背板以太网38-50GBASE-KR(六)

追宇星空

发布于 2024-11-14 17:58:12

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发布于 2024-11-14 17:58:12

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50GBASE-KR(C137)

PMD（C137）

支持PMD C136.8.11训练控制功能；

支持PMD发送功能；支持PMD接收功能；

支持PMD信号检测功能[全局和基于Lane]；

支持PMD发送关闭功能[全局和基于Lane]；

支持PMD本地发送错误指示功能；

支持PMD本地接收错误指示功能。

MDIO功能映射

与50GBASE-KR PMD相关的寄存器集中在C45寄存器DeviceID=1(PMA/PMD)里。下面做一个简单的介绍。

控制变量

状态变量（一）

状态变量（二）

PMD功能特性

链路框图

信号检测功能

信号检测功能用来检测Startup训练协议(IEEE 136.8.11 PMD control function)是否成功完成。当Starup训练协议使能且训练尚未完成时，信号检测变量SIGNAL_DETECT将会设置成FAIL。当Starup训练协议使能且训练成功完成后，信号检测变量SIGNAL_DETECT将会设置成OK。当Starup训练协议和EEE都强制关闭时，信号检测变量SIGNAL_DETECT将会强制设置成OK。

发送关闭功能

50GBASE-KR PMD支持EEE时，发送关闭功能（全局/lane）必需支持；

50GBASE-KR PMD不支持EEE时，发送关闭功能可选支持。

PMD控制功能（C136.8.11）

PMD控制功能产生将PMD从初始化态到信息交互态所需要的控制动作。PMD控制功能实现Startup训练协议。Startup训练协议有利于定时恢复和均衡的实现。同时通过该协议，接收器可以调谐发送方FFE均衡器参数以达到优化背板互联的电气性能。Startup训练协议通过连续交换固定长度的训练帧来实现上述效用的。

训练帧是由一系列的PAM4 Symbols组成。

训练帧格式如下

帧标记

训练帧由PAM4符号的特定序列分隔。训练帧标记是由16个连续的“3”符号组成的序列，后面是16个连续“0”符号。在控制字段、状态字段或训练图案中找不到此序列，它唯一地标识了训练帧的开始。

控制和状态域

控制字段由16位组成。状态字段由16位组成。

控制和状态字段的每个比特都作为差分曼彻斯特编码（DME）单元发送，其中每个单元的长度为8个单位间隔。此编码的具体规则如下。

a）从0到3或从3到0的转换发生在每个单元格的开头。

b）在单元格中点从0到3或从3到0的转换，即从单元格开头的转换开始的4个单位间隔，对应于逻辑1。

c）单元格中点没有转换对应于逻辑0。

控制字段在帧标记之后立即发送。状态字段在控制字段之后立即发送。在每个字段内，发送顺序是从比特15到比特0。

当接收到训练帧时，如果在控制字段或状态字段中检测到违反DME编码规则的情况，则忽略该帧中这两个字段的内容。

训练图案

训练图案是与图136-4所示结构等效的训练图案生成器的结果。

定义了一组4个PRBS生成器多项式，以在启动协议期间最小化PMD之间或PMD内物理通道之间的相关干扰。每条通道的PRBS生成器应实现表136-8中定义的4个生成器多项式中的每一个。每条通道i中使用的多项式可由identifier_i选择。每条通道的默认标识符是其通道号（例如，identifier_0的默认值是0，polynomial_0）。图136-5显示了用于identifier_i=0的PRBS生成器的示例实现。

在训练图案开始时，PRBS生成器的状态应设置为seed_i值。seed_i的默认值应为表136-8中p=i的值。全零种子无效。表136-8提供了每个标识符值p和默认种子的多项式，以及使用默认种子的每种调制和预编码模式的训练模式的前13个符号。

对于PRBS生成器的给定配置，有3种可能的训练图案。每个训练图案的构建首先将PRBS生成器的输出解复用为成对的比特{A，B}，其中A对应于PRBS生成器输出的第1、第3、第5等比特，B对应于PRBS生成器输出的第2、第4、第6等比特。每个单位间隔都有一对新的比特，这意味着PRBS生成器需要以两倍的信令速率生成比特。给定这些比特对，三种不同的训练图案对应于3种调制和预编码模式：PAM2、PAM4、带预编码的PAM4。

当调制和预编码模式设置为PAM2时，训练图案是通过仅映射A比特而导出的16382个PAM4符号序列，使得逻辑0作为0发送，逻辑1作为3发送。

当调制和预编码模式设置为PAM4时，训练图案是通过对135.5.7.1（Gray mapping for PAM4 encoded lanes）中指定的{A，B}对进行格雷编码得到的16382个PAM4符号序列。

