以太网接口上的数据速率/线路速率答案

【问题标题】：Data rate/Line rate on the Ethernet interface以太网接口上的数据速率/线路速率
【发布时间】：2020-05-18 02:13:23
【问题描述】：

我有一个关于以太网接口的数据速率的问题，希望有人能给我一些提示。

我知道PCIe接口的计算方法，例如PCIe Gen3 X1 lane：单通道的数据速率应该是

8 Gb/s (Gen3 line rate) * 2 (TX/RX, full-duplex) / 8 (to Byte) = 2 GB/s

（128/130 编码被忽略）那么，我们如何计算以太网接口的数据速率呢？以 1000base-T 为例，我们有 4 对双绞线，总和为 1Gb 数据速率。

所以一对应该提供 250Mb 的数据速率。它是全双工的，因此 TX/RX 每个同时提供 125Mb。话虽如此，1000base-T 接口的“线路速率”为 125MHz (125Mb)。

我是否正确理解以太网接口上的 speedrunning？

【问题讨论】：

以太网接口的数据速率在哪里？对主人？在 MDI 上？原始比特率？符号指数？顺便说一句，千兆以太网每路全双工运行 1 Gbit/s，因此对于 1000BASE-T，每路每路 250 Mbit/s。
那么基本上“1 Gbit/s”意味着MDI接口的一种方式？如果我们计算总吞吐量，它应该是 2 Gbit/s，因为它是全双工的，对吗？是的，我的意思是“原始比特率”。
1Gbit/s的标称速率在物理层的顶层。它包括前导码、SOF 和 IPG，但不包括所有 PHY 特定的线路编码（PCS 和 PMA）。它被定义在所有相同速度的 PHY 完全相同的地方。在 MDI（L1 的底部），您有完全编码的流，在最简单的情况下是 1000BASE-X，具有 1.25 Gbit/s 双工（使用 8b10b PCS 代码）。如果您坚持添加两种方式，则为 -X 的 2 Gbit/s w/o 和 2.5 Gbit/s w/ PCS 编码。

标签： ethernet rate transmission

【解决方案1】：

我们如何计算以太网接口的数据速率？

以太网的标称比特率通常定义在物理层 (L1) 的顶部。它包括前导码、SOF 和 IPG，但不包括所有 PHY 特定的线路编码（PCS 和 PMA）。

这样做是为了使相同速度的所有 PHY 变体彼此 100% 兼容。您可以将 1000BASE-T 转换为 1000BASE-LX 再转换为 1000BASE-SX，然后再转换回 1000BASE-T，而不会丢失任何缓冲区。

它是全双工的，因此 TX/RX 可以同时提供 125Mb。

否 - 标称比特率在每个方向运行，同时用于全双工链路。每个 1000BASE-T 通道传输 250 Mbit/s 的“用户”数据。

话虽如此，1000base-T 接口的“线路速率”是 125MHz (125Mb)。

由于线路速率（通常）是 PHY 速率，因此它是 1000 MBit/s，四个通道，每个通道 250 Mbit/s。

1000BASE-T 确实使用 125 MBaud 的符号速率，因为它的 PAM-5 调制每个符号传输多于两位。您可能认为只有两个位的 PAM-4 就足够了，但行代码开销会吃掉其余部分。 1000BASE-T 已经相当复杂了，它使用二维格状调制和加扰来通过线路（产生自时钟信号，提高信噪比并消除多余的 DC）。

用于光纤的 1000BASE-X PHY 要简单得多。 PCS 使用 8b10b 产生 1.25 GBd 的二进制流，可直接用于调制激光。

【讨论】：

非常感谢扎克！它有助于！我有一个关于 1000BASE-T 和 1000BASE-X 之间区别的扩展问题。据我了解，我们在 1000BASE-T 的 MAC 控制器之外需要额外的 PHY 芯片的原因是编码和调制的东西非常复杂，需要一个特定的 PHY 芯片来处理这些事情。对于1000BASE-X来说，由于是光传输的，所以不需要这种复杂的方法来“组装”数据以“适应”铜线等劣质介质，只需光模块使用SERDES接口进行传输即可.不确定这是否正确。
让我感到困惑的是，许多MAC控制器使用SGMII连接外部PHY芯片用于1000BASE-T应用，而1000BASE-X使用SERDES接口用于SFP光模块。一些文档指定 SGMII 和 SERDES 接口之间的区别在于自动协商。为什么我们不直接使用 SGMII 来连接 PHY 芯片和光学模块？而我们之所以可以直接使用SERDES来传输数据，是因为光介质比铜介质“干净”得多，所以我们不必像BASE-T那样做“改善噪声”的事情，对吧？跨度>
我可以假设，因为它更简单，BASE-X 的 PCA/PMA 通常内置在 MAC 控制器中，而 BASE-T 需要外部 PHY 芯片用于复杂的 PCS /PMA 电路？
每种媒体都需要合适的调制方案。关键是模块化：您可以将千兆位 MAC 与许多不同的 PHY 配对，从而创建多种解决方案。模块化收发器使 PHY 甚至可以现场配置。
一个 SFP 模块不是一个完整的 PHY，它（或多或少）只是最低的子层 (PMD)。 PCS 和 PMA 仍然位于交换机/NIC 本身中，它们使用 SGMII 或类似的更高版本。自动协商也是一种 PHY 功能，不在收发器本身。