铜缆以太网22

40G-CR4/100G-CR10 (C85)

PMA（C83）(一)

概述

范围

本条款规定了物理介质连接子层（PMA），该子层是40GBASE-R和100GBASE-R两个物理层实现系列（40Gb/s和100Gb/s）所共有的。PMA允许PCS以独立于介质的方式与一系列物理介质连接。40GBASE-R PMA可以支持任何40Gb/s PMD。100GBASE-R PMA可以支持任何100 Gb/s PMD，但不提供100GBASE-KP4 (比较特殊的一种100G PHY)的PMD服务接口。术语40GBASE-R和100GBASE-R通常用于指代使用本条款中定义的PMA的物理层。

40GBASE-R和100GBASE-R可以扩展到支持任何全双工介质，只需要PMD符合适当的PMA接口。

40GBASE-R和100GBASE-R PMA的输入接口是以抽象的方式定义的，并不意味着任何特定的实现。40GBASE-SR4、40GBASE-LR4和100GBASE-SR10 PMD（称为XLPPI和CPPI）的PMD服务接口的可选物理实例化在附件86A中进行了定义。对于40GBASE-R PMA，连接PMA子层的电气接口（称为XLAUI）在附件83A(XLAUI)和附件83B(C2M XLAUI)中进行了定义。对于100GBASE-R PMA，连接PMA子层的电气接口（称为CAUI-n）在附件83A(CAUI-10)、附件83B(C2M CAUI-10)、附件83D(CAUI-4)和附件83E(C2M CAUI-4)中进行了定义。

功能汇总

以下是PMA在发射和接收方向上实现的主要功能的总结：

a） 使PCSL格式的信号适应适当数量的抽象或物理通道。

b） 提供每个输入通道的时钟和数据恢复。

c） 提供比特级多路复用。

d） 提供时钟生成。

e） 提供信号驱动器。

f） 可选地提供往返于PMA服务接口的本地环回。

g） 可选地提供往返PMD服务接口的远程环回。

h） 可选地提供测试图案生成和检测。

i） 容忍偏斜变化。

此外，PMA在接收方向上提供接收链路状态信息。

子层位置

一种实现可以使用一个或多个PMA子层来使PCS通道的数量和速率适应PMD通道的数量和速率。所需的PMA子层的数量取决于特定实现的功能划分。下图展示了一个示例。此示例说明了使用与PCS分离的FEC设备可能产生的分区。图中所示的示例可以用4个可寻址实例来实现：MMD 8寻址最低的PMA子层（请注意，这不能与PMD共享MMD 1，因为它们不是打包在一起），MMD 9寻址FEC下方，XLAUI/CAUI-4上方的PMA子层，MMD 10寻址FEC上方XLAUI/CAEI-10下方的PMA子层，MMD 11寻址最靠近PCS的PMA子层别。

附件83C中说明了其他示例。每个PMA将PCSL从p个PMA输入通道映射到Tx方向上的q个PMA输出通道，并从q个PMA输入通道映射到Rx方向上的p个PMA输出通道。

唯一PMA（RS-FEC）

唯一CAUI-10（RS-FEC）

唯一PMA（无FEC）

XLAUI/CAUI-4（无FEC）

光模块接口（无FEC）

CAUI-4 with SC-FEC

管理数据输入/输出（MDIO）可管理设备（MMD）地址1、8、9、10和11可用于寻址PMA子层的多个实例。如果最靠近PMD的PMA子层与PMD封装在一起，则它与PMD共享MMD 1。如果PMD服务接口在物理上被实例化为nPPI，则最接近PMD的PMA子层将被寻址为MMD 8。可以实现和寻址PMA子层的更多可寻址实例，每个实例都通过芯片到芯片接口与较低的可寻址实例分开，将MMD地址分配给PMA，从PMD向PCS按数字顺序递增。

PMA的输入通道数和输出通道数总是PCSL数量的因数。对于支持40GBASE-R PMD的PMA子层，PCSL的数量为4，对于支持100GBASE-R PMD的PMA子层，PCSL的数量为20。