当调制和预编码模式设置为具有预编码的PAM4时，训练图案是通过对135.5.7.1（Gray mapping for PAM4 encoded lanes）中指定的{A，B}对进行格雷编码并按照135.5.7.2（Precoding for PAM4 encoded lanes）中指定的结果进行预编码而得到的16382个PAM4符号序列。预编码器状态在每个训练图案开始时初始化为0，因此对于训练图案的第一个PAM4符号，方程（135-1）中的P（j-1）=0。

当进入PMD控制状态图的初始化状态时，调制和预编码图案设置为PAM2（见图136-7 PMD控制状态机）。

退出训练图案要求双方都使用PAM4调制，因此请求以及调制和预编码的状态都需要具有PAM2以外的值（“PAM4”或“PAM4带预编码”）。

零位填充

在训练图案之后立即发送两个“0”符号。这个0位填充确保训练帧是直流平衡的，并有助于为下一个训练帧描绘帧标记的开始。

控制域结构

控制字段的结构应如表136-9所示。

初始条件请求

初始条件请求位用于选择规定的3个预定义发射机均衡器配置（预设presets）之一。当初始条件请求比特为00时，系数选择和系数请求比特用于更新发射机均衡器配置。

调制与预编码请求

调制和预编码请求比特用于请求链路伙伴发射机发送3种训练图案格式之一。

系数选择

系数选择比特用于标识作为系数请求目标的系数。字段的值是两个系数索引的补码编码。例如，二进制值111对应于系数索引-1。

系数请求

系数请求比特用于改变由系数选择比特指定的系数的值。系数可以通过增加或减少其值或将其设置为“无均衡”来更改。“无均衡”值对于c（0）为1，对于c（-2）、c（-1）和c（1）为0。

状态域结构

状态字段的结构应如表136-10所示。

接收器就绪

接收器就绪位用于向链路伙伴发送本地接收器状态的信号。当该位为1时，表示本地接收器已完成训练并准备接收数据（local_rx_ready = true）。当该位为0时，表示本地接收器正在请求继续训练（local_rx_ready = false）。

调制和预编码状态

调制和预编码状态比特对local_tp_mode的值进行编码。

接收器帧锁定

当接收器帧锁定位设置为1时，接收器表示它已经识别出训练帧标记位置，并且处于满足规定的响应时间要求的状态。当变量training为false时，接收器帧锁应设置为0，在training和local_tf_lock都为true之前，不应设置为1。

初始状态

初始条件状态位确认从链路伙伴接收到的初始条件请求位。确认反映了136.8.11.4.1（Initial condition setting request process）中描述的程序产生的ic_sts值。

奇偶校验位

奇偶校验位根据控制字段和状态字段中的其他位计算，为这些字段创建偶数奇偶校验。奇偶校验确保发送的控制和状态字段是直流平衡的。收到时忽略此字段。

系数选择响应

系数选择响应比特确认从链路伙伴接收到的系数选择比特。当检测到系数选择比特的变化时，系数选择响应比特被更新以表示相同的系数索引。这向链接伙伴确认后续系数请求将作用于目标系数。

系数状态

系数状态比特确认从链路伙伴接收到的系数请求比特。确认反映了136.8.11.4.3（Coefficient update request process）中描述的程序产生的coef_sts值。

FFE前馈均衡器

发送功能包括可编程均衡，以补偿信道的频率相关损耗，并促进接收器处的数据恢复。每个通道上的发送均衡器的功能模型是图136-10所示的4抽头横向滤波器。

发送均衡器的状态以及发送的输出波形可以通过PMD控制功能或通过管理接口进行操纵。发送功能对链路伙伴的接收功能发出并由反向信道传达的一组命令做出响应通信路径。此命令集包括递增、递减、保持或将选定系数c（k）设置为0的指令，其中k=-2到1。此外，它还包括将所有系数设置为3个初始条件之一的命令。

作为响应，发送功能将状态信息中继到链路伙伴的接收功能。状态消息指示所选系数索引k、系数c（k）的状态（更新、未更新或处于极限）以及初始条件的状态（已更新或未更新）。

系数初始化

当系数更新状态图（图136-9）处于OUT_OF_SYNC状态或NEW_IC状态时，发送均衡器的系数应配置为表136-12中指定范围内的值（根据变量IC_req的值）。这些要求适用于初始状态为“已更新”的断言。