一文读懂光纤以太网IEEE 802.3cz-中

经纬恒润 2024-12-18 487

描述

在上文中，我们介绍了IEEE 802.3cz[1]协议提出背景，旨在定义一套光纤以太网在车载领域的应用标准，并介绍了XMII以及PCS子层的相关机制，在本篇中，将围绕IEEE 802.3cz-MultiGBASE-AU物理层的两个可选功能进行介绍。

EEE功能

节能以太网（Energy-Efficient Ethernet）是用于在网络空闲时降低设备功耗的功能，在802.3cz的定义中，链路双方可以通过PHD的PHD.CAP.LPI字段确认是否支持EEE以及该功能是否开启。

MultiGBASE-AU的EEE功能有如下特点：

仅支持Fast Wake模式，即在EEE期间采用与正常模式下相同的速率、调制方式传输信号。
不进行RS-FEC编码，缺失的220bit通过将20bit的PHD子模块额外重复11次进行补齐。

PCS子层在EEE过程中产生的CodeWord由特定65B字符组成，分为LPI refresh及LPI wake两种。
节点通过将PHD的PHD.CAP.LPI字段设置为1开启该功能，将正常传输模式的Codeword的最后一个65B block设置为控制字符/LI/，即可进入LPI模式。在LPI模式中，需要持续发送LPI refresh维持状态。

需要退出LPI模式时，需要发送LPI wake进行唤醒。

OAM功能

OAM的全称是Operations Administration and Maintenance，其功能是传递节点状态、性能等信息。在802.3cz的定义中，链路双方可以通过PHD的PHD.CAP.OAM字段确认是否支持OAM以及该功能是否开启。

在功能开启的情况下，MultiGBASE-AU的OAM消息提供了一种链接到链路伙伴Station Management Entity（STA）的可靠交换机制，可以通过PHD中的相关字段完成消息的交换与确认，消息的具体内容会通过MDIO写入对应的PCS寄存器供STA读取。在功能关闭的情况下，所有OAM相关的字段会默认填充为0。

除了确认功能状态的PHD.CAP.OAM字段外，OAM相关的字段主要分为两部分，MSGT、MERT和PHYT主要用于消息的交互确认过程，DATA0-8主要用于传输用户自定义的OAM信息。由于OAM DATA的内容完全由用户自定义，本篇将着重讲解OAM的交互和确认过程。

初始化后，所有的参数重置为0。
TX_REQ是一个用于指示本地STA是否要发送OAM消息的参数，要发送新的OAM消息时，会将TX_REQ置为1，并将OAM.MSGT反转，标志一条新的OAM消息发送。OAM发送完成后需要将TX_REQ重新置为0，进入等待阶段。
链路伙伴的PHY接收到PHD后，会检测MSGT字段，当检测到MSGT与上一条不同时，标志接收到新的消息，会将MSGT和对应的OAM data写入寄存器，并将MSGT的值写入PHYT中，通过PHD发送，告知PHY已收到OAM消息。
链路伙伴的STA读取寄存器中的OAM data后，会将本条信息的MSGT写入MERT中，通过PHD发送，告知STA已读取OAM消息。
本地PHY解析链路伙伴发送的PHD，退出等待阶段，开始下一条OAM消息的发送。

根据802.3cz的定义，进入等待阶段后，等待对方发送的PHYT与自己发送的MGST相等即可发送下一条OAM消息，不需要等待STA的确认，因此信息的交互过程也可以如下图所示：

结语

以上便是介绍的MultiGBASE-AU物理层中两个可选功能的全部机制及内容，可以根据需求开启或关闭这两个功能。上文中提到了PHD的校验，这部分功能是如何实现的？PMD子层是如何将电信号转换为光信号的？敬请关注下期：一文读懂光线以太网IEEE802.3cz-下。

经纬恒润作为OPEN联盟会员和AUTOSAR联盟的高级合作伙伴，长期为国内外各大OEM和供应商提供涵盖TCP/IP、SOME/IP、DoIP、AVB、TSN、DDS等技术领域的设计和测试咨询服务，积极研发和探索车载网络前沿技术的工程应用。通过多个项目的实践经验，已建立了高质量、本土化的设计与测试一体化解决方案，为整车网络架构提供可靠支持。

参考文献

[1] IEEE, 802.3cz-2023, " IEEE Standard for Ethernet, Amendment 7: Physical Layer Specifications and Management Parameters for Multi‐Gigabit Glass Optical Fiber Automotive Ethernet ", 2023.

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