以下指南适用于PMA的划分：

a）子层间服务接口用于PMA、FEC和PMD服务接口，支持具有可选FEC和多个PMA子层的灵活架构。

1） 此接口的实例只能连接具有相同数量通道的服务接口，其中通道以相同的速率运行。

b） XLAUI和CAUI-n是两个相邻PMA子层之间连接的物理实例。

1） 作为一个物理实例，它定义了电气和定时规范，并要求接收重新定时功能

2） XLAUI是一个10.3125 GBd × 4的通道物理实例化的40 Gb/s连接

3） CAUI-10是相应100 Gb/s连接的10.3125 GBd × 10的通道物理实 例化

4） CAUI-4是各自100 Gb/s连接的25.78125 GBd × 4的通道物理实例 化

c） 抽象子层间服务接口可以物理上实例化为XLAUI或CAUI-n，使用相关的PMA映射到适当数量的通道。

d） 可选测试图案生成、可选测试图案检测、可选本地环回和可选远程环回 的机会取决于PMA子层的具体位置。

e） PHY中至少需要1个PMA子层。

f） 最多4个PMA子层可作为MDIO MMD寻址。

PMA接口

40GBASE-R和100GBASE-R信号的所有PMA变量都基于适用于所有输入/输出通道计数和每个发送方向的比特多路复用功能的通用规范。每个发送方向都采用一个或多个这样的比特多路复用器，以从适当数量的输入通道适应适当数量的输出通道。

从概念上讲，PMA比特复用器通过从m个PMA输入通道中解复用PCSL并将其再复用到n个PMA输出通道中，在一个发送方向上运行。

下图提供了PMA的功能框图。PMA的参数包括以下内容：

--支持聚合速率（40GBASE-R或100GBASE-R）。

--每个方向上的输入和输出通道数量。

--PMA是否与物理实例化的接口（上面或下面的XLAUI/CAUI-n，或者下面的PMD服务接口）相邻。

--PMA是否与PCS相邻（或者当FEC与PCS相邻时，PMA是否与FEC相邻）。

--PMA是否与PMD相邻。

PMA服务接口

40GBASE-R和100GBASE-R的PMA服务接口是子层间服务接口的实例。

PMA服务接口原语总结如下：

PMA: IS_UNITDATA_i .request（tx_bit）

PMA: IS_UNITDATA_i .indication（rx_bit）

PMA: IS_SIGNAL .indication（SIGNAL_OK）

对于在PMA服务接口处具有p个通道的PMA，原语定义为i=0到p-1。

如果PMA客户端是PCS或BASE-R FEC子层，则PMA（或PMA客户端）以PCSL的标称信令速率向PMA客户端（或PMA）连续发送4个（40GBASE-R）或20个（100GBASE-R）并行比特流。如果PMA客户端是100GBASE-R RS-FEC子层，则PMA连续向PMA客户端（或PMA）发送4个并行比特流，每个比特流为25.78125 GBd。

如果PMA客户端是另一个PMA，对于支持40GBASE-R PMD的PMA，PCSL数量z=4，对于支持100GBASE-R PMD的PMA来说，PCSL的数量z=20。具有p个输入通道的PMA在其每个输入通道上以z/p倍于PCSL速率接收比特。即使所有通道都来自同一同步源，每个通道上接收到的比特之间也可能存在偏斜，因此每个通道上的比特到达是独立的。

在Tx方向上，如果通过物理实例化接口（XLAUI/CAUI-n）接收到来自PMA: IS_UNITDATA_i .request原语的比特，则在接收该比特的通道上恢复时钟和数据。该比特通过PMA路由到输出通道，该过程可以从输入中解复用PCSL，执行必要的缓冲以容忍输入通道之间的偏斜变化，并将PCSL多路复用到输出通道。使用inst: IS_UNITDATA_k .request（k不一定等于i）原语在输出通道上将该位发送到下面的子层。

在Rx方向上，当从PMA下方的子层接收来自每个输入通道的数据时，该子层具有被路由到PMA服务接口处的特定输出通道的PCSL，并且填充缓冲区以允许容忍输入通道之间可能出现的偏斜变化，PCSL从输入通道中解复用，重新复用到输出通道，并且比特通过PMA: IS_UNITDATA_i .indication原语在每个输出通道上发送到PMA客户端。

