Weißpapier von Ethernet Phy Chip Technology

Produktmerkmale

Schließen Sie Mac- und Physiatoren (Kupferkabel/optische Faser) an, um eine stabile Netzwerkübertragung sicherzustellen
1. Signalkonditionierung
Konvertieren Sie die von der Mac -Schicht gesendeten parallelen Daten in einen seriellen Bitstrom und dekodieren Sie das empfangene Analogsignal, um es in ein digitales Signal wiederherzustellen.

2. Datencodierung/Decodierung
Kompensieren Sie die Abschwächung von hohen Frequenzsignalen in langen Abstandskabeln, beseitigen Sie die Interferenz der Symbols (ISI) und stellen Sie die Signalwellenform wieder her.

3.. Physische Medienschnittstelle
Verdrehte Paar + optische Faser + Backplane; gebaut - im ESD -Schutz und im gemeinsamen Modusunterdrückung;

4. Leistungsmanagement und Diagnose
Schließen Sie ungenutzte Transceiverkanäle im Leerlauf, und der Stromverbrauch kann im niedrigen Power -Modus um 70% verringert werden. Es hat die Funktion, Kabel offener Schaltkreis/Kurzschluss-/Impedanz -Abnormalität und Lesenverbindungsstatus zu erfassen.

5. Verbindungsverhandlungen passen sich an den Preis an
Verhandeln Sie die optimale Rate (10/100/1000 Mbit/s) mit dem Peer -Gerät über FLP (Fast Link Impuls) und stellen Sie schnell eine Wiederverbindung her.

Signalkonditionierung/Datencodierung und Dekodierung

1.. Notwendigkeit der Signalkonditionierung
· Signalamplitudenanpassung: Signalverstärkung für die einfache Sammlung; · Signal - zu - Rauschverhältnis: Entfernen von Rauschinterferenzen von elektrischen Signalen; · Signalumwandlung: Signalumwandlung durch funktionelle Beziehung realisieren, was für die Beobachtung der erforderlichen Parameter geeignet ist. Die erforderlichen Parameter erfüllen · Anforderungen an die Signalanpassung: Signalanpassung;

2. Signalkonditionierungsprozess (anwendbar für die meisten langen - Distanzkommunikation)
Signalamplifikation -> Filterung -> Signalumwandlung -> Linearisation -> Isolierungsschutz -> Modulation und Demodulation -> Pegelanpassung;


Strukturdiagramm

Phy Chip
Der Phy -Chip (Physical Layer) ist die Kernkomponente der physischen Schicht und verantwortlich für das Senden und Empfangen von Ethernet -Signalen. Die Hauptfunktionen umfassen:
• Signalumwandlung: Umwandeln Sie digitale Signale in analoge Signale, die für die Netzwerkkabelübertragung (Übertragung) geeignet sind, und umwandeln analoge Signale in digitale Signale (Empfang).
• Elektrischer Schutz: Schützen Sie zusätzliche elektrische Isolation durch den Netzwerktransformator, um den Phy -Chip vor Schäden durch externe Faktoren wie Blitzangriffe und elektromagnetische Interferenzen zu schützen.

Netzwerktransformator
• Signalkopplung und -übertragung: Verbessern und übertragen Sie den Differentialsignalausgang durch den Phy -Chip über das andere Ende des Netzwerkkabels durch Differentialmoduskopplung.
• Elektrische Isolierung: Isolieren Sie den DC -Spiegelunterschied zwischen dem Phy -Chip und dem Netzwerkkabel, um zu verhindern, dass die Spannungsdifferenz zwischen verschiedenen Geräten das Gerät beschädigt.
• Impedanzübereinstimmung: Stellen Sie die Impedanzübereinstimmung zwischen der Signalquelle, der Last und der Übertragungsleitung sicher, um die Signalreflexion und ein Bitfehler zu verringern.
• Elektromagnetische Interferenzunterdrückung: Unterdrückung des Rauschens des gemeinsamen Modus und reduzieren die elektromagnetische Interferenz durch gemeinsame Modus -Choke (CMC).


Die obigen drei Teile sind nicht unbedingt alle unabhängigen Chips. Es gibt hauptsächlich die folgenden Situationen: MAC und Phy sind in der CPU integriert, was schwieriger ist; MAC ist in die CPU integriert, und Phy verwendet unabhängige Chips (Mainstream -Lösung). MAC und PHY sind nicht in die CPU integriert, und Mac und Phy verwenden unabhängige Chips oder integrierte Chips (hohe - Endverwendung).




Parameter

1. Ratenunterstützung
• Unterstützter Ratenbereich: Der PHY -Chip muss die von der Zielanwendung erforderliche Ethernet -Rate unterstützen, z. B. 10 Mbit / s, 100 Mbit / s, 1 Gbit / s, 10 Gbit / s usw.;
• Anpassungsrate Verhandlung: Unterstützung bei der automatischen Verhandlungsfunktion, mit der automatisch die beste Rate (z.

2. Schnittstellenstandard
Der Phy -Chip muss mit der oberen MAC -Schicht kompatibel sein. Gemeinsame Schnittstellen umfassen:
• MII: Anwendbar für 10/100 Mbit/s Ethernet.
• RMII: vereinfachte Version von MII mit weniger Stiften, geeignet für 10/100 Mbit/s.
• GMII: Unterstützt 1 Gbit / s -Rate.
• RGMII: vereinfachte Version von GMII mit weniger Stiften, geeignet für 1 Gbit / s.
• SGMII: serielle Grenzfläche, geeignet für 1 Gbit / s mit weniger Stiften.
• Physikalische Medium -Schnittstelle (MDI): Unterstützte physikalische Mediumtypen wie verdrehtes Paar (Basis - t), Faser (Basis - x), einzelnes verdrehtes Paar (Basis - T1) usw.

3. Übertragungsabstand
• Übertragungsentfernung: Wählen Sie einen Phy -Chip aus, der die erforderliche Übertragungsentfernung entsