Page 17 - 网络电信2018年5月刊下
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PMD层与PMA层的功能在光模块中实现，光模块接入到网络 层连接到光纤介质通道数N相关。
服务器或网络接口卡、交换机等网络设备中，实现数据收发。 设定虚拟通道的原因主要有以F两点：
数据链路层的和物理层PMA子层则通过FPGA实现，如图1所示。 1）．在电层的数据处理屮，若单个通道处理64b／66b编码
10G以太网、40G以太网和100G以太网体系结构有以下几个 码块，对应100Gb／S的数据流量，其时钟频率将高达1．6GHZ，
共同点： 这样的时钟频率在逻辑设计中很难达到。如果在电层采用多通
1）、物理层通过MEDIUM（—般为光纤或铜线）与MAC层相 道（虚通道）几行处理，如10路并行处理的通道，每个通道数
连，而MAC层对应的是0SI模型中的数据链路层； 据位宽为64bitS，这样时钟频率的要求将下降到161MHZ，实现
2）．若进一步划分，物理层可以细分为PMI）（介质相关 难度大大降低。
子层）、PMA（物理介质附加子层）和PCS（物理编码子层）； 2）．为了适配PMA层中电层片间接口CAUI的多通道以及在
10G、40G和100G以太网的各物理子层的按从上到下的顺 PMD层连接到光纤介质多通道，虚通道的通道数L必须为PMA层中
序，其基本功能分别是： 电层片间接口通道数M和PMD层连接到光纤介质通道数N的最小
RECONCILIAT10层负责适配上层MAC的比特串行协议，然后 公倍数，即L＝LMC（M，N）。在实际的逻辑设计中，100G的以
将此串行的比特流通过－定的划分后向下传输。 太网的设备吋以适配不同的光模块以实现网络对接。目前用于
PCS层位于协调层和PMA层之间，为物理层的核心，负责64b 100G传输的光模块通常有10*10G、4*25G和5*20G，即N＝（10，
／66b编解码以及码块的分发重组。 4，5），而电层片间通道数M通常选取M＝10，根据L＝LMC（M，
PMA提供了PCS和PMD层之间的串行化服务接口，实现数据的 N），在PCS层中应设计20路虚通道。
不间断传输。 为了逻辑处理方便，数据在通过须通道之后需重新采取按
PMD为物理层的最低子层，主要负责处理与数据发送接收相 位复用的方法，重新组合后形成了M路的40G的XLAUI数据通道接
关的任务。 口100G的CAUI数据通道接口，再通过XLAUI或CAUI接口连接到光
2、MLD（多通道分发）机制简介 模块中对应的PMA层，将M路的XLAUI或CAUI数据转换通道数为N
与10G以太网相比，40G／100G中最关键的改进是设计了MLD 路（40G为1路电通道，100G为4路电通道，具体视光模块封装决
多通道分发机制。 定。）的数据接入PMD层。
MLD的机制就是在PCS层将MAC层的串行数据流进行64b／ 根据设计的不同。40G以太网传输的PCS层中设计了4路的
66b编码后“切割”为若干的码块，再利用轮询调度的算法将码 虚通道，100G以太网传输的PCS层中设计了20路虚通道，实现了
块依次分发到多个虚拟通道中，数据进入光模块中的PMA、PMD 与不同的光模块进行对接的任务，实现了将10G以太网转化为
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层后再进行转换后传输 ，将“串行“的数据暂时变换为“并 40G/100G以太网的目标。
行”数据。实现速率的翻倍提升，并降低对系统的时钟频率的 10G、40G和100G的以太网分别采用XGMII、XLGMII和CGMII
要求。 接口连接MAC层与物理层的逻辑接口，各个接口之间收发相互独
MLD示意图如下图2所示其中（A）对应40G以太网的MLD机 立。IEEE802.3ba标准中对接口位宽定义为64bit，实际10G以太
制，（b）对应100G以太网的MLD算法机制。 网对应的XGMII是一个位宽为74bIT的接口，其中发送与接收用
的数据路径各占32位。与10G技术相比，40G／100G对传输介质
图2：10G/40G/100G 以太网体系结构图，虚线部分为光模块
的性能提出了更高的要求，故40／100G以太网采用光纤进行传
输，其中多模光纤（MMF）的传输距离可以达到L00M，单模光纤
（SMF）的传输距离可以达到10KM。
图3：MLD算法示意图 [3]
利用MLD机制可以将原本10G以太网扩展为40G／100G的以太
网。按照光传输协议的规范，在PCS子层中，需要建立数量为L
路（40G为4，100G为20）的虚通道来将数据包拆分开来发送，
MLD机制数据传输的步骤如下：
并在每个通道添加包头以便于恢复。虚拟通道是PCS层的逻辑通
1)．PCS子层将串行数据流利用64b／66b码编码成为为连续
道，其通道数大小与PMA层中电层片间接口通道数M，以及在PMD
的码块流，并对其加扰。
24 网络电信 二零一八年五月
