铜缆以太网5-1000BASE-CX(四)

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发布于 2025-02-25 15:59:57

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1000BASE-CX (C39)

PMD (C39)

服务接口

以下详细说明了1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE-CX PMD提供的服务。这些PMD子层以抽象的方式描述，并不意味着任何特定的实现。应当注意，这些服务基于ANSI INCITS 230-1994（FC-PH）中定义的类似接口。PMD服务接口支持PMA实体之间编码的8B/10B字符的交换。PMD将编码的8B/10B字符与适用于指定介质的信号进行转换。

定义了以下原语：

PMD_UNITDATA.request

PMD_UNITDATA.indication

PMD_SIGNAL.indication

PMD_UNITDATA.request

该原语定义了从PMA到PMD的数据发送（以编码的8B/10B字符的形式）。PMD_UNITDATA.request（tx_bit）发送的数据是一个连续的编码8B/10B字符序列。tx_bit参数可以取两个值之一：1或0。PMA以标称1.25GBd的信令速度连续向PMD发送适当的编码8B/10B字符，以便在介质上发送。收到此原语后，PMD将指定的编码8B/10B字符转换为MDI上的适当信号。

PMD_UNITDATA.indication

该原语定义了从PMD到PMA的数据发送（以编码的8B/10B字符的形式）。PMD_UNITDATA.indication（rx_bit）所传达的数据是一个连续的编码8B/10B字符序列。rx_bit参数可以取两个值之一：1或0。PMD连续向PMA发送与从MDI接收到的信号相对应的编码8B/10B字符。PMD子层未指定客户端接收此原语的效果。

PMD_SIGNAL.indication

该原语由PMD生成，用于指示从MDI接收到的信号的状态。PMD_SIGNAL.indication（SIGNAL_DETECT）SIGNAL_DEDET参数可以取以下两个值之一：OK或FAIL，表示PMD是否在接收器处检测到光（OK）或未检测到（FAIL）。当SIGNAL_DETECT = FAIL时，rx_bit未定义，但基于PMD_UNITDATA.indication的后续操作（如有必要）将rx_bit解释为逻辑0。SIGNAL_DETECT = OK并不保证rx_bit良好。质量较差的链路可能无法为SIGNAL_DETECT=OK指示提供足够的光线，但仍然不符合10-12 BER的目标。PMD生成此原语以指示SIGNAL_DETECT值的变化。PMD子层未指定客户端接收此原语的效果。

功能规格

1000BASE-CX PMD根据服务接口定义执行3个功能，即发送、接收和信号检测。（不支持PMD C72.6.10训练控制功能）。

发送功能

PMD发送功能应将PMD服务接口消息PMD_UNITDATA.request（tx_bit）请求的比特发送给MDI。差分高信号T+减去差分低信号T-（差分电压）的输出电压为正值时，对应于tx_bit = 1。

接收功能

PMD接收功能应使用PMD服务接口消息PMD_UNITDATA.indication（rx_bit）将MDI接收到的比特发送给PMD服务接口。差分高信号R+减去差分低信号R-（差分电压）的输出电压为正值时，对应于rx_bit = 1。

信号检测功能

PMD信号检测功能应使用消息PMD_Signal.indication（Signal_Detect）向PMD服务接口报告，该指示会持续发出信号。PMD_SIGNAL.indication旨在作为电信号存在的指示器。

SIGNAL_DETECT参数的值应根据表39-1中定义的条件生成。PMD接收器不需要验证是否正在接收符合要求的1000BASE-X信号。本标准对SIGNAL_DETECT参数的生成没有响应时间要求。

由于对SIGNAL_DETECT参数设置的要求，实现需要在“SIGNAL_DEDET参数设置为OK的输入信号电平”与“由于串扰、电源噪声等引起的PMD的固有噪声电平”之间提供足够的裕度。该标准允许信号检测功能的各种实现，包括响应电信号8B/10B调制幅度生成SIGNAL_DETECT参数值的实现。

