1/SPI4.2、SPI5/SFI5等

高速总线虽然能满足10Gbps/40Gbps带宽的需求，但这些总线都是板内总线，传

输距离非常有限，一般局限在50cm以内。对于ATCA架构的高性能计算平台，

由于需要很长的背板走线，这些总线已不能满足要求，为此，IEEE颁布了802.3ap

标准，里面提出了BackplaneEthernet概念，提供10GBASE-KR,40GBASE-KR4

两种总线方案，最大传输距离可达1m(40inch)。BackplaneEthernet结构如下图

所示。

缩略语解释：

AN=AUTO-NEGOTIATION,自协商

GMII=GIGABITMEDIAINDEPENDENTINTERFACE，吉比特媒体独立接口

RMII=ReducedMEDIAINDEPENDENTINTERFACE簡化媒体独立接口

MDI=MEDIUMDEPENDENTINTERFACE，媒体相关接口PCS=PHYSICALCODINGSUBLAYER，物理编码子层FEC=FORWARDERRORCORRECTION，前向纠错PHY=PHYSICALLAYERDEVICE，物理层设备PMA=PHYSICALMEDIUMATTACHMENT，物理媒体附属层PMD=PHYSICALMEDIUMDEPENDENT，物理媒体相关层

XGMII=10GIGABITMEDIAINDEPENDENTINTERFACE，10吉比特媒体独立接

口

SGMII=SerialGigabitmediaindependent是PHY與MAC之間的接口

典型用法

在连接背板的接口板上，通过PHY芯片将10GBASE-KR/40GBASE-KR4转换为XFI或SFI总线后接SFP+或XFP光模块，目前具备该转换功能的PHY芯片有：

BCM8707(40GBASE-KR4?XAUI)+BCM8747(XAUI?SFI)

BCM8754(XFI?SFI)+MAX3804均衡器，放在接收端BCM84064(40GBASE-KR4?XFI)

PM5422(40GBASE-KR4?XFI)

NLP3233

用法示意图如下所示(基于ATCA架构)

光模块的种类：

GBIC:GigabitInterfaceConverter，个头比较大，直接焊接在PCB上，支持速率为1Gbps，目前已经被SFP替代。

SFP：SmallForm-factorPluggables，个头很小，是GBIC的替代产品，模块和插座分离，支持热插拔，使用非常方便，支持速率为1Gbps。

SFP+：同SFP类型，只是支持的速率提高到10Gbps。

XFP：XFP也是10Gbps光模块，跟SFP+相比，XFP内部多了CDR(ClockDataRecover)模块，个头比较大，SFP+个头小，里面没有CDR模块，此部分功能一般在PHY器件中实现。

SFI/XFI差别：

由上图可知，有些PHY器件支持XFI总线，有些支持SFI总线，这两者有什么差别的？

与XFI相比，SFI信号多了一个FEC功能。多模光纤长距离传输时，由于光色散作用，会增加数据误码，因此需要FEC功能进行前向纠错。所以，如果接口光模块只做短距离传输的话，直接用XFI总线接光模块即可。而对于需要长距离传输的光口，必须用SFI总线出光模块。

PHY模块中各层的功能

普通百兆/千兆/万兆以太网的PHY层模型中包含PCS子层、PMA子层、PMD子层和AN子层四个部分。

PCS子层的功能是编码/解码。

在发送方向，PCS子层将来自MAC层的数据进行编码，百兆/千兆以太网一般使用8B/10B编码，10GBASE-KX4使用的也是8B/10B编码，10GBASE-KR使用的是64B/66B编码，40GBASE-KR4使用的是40GBASE-R编码。接收方向正好相反，将来自线路上的数据进行解码后送给MAC层。

另外，在PCS子层的发送方向，还可完成碰撞检测，即在数据传输和接收同时发生时，需按标准规范和根据工作模式进行处理。在半双工工作模式下，发生碰撞时产生检