铜缆以太网1-概述

追宇星空

发布于 2025-02-05 17:24:43

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铜缆以太网概述

铜缆以太网（Direct Attach Copper，简称DAC）是一种用于数据中心和高性能计算环境中的高速数据发送解决方案。它通过使用铜质电缆而非光纤来连接网络设备，如服务器、交换机和存储系统，实现短距离内的数据通信。铜缆以太网DAC通常采用标准的以太网接口，如SFP+、QSFP+或QSFP28，提供从10Gbps到100Gbps甚至更高的数据发送速率。

与光纤相比，铜缆以太网DAC在成本、灵活性和易用性方面具有显著优势。由于铜缆的制造和维护成本较低，因此DAC成为了经济高效的短距离连接选择。此外，铜缆的弯曲半径较小，易于布线和管理，减少了安装和操作的复杂性。然而，铜缆的信号衰减和干扰敏感性限制了其发送距离，通常适用于10米以内的连接。

铜缆以太网DAC内部集成了收发器芯片，能够将电信号转换为适合铜质电缆发送的信号，并在接收端进行解码。这种集成设计简化了连接过程，消除了对外部光模块的需求，进一步降低了成本并提高了系统的可靠性和性能。

总之，铜缆以太网DAC是一种高效、经济且易于部署的短距离数据发送解决方案，广泛应用于数据中心内部的设备互连，满足了现代计算环境对高带宽和低延迟连接的需求。

铜缆以太网支持1000 Mb/s, 10 Gb/s, 25 Gb/s, 40 Gb/s, 50 Gb/s, 100 Gb/s, or 200 Gb/s的全双工操作。支持如下的物理层标准：

--1000BASE-CX，单通道1 Gb/s运行

--10GBASE-CX4，用于在4个通道上以10Gb/s的速度运行

--25GBASE-CR和25GBASE-CR-S，用于单通道上的25Gb/S操作

--40GBASE-CR4，用于在4个通道上实现40 Gb/s的操作

--50GBASE-CR，用于单通道50 Gb/s操作

--100GBASE-CR10，适用于10个通道上的100 Gb/s操作

--100GBASE-CR4，可在4个通道上实现100 Gb/s的操作

--100GBASE-CR2，用于通过2个通道实现100 Gb/s的操作

--200GBASE-CR4，用于4个通道上的200 Gb/s操作

铜缆以太网支持C73自协商机制(1000BASE-CX和10GBASE-CX4不支持C73自协商)。

铜缆以太网可选地支持节能以太网EEE。

OSI参考模型

RS子层和xGMII接口

RS子层（将MAC侧的串行数据转换成PHY侧的并口数据）和xMII接口用于MAC子层与PHY层之间的互联。（C35用于RS和GMII，C46用于RS和XGMII，C106用于RS和25GMII，C81用于RS、XLGMII和CGMII，C132用于RS和50GMII，C117用于RS和200GMII）。

管理接口

铜缆以太网支持基于C45的MDIO寄存器接入方式。

物理层信号系统

铜缆以太网扩展了1000BASE-X物理层信令系统系列，包括1000BASE-CX。该实施例规定了信号以1Gb/s的速度运行在两对差分受控阻抗的铜缆上（一对用于发射，一对用于接收）。该系统采用C36中定义的1000BASE-X PCS和PMA。1000BASE-CX PMD的定义详见C39。

铜缆以太网扩展了10GBASE-X物理层信令系统系列，包括10GBASE-CX4。该实施例针对于10GBASE-CX4的XAUI进行了扩展。它规定了信号以2.5Gb/s的速度运行在8对差分受控阻抗的铜缆上（4对用于发射，4对用于接收）。该系统采用C48中定义的10GBASE-X PCS和PMA。10GBASE-CX4 PMD的定义详见C54。

铜缆以太网指定了25GBASE-CR和25GBASE-CR-S。25GBASE-CR实施例采用C107定义的PCS、C74定义的BASE-R FEC、C108定义的RS-FEC、C109定义的PMA和C110定义的PMD。该实施例规定了信号以25Gb/s的速度运行在两对差分受控阻抗的铜缆上（一对用于发射，一对用于接收）。25GBASE-CR-S实施例采用C107定义的PCS、C74定义的BASE-R FEC、C109定义的PMA和C110定义的PMD。该实施例规定了信号以25Gb/s的速度运行在两对差分受控阻抗的铜缆上（一对用于发射，一对用于接收）。

铜缆以太网指定了40GBASE-CR4。该实施例规定了信号以10Gb/s的速度运行在8对差分受控阻抗的铜缆上（4对用于发射，4对用于接收）。该系统采用C82中定义的PCS、C74定义的BASE-R FEC、 C83中定义的PMA和C85定义的PMD。

铜缆以太网指定了100GBASE-CR10。该实施例规定了信号以10Gb/s的速度运行在20对差分受控阻抗的铜缆上（10对用于发射，10对用于接收）。该系统采用C82中定义的PCS、C74中定义的BASE-R FEC、C83中定义的PMA和C85定义的PMD。

铜缆以太网指定了100GBASE-CR4。该实施例规定了信号以25Gb/s的速度运行在8对差分受控阻抗的铜缆上（4对用于发射，4对用于接收）。该系统采用C82中定义的PCS、C91中定义的RS-FEC、 C83中定义的PMA和C92定义的PMD。

铜缆以太网指定了50GBASE-CR、100GBASE-CR2和200GBASE-CR4。50GBASE-CR实施例采用C133定义的PCS、C134定义的RS-FEC、C135定义的PMA和C136定义的PMD。该实施例规定了信号以50Gb/s的速度(25GBaud PAM4编码)运行在两对差分受控阻抗的铜缆上（一对用于发射，一对用于接收）。100GBASE-CR2实施例采用C82定义的PCS、C91定义的RS-FEC、C135定义的PMA和C136定义的PMD。该实施例规定了信号以50Gb/s的速度(25GBaud PAM4编码)运行在4对差分受控阻抗的铜缆上（2对用于发射，2对用于接收）。200GBASE-CR4实施例采用C119定义的PCS(包括RS FEC)、C120定义的PMA和C136定义的PMD。该实施例规定了信号以50Gb/s的速度(25GBaud PAM4编码)运行在8对差分受控阻抗的铜缆上（4对用于发射，4对用于接收）。

常见接口形态

铜缆以太网PMDs关联层次

M表示强制项目，O表示可选项目。

自协商

自协商提供了一种链路双方互相检测彼此能力的机制，并且最终双方选择一种彼此都支持的最高的能力作为实际的工作模式。铜缆背板自协商相对于C28双绞线自协商而言修改了定时器参数以达到自协商快速收敛的目的。铜缆自协商的规则定义于C73（后续会详细介绍）。

延迟约束

MAC Pause帧的流控机制（设置Pause_quata, 单位为512 bit time）需要知道MAC子层、MAC控制子层和PHY层的传播时延的最大值(网络设计人员同样需要获知各种类型的铜缆以太网的延迟参数上限值以达到合理设计网络拓扑的目的)。各型铜缆以太网延迟约束值见下表。Bit time指的是该型PMD在MAC层1比特数据的发送时间。

1000BASE-CX