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【以太网硬件二】802.3标准里有哪些内容?

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IEEE 802.3规范主要说明了OSI参考模型物理层(1)和链路层(2)的信道访问机制,即MAC媒体访问控制与PHY物理层功能,并未包含LLC子层。LLC子层的标准定义则位于802.2中。如图所示百兆电口以太网信道与OSI参考模型的对照:

图1 百兆电口以太网信道与OSI参考模型

上图中MAC和PHY各子层的功能如下:

MDI(Medium Dependent Interface, 媒体相关接口):建立物理信号、传输介质与物理设备间的机械和电气联系机制。

PMD(全称Physical Medium Dependent)子层位于MDI之上,并对媒体传输进行处理和管理。该子层负责处理与媒体传输相关的接口,并完成线路编码任务,并采用基于NRZ技术实现的1000base-X总线。

PMA(Physical Medium Attachment, 物理介质附加)子层:主要承担传递与接收操作,并且能够定期重置或恢复数据;同时支持串行和解串通信功能。

PCS(Physical Coding Sublayer)主要负责将数据二进制位编码为适合物理介质传输的码组。

MII(媒介无关接口):MAC与物理层间的MII协议允许多种速率下的不同数据终端设备在同一个系统中协同工作。

RS(Reconciliation Sublayer,协调子层):提供MII信号到MAC层的映射。

MAC子层主要承担物理层数据的转发工作,并强调其与媒介无关的特点。具体实施了数据封装工作(包括分组编码、地址标注、异常帧检测)以及 medium access control (冲突检测与延迟管理)。

802.3最新版为2018版,共有8个section,126个clause,120个annex,共5600页。大体内容如下:

表1 802.3标准内容分布

分区 章节 描述
Section1 8-20章 10M以太网
Section2 21-33章 100M以太网
Section3 34-43章 1000M以太网
Section4 44-55章 10G以太网
Section5 56-77章 用户接入网
Section6 78-79章 节能以太网
Section6 80-95章 40G/100G以太网
Section7 96-104章 单对以太网SPE和数据线供电PoDL
Section7 105-115章 25G以太网(40G电口)
Section8 116-124章 200G/400G以太网
Section8 125-126章 2.5G/5G以太网

标准中各种以太网类型的基本构成大抵相同,并都围绕着物理层与数据链路层的技术规范展开。包括RS、MII等技术参数。此外还包含一些额外特性。如下图所示:

图2 标准章节内容

下表列出了所有章节的大纲,方便查阅标准时间表快速定位到相应的章节。

表2 802.3标准章节目录

Section Clause

Section ONE包含第1章至第20章、附录A至H以及附录4A。

| Section TWO
包含第21章至第33章,并附录22A至33A. | 第二十一章:介绍100 Mb/s基带网络——其典型实现为100BASE-T. |

第二十二章:阐述调和子层(RS)与介质无关接口(MII).
第二十四章:详细说明物理编码子层(PCS)与物理介质连接子层(PMA),以及基带介质——其典型配置为100BASE-X.
第二十五章:探讨物理介质相关子层(PMD)与基带介质——其典型应用为100BASE-TX.
第二十六章:分析物理介质相关子层(PMD)与基带介质——其典型技术为100BASE-FX.
第二十七章:涉及100 Mb/s基带网络中的中继单元.
第二十八章:研究双绞线自动协商的物理层连接信号.
第二十九章:深入探讨100BASE-T网络的技术要点.
第三十章:讨论系统管控措施.
第三十一章:解析MAC控制机制.
第三十二章:“ PCS 和 PMA 以及 基带介质”这一部分——其典型实例为104 BASE-T2.
第三十三章:“利用 MDI 实现 数据 终端 设备供电”的技术方案.

Section THREE
包含第34章至第43章的内容, 其中附录包括36A至43C部分.