PMA: IS_SIGNAL .indication原语是通过一组信号指示逻辑（SIL）生成的，该逻辑根据从下一个子层收到的inst: IS_SIGNAL .indication报告信号健康状况，在所有输入通道上从下一子层接收数据，填充缓冲区以适应偏斜变化，并在所有输出通道上将比特发送到PMA客户端。当满足这些条件时，通过PMA: IS_SIGNAL .indication原语发送到PMA客户端的SIGNAL_OK = OK。否则，SIGNAL_OK = FAIL。

如果支持具有深度睡眠模式选项的可选节能以太网（EEE）功能，则子层间服务接口包括4个额外的原语，定义如下：

IS_TX_MODE .request

IS_RX_MODE .request

IS_ENERGY_DETECT .indication

IS_RX_TX_MODE .indication

IS_TX_MODE .request原语用于将PCS LPI发送功能的状态传达给PHY中的其他子层。IS_RX_MODE .request原语用于将PCS LPI接收功能的状态传达给PHY中的其他子层。IS_RX_TX_MODE .indication原语用于将RX_TX_MODE参数的状态从PMA传递给其他子层，该参数反映了链路伙伴的TX_MODE参数推断的状态。IS_ENERGY_DETECT .indication原语用于通知PMD在一段时间的静止后检测到接口上的能量返回。

具有可选节能以太网（EEE）功能和深度睡眠模式选项的物理实例化服务接口可能会进入低功耗状态，以在低链路利用率期间节约能源。在入口方向上支持向低功率状态转换的能力由register 1.1.9 (PMA Ingress AUI Stop Ability, PIASA)指示，在出口方向上由register 1.1.8 (PMA Egress AUI Stop Ability, PEASA)指示。register 1.7.9 (PMA Ingress AUI Stop Enable, PIASE)在入口方向上启用向低功率状态的转换，register 1.7.8 (PMA Egress AUI Stop Enable, PEASE)在出口方向上启用转换。除非接口另一侧的相应能力位也被宣称，否则系统不应宣称接口的启用位。如果PIASE位为TRUE，则当AUI_tx_mode为QUIET时，PMA可以在入口AUI的物理实例化上禁用发射器。如果PEASE位为TRUE，则当tx_mode为QUIET时，PMA可以在出口AUI的物理实例化上禁用发射器。

PMA下层服务接口

由于该架构支持用于各种PMD通道计数和设备分区的多个PMA子层，因此PMA下方可能会出现几个不同的子层，包括FEC、PMD、或另一个PMA。变量inst表示PMA下方出现的任何子层（例如，另一个PMA、FEC或PMD）。

PMA下面的子层提供给PMA的服务接口原语总结如下：

inst: IS_UNITDATA .request（tx_bit）

inst: IS_UNITDATA .indication（rx_bit）

inst: IS_SIGNAL .indication（SIGNAL_OK）

服务接口的通道数量q与PMA预期的通道数量相匹配。inst: IS_UNITDATA_i原语是为PMA下方服务接口的每个通道i=0到q-1定义的。请注意，如果接口是物理实例化的（例如XLAUI/CAUI-n或nPPI），则定义了服务接口的电气和时序规范，否则仅抽象地指定了服务接口。PMA和下面的子层之间的接口由q个数据发送通道和一个状态组成，该状态指示PMA下面的子层发送的信号良好。

在Tx方向上，当通过PMA: IS_UNITDATA_i .request原语从PMA服务接口处的PMA客户端的每个输入通道接收数据时，该接口具有路由到此输出通道的PCSL，并且填充缓冲区以允许容忍来自PMA客户端的输入通道之间可能出现的偏斜变化，PCSL从输入通道解复用，重新复用到输出通道，比特通过每个输出通道发送到PMA下方的子层。

在Rx方向上，如果通过物理实例化的接口（XLAUI/CAUI-n或nPPI）接收到比特，则在接收比特的通道上恢复时钟和数据。该比特通过PMA路由到朝向PMA客户端的输出通道，该过程可以从输入中解复用PCSL，执行必要的缓冲以容忍输入通道之间的偏斜变化，并将PCSL复用到输出通道，最后在PMA服务接口上使用PMA: IS_UNITDATA_k .indication（k不一定等于i）原语将输出通道上的比特发送到PMA客户端。