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分类: 嵌入式

2018-04-10 18:03:04

此文可以粗略的解答如下问题:

问题1:光以太网电路和电以太网电路的区别?

问题2:如何把现有电以太网电路改成光以太网电路?

问题3:私有协议光通信电路和标准光以太网电路大概怎么做?



1、 10BASE-T以太网

老电以太网,带有CSMA/CD、曼彻斯特编码,已经基本过时,使用较少。不讨论。


2、100BASE-T以太网

快速电以太网,采用RJ45接口的双绞线传输,使用8芯4对其中的2对双绞,一对收,一对发,4b/5b编码,MLT-3调制。

电路上分为MAC部分、PHY部分、变压器部分、线缆部分。

有的MAC和PHY合一,有的RJ45接口和变压器合一,本质还是各自逻辑分开的。

MAC和PHY一般采用MII或者RMII标准接口,大概原理是将并行高低电平数据配合时钟信号传递给PHY。

PHY有好多种,接RJ45电口的是电PHY,接光口的是光PHY,还有的高级PHY是多功能PHY,软件可配。

使用电PHY:

第一步:MAC -> 发送4bit数据通过RMII -> 电PHY。

第二步:电PHY重新编码,附加1bit变成5bit,目的是在每个4bit块中必然包含跳变用来同步差分时钟,还有个目的是为了电平衡。

第三步:电PHY用MLT-3,三电平调制,发送给变压器。

第四步:信号经变压器隔离后发送至RJ45线缆上。


3、100BASE-FX以太网

快速光以太网,采用一对光纤传输,电路设计上,情况与快速电以太网相似,使用光PHY。

使用光PHY+SFP情况:

第一步:MAC -> 发送4bit数据通过RMII -> 光PHY。

第二步:光PHY重新编码,附加1bit变成5bit。

第三步:光PHY将5Bit数据以差分信号发送给SFP。

第四步:SFP将差分信号一对一转换成亮灭光信号发送至光纤上。


3、1000BASE-T以太网

千兆电以太网,采用RJ45接口双绞线传输,使用全部4对双绞,2对收,2对发,8b/10b编码,4D-PAM5调制。

结构与快速电以太网基本相同。

MAC与电PHY采用GMII或者RGMII接口,原理与MII和RMII相似,只是带宽和速度有差异。另外还有SGMII,这个是串行。

使用千兆电PHY:

第一步:MAC -> 发送8bit数据通过RGMII -> 电PHY。

第二步:电PHY重新编码,附加2bit变成10bit。

第三步:电PHY用4D-PAM5,5电平调制,发送给变压器。

第四步:信号经变压器隔离后发送至RJ45线缆上。


4、1000BASE-X

千兆光以太网,按波长长短和方式,细分为1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-CX、1000BASE-ZX等,使用2对光纤,光纤分淡漠和多模,1芯收,1芯发,8b/10b编码,发光亮灭调制。

MAC与光PHY采用GMII或者RGMII接口,并行传送数据,带宽为1.25Gbps,多出来的0.25Gbps是编码时每8b附加2b而多出来的25%开销。MAC与光PHY采用SGMII接口时,采用串行差分信号传送数据,SGMII采用8b/10b编码。

使用千兆光PHY:

第一步:MAC -> 发送8bit数据通过GMII或RGMII -> 光PHY。

第二步:光PHY重新编码,附加2bit变成10bit。

第三步:光PHY将10Bit数据以差分信号发送给SFP。

第四步:SFP将差分信号一对一转换成亮灭光信号发送至光纤上。


问题:使用SGMII接口时,MAC已经使用8b/10b编码传送,那可不可以直接接入SFP进行光传输呢?

可以。但是这样做的话,对另一端也有限制。

光PHY除了传输外,还有有自协商等功能,如果直接接入的话,就是楞发楞收,如果对过也是这样的模式的话,是可以通信的。


5、LVDS和SERDES

两者都是以高速数据通信为目的的数字接口电路,实际应用上很容易出现这种需求:

需要高速远程传送数据,现有可用电路接口为LVDS或者SERDES,比如采用的是主流FPGA,预想采用光纤为介质传输。

应对这种需求采用方案可以是

1.通过光以太网传输

好处:标准,应用广泛,坑少,调试方便,可接入交换网络共享带宽和进行中继。

限制:带宽固定,额外的MAC和PHY电路。

2.非标协议裸传

好处:成本低、直接、方便、粗放、不受带宽限制。

限制:只有接收者明白你的协议。自行研发通信协议,解决传输信号时钟等问题。


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