Section FOUR 覆盖第44至第55章的内容,并包含附录中的部分。
第四十四章 聚焦于10 Gb/s基带网络的技术解析
第四十五章 探讨数据输入输出接口(MDIO)的功能特性
第四十七章 XGMII扩展子层(XGXS)在介质连接中的应用
第四十八章 PCS与PMA结合应用在10GBASE-X架构中
第四十九章 采用64B/66B编码方案的PCS在10GBASE-R标准中得到广泛应用
第五十章 WAN接口子层(WIS)主要应用于宽带接入网络中的10GBASE-W技术
第五十一章 详细介绍了PMA的相关技术参数设置
第五十二章 PMD与基带介质结合应用支持S、L、E等多种协议标准
第五十三章 进一步扩展了对LX型协议的支持范围
第五十四章 CX4型协议成为当前研究重点之一
第五十五章 综合应用PCS、PMA及基带介质实现T型技术突破

Section FIVE 包含第56章至77章的内容,并附有57A至76A系列附录

Section SIX 包含第78章至第95章,并附录83A至93A。
第七十八章:节能以太网(EEE)的发展与应用。
第七十九章:IEEE 802.3 链路层发现协议(LLDP)涉及类型、长度和值(TLV)信息。
第八十一章:调和子层(RS)在40Gb/s及更高速率介质上的应用。
第八十二章:物理编码子层(PCS)采用64B/66B编码方案。
第八十三章:物理介质连接子层(PMA)的技术规范及其典型实现。
第八十四章:物理介质相关子层(PMD)与基带介质之间的接口设计。
第八十五章:40Gb/SR4与100Gb/SR10基带介质的兼容性分析。
第八十六章:40Gb/SR4与100Gb/SR10技术在光传输系统中的应用前景。
第八十七章:基于40Gb/LR4与40Gb/ER4的高密度数据传输方案研究。
第八十八章:100Gb/LR4与100Gb/ER4技术在现代通信系统中的重要性。
第九十章:以太网对事件同步协议的支持体系完善情况报告。
第九十一章:100Gb/SR-RE-FEC纠错技术对网络性能的影响评估。
第九十二章:基于100Gb/CRR型基带介质的技术创新探索。
第九十三章:针对100Gb/KR型基带介质的技术规范制定过程分析。
第九十四章:整合PMA、PMD及基带介质技术实现全速段无缝衔接方案设计报告。
第九十五章:“1+N”扩展架构及其在高速光接入网中的应用研究综述

| Section SEVEN
包含第96章第115章,附录97A115A。 | 第九十六章:物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)与基带介质——典型:100BASE-T1 |

第九十七章:物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)与基带介质——典型:1000BASE-T1
第九十九章:MAC融合子层
第一百章:物理介质相关子层(PMD)、同轴线缆介质的分布式网络——典型:10GPASS-XR
第一百零一章:调和子层(RS)、物理编码子层(PCS)与EPoC的物理介质连接
第一百零二章:EPoC 物理层链路
第一百零三章:EPoC的多点MAC控制
第一百零四章:单平衡的双绞线以太网数据线供电
第一百零五章:25 Gb/s 网络介绍
第一百零六章:调和子层(RS)与25 Gb/s 的介质无关接口(25GMII)
第一百零七章:物理编码子层(PCS)的64B/66B编码——典型:25GBASE-R
第一百零八章:25GBASE-R物理层中的RS前向纠错子层(RS-FEC)
第一百零九章:物理介质连接子层(PMA)——典型:25GBASE-R
第一百一十章:物理介质相关子层(PMD)与基带介质——典型:25GBASE-CR、25GBASE-CR-S
第一百一十一章:物理介质相关子层(PMD)与基带介质——典型:25GBASE-KR、25GBASE-KR-S
第一百一十二章:物理介质相关子层(PMD)与基带介质——典型:25GBASE-SR
第一百一十三章:物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)与基带介质——典型:25GBASE-T、40GBASE-T
第一百一十四章:物理介质相关子层(PMD)与基带介质——典型:25GBASE-LR、25GBASE-ER
第一百一十五章:物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)、物理介质相关子层(PMD)——典型:1000BASE-RHA、1000BASE-RHB、1000BASE-RHC

Section EIGHT 包含第116章至第126章的内容,并附有119A至120E的附录。

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