电气规格

所有接口规范仅在设备的入口和出口处有效。这些点被标识为点TP2和TP3，如下图所示。规格假设所有测量都是在相对于源或目标的配对连接器对之后进行的。

TP1和TP4是标准化的参考点，供实施者用来证明组件的一致性。

PMD服务接口（TP1和TP4）的电气规格不是系统一致性测试点（这些在系统实现中不易测试）。预计在许多实现中，TP1和TP4将在1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE-CX之间通用。

所有连接的参考点是机柜法拉第屏蔽在机柜和跳线电缆屏蔽之间过渡的点TP2和TP3。如果法拉第屏蔽内存在发送线部分，则将其视为相关发送或接收网络的一部分，而不是跨接电缆组件的一部分。

发送方向

假设输出驱动器的输出电平接近TP1处测量的发射极耦合逻辑（ECL）的输出电平。发送器应符合表39-2中的规范。

对于所有链路，输出驱动器应通过发送网络transmission network与跨接电缆组件jumper cable assembly交流耦合，并在跨接电缆组件jumper cable assembly（TP2）的输入端测量输出电平，当如图39-2所示端接时，满足图39-3和图39-4的眼图要求。图39-3和图39-4中的符号X1和X2在表39-3中定义。

相对于被确定为逻辑1和0的振幅，图39-3中的归一化振幅限制被设置为允许信号过冲10%和下冲20%。表39-2（发送器电气规格）、表39-3（TP2处眼图归一化时间）和图39-4（TP2处眼图绝对值）规定了绝对发射机输出定时和幅度要求。归一化发射机输出定时和幅度要求如表39-2（发送器电气规格）、表39-3（TP2处眼图归一化时间）和图39-3（TP2处眼图归一化值）所示。图39-3（TP2处眼图归一化值）和图39-4（TP2处眼图绝对值）的发送眼图不用于响应时间和抖动规范。

图39-3和图39-4之间的关系最好用反例来解释。如果发送器逻辑1电平输出标称600 mV-ppd并过冲overshoot至900 mV-ppd，则它将通过图39-4的绝对眼图，但不会通过图39–3的归一化眼图。归一化后，该信号将有50%的过冲overshoot。这超过了归一化眼图定义的10%过冲限制。

推荐的电气发送介质接口是通过变压器或电容耦合。

注--除非另有特别说明，否则所有规范均基于差分测量。

注--TDR测量的所有时间均为记录时间。记录的时间是TDR信号发送时间的两倍。

注--发送差分偏斜是在TP2处测量的真实信号和补码信号之间的最大允许时间差（在低到高和高到低转换时）。该时间差是在真信号和补码信号的信号摆动的中点处测量的。这些是单端测量。

注--发送器振幅最大规格标识了可以传递到图39-2（平衡式测试负载）所示的电阻负载匹配中的最大p-p信号。

注--发射机振幅最小规格确定了可以传递到图39-2（平衡式测试负载）所示的电阻负载匹配中的最小允许p-p眼振幅开口eye amplitude opening。

注--归一化1是驱动逻辑1时平均振幅的振幅。归一化0是驱动逻辑0时平均振幅的振幅。

注--眼图假设仅存在时钟未跟踪的高频抖动分量恢复电路。对于该标准，抖动的下限截止频率为637kHz。

接收方向

接收器应通过位于TP3和TP4之间的接收网络与媒体进行交流耦合。接收器应满足表39-4（接收器电气规格）中列出的信号要求。表39-4（接收器电气规格）和图39-5（TP3处眼图绝对值）中列出的接收器的最小输入幅度是所有环境条件下的最坏情况规范。受限环境可能允许在较低的最小差分电压下运行，从而允许更长的运行距离。

注--除非另有特别说明，否则所有规范均基于差分测量。

注--接收器最小差分灵敏度确定了TP3处满足BER目标的最小p-p眼波振幅。

注--眼图假设仅存在时钟恢复电路未跟踪的高频抖动分量。对于该标准，抖动的下限截止频率为637kHz。

注--TDR测量的所有时间均为记录时间。记录的时间是TDR信号发送时间的两倍。

注--Through_Connection阻抗描述了通过配合连接器的阻抗公差。由于连接器技术的限制，该公差大于端接或电缆阻抗。

电缆组件规格

符合1000BASE-CX标准的跨接电缆组件应由一根连续的屏蔽平衡电缆组成，该电缆的每一端都端接一个极化屏蔽插头。当符合图39-3（TP2处眼图归一化值）和39-4（TP2处眼图绝对值）的发送信号连接到近端MDI连接器的T+/T触点时，跨接电缆组件应在触点R+/R–上提供符合图39-5（TP3处眼图绝对值）所示要求的输出信号。该跨接电缆组件应具有以下电气和性能特征如表39-6所示。跨接电缆组件可能具有集成补偿网络。

注--符合ANSI INCITS 230-1994（FC-PH）要求的跨接电缆组件可能不符合本条款的要求。

注--Through_Connection阻抗描述了通过配合连接器的阻抗公差。由于连接器技术的限制，该公差大于端接或电缆阻抗。

跨接电缆组件可能包括一个均衡器网络，以满足本条款的规范和信号质量要求（例如，TP3的接收器眼图）。均衡器不需要调整。所有包含此类电路的跨接电缆组件应标有标识跨接电缆组装的具体设计操作特性的信息。

根据IEC 61196-1，跨接电缆组件应提供2级或更好的屏蔽。

MDI规格

本条款定义了媒体相关接口（MDI）。1000BASE-CX PMD通过媒体相关接口（MDI）连接到电缆组件。

MDI连接器

应使用符合样式1和样式2要求的连接器作为PMD和电缆组件之间的机械接口。插塞连接器应用于跨接电缆组件和PHY上的插座。样式1或样式2连接器可用作MDI接口。为了限制与使用Style-1连接器的非1000BASE-CX接口的交叉插入，建议将Style-2连接器用作MDI连接器。

Style-1连接器规格

平衡跨接电缆组件的1型平衡连接器应为9针屏蔽Dsubminiature连接器，其机械配合接口由IEC 60807-3定义，引脚与图39-6中的引脚匹配，并符合本条款的信号质量和电气要求。1型连接器引脚分配如图39-6和表39-8所示。

Style-2连接器规格

2型平衡电缆连接器是8针屏蔽ANSI光纤通道2型连接器，具有IEC 61076-3-103定义的机械配合接口，其引脚与图39-7所示的引脚匹配，并符合本条款的信号质量和电气要求。

样式-1或样式-2连接器可以填充可选触点以支持其他功能。连接器组件中存在这样的触点并不意味着支持这些附加功能。

注--样式1引脚2和8（样式2引脚7和2）保留用于将这些引脚分配给电源和接地的应用。

注--样式1引脚3（样式2引脚4）保留用于将此引脚分配给故障检测功能的应用。

注--样式1引脚7（样式2引脚5）保留给将此引脚分配给输出禁用功能的应用。

交叉功能

默认的跨接电缆组件应采用如图39-9所示的交叉方式接线，每对电缆的一端连接到发射器触点，另一端连接到接收器触点。

测量要求

发送上升下降时间

上升时间是T+和T-输出之间的差分测量，负载（包括测试设备）与图39-2（平衡式发送器测试负载）所示的负载相等。测量上升沿和下降沿。100%和0%级别是发送交替K28.5字符流时出现的标准化1和0级别。一旦确定了归一化幅度，数据模式就变为连续的D21.5字符流。上升时间规范是归一化20%和80%振幅水平之间的时间间隔。

发送偏斜

发射机偏斜是在归一化50%交叉点测量的T+和T-输出之间的时间差，负载（包括测试设备）与图39-2所示的负载相等。使用2个单端探头进行测量。必须校准测试设置中的偏斜。被测设备发送连续的D21.5或K28.7数据模式。使用平均范围对数据进行平均。查看和测量这些信号之间的偏斜的一种简单方法是反转一个信号。

发送眼图（归一化和绝对）

该测试是在舱壁连接器处进行的差分测量。这种数据模式是交替的K28.5。

如果使用字符触发器，则必须在所有十位位置测量过冲overshoot /下冲undershoot百分比。该测试的负载如图39-2所示。

Through_connection阻抗

这是一种差分TDR或等效测量，必须通过配对的连接器对进行。作为测试夹具一部分的连接器的任何引入PCB走线或电缆都应提供合理的阻抗匹配，以免影响实际测量。所有TDR测量值都必须按照TDR上升时间规范进行滤波。与这些TDR测试一起使用的任何测试夹具都必须进行校准，以消除测试夹具的影响，并进行验证以产生准确的结果。阻抗Through_connection间隔从测量的阻抗超过终端限制的第一个点开始，到阻抗恢复到终端阻抗限制内并保持不变的点结束。

在此贯穿连接Through_connection间隔内，存在一个例外窗口，允许阻抗超过贯穿连接阻抗限制，最大偏差为标称链路阻抗的±33%。Exception_window从测量的阻抗首次超过Through_connection的阻抗容差限制的点开始。

电缆组件差分偏斜

进行跨接电缆对内差分偏斜测量，以确定用差分源驱动时电缆对中每根电线的偏斜或速度差。此测量需要两个配合的连接器，一个在信号源，一个位于电缆的另一端。一对匹配的互补信号（S+、S-）被驱动到连接器的T+和T-触点中。这些信号经过时间调节，从同一点开始。该测试应在跨接电缆组件的两端进行。跨接电缆对内偏斜是跨接电缆组件内激励对的R+和R-输出之间的时间差，在归一化50%交叉点测量，负载（包括测试设备）与图39-2所示的负载相等。使用两个单端探头进行测量。必须校准测试设置中的偏斜。

连续方波用于S+、S-。使用平均范围对数据进行平均。查看和测量这些信号之间的偏斜的一种简单方法是反转一个信号。差分TDR可以提供一种方便的方法来对输入信号进行时间调节。

接收器链路信号

该差分测量是在跨接电缆组件的末端通过配对连接器进行的。使用交替的K28.5字符流测量信号，并按照图39-5（TP3处眼图绝对值）要求进行测试。

近端串扰

NEXT损耗测试使用差分TDR（或等效物）进行，该TDR根据表39-6（电缆组件电气规格）中的上升时间限制（最大Tr为85ps的近端串扰）进行滤波。跨接电缆连接器的T+和T-输入被激发以创建干扰对，而受干扰对的R+和R-触点在同一连接器内进行测量。干扰器对的远端R+/R输出如图39-2（发射器测试负载）所示终止。受干扰对的R+和R-信号用与图39-2所示相当的负载（包括测试设备）终止。应按照图39-2终止受干扰对的T+和T-输入。该测试应在跨接电缆组件的两端进行。

差分TDR（时域反射）测量

差分TDR测试装置测量用阶跃输入step input驱动时从负载返回的反射波形。它是通过使用（具有指定源阻抗和上升时间的）驱动器以阶跃波形step waveform驱动被测负载而获得的。反射波形是（a）用指定的测试信号驱动时在被测器件处观察到的波形与（b）用相同的指定测试信号驱动标准测试负载时产生的波形之间的差值。从这个测量结果中，我们可以推断出被测设备的阻抗。时域反射测量的导数是基于载波carrier-based的系统中使用的S11参数测试的时域等效值。

对于1000BASE-CX跨接电缆的测量，以下测试条件适用：

a）驱动波形来自一个平衡的差分150W源，上升时间为85 ps。

b）测试设置已校准

如果驱动波形的自然差分输出阻抗不是75W，则可以通过衰减电阻焊盘将其调整到75W±5W。当驱动点电阻为100W时（如具有两个独立、对极、50W源的差分信号源的情况），良好的焊盘设计如图39-10所示，其中R1=173.2W和R2=43.3W。所有电阻器都是表面安装SMT贴片封装(不是插脚封装)，直接焊接到测试夹具上，没有中间引线或PCB走线，整个结构安装在坚固的接地平面上（在三个地方使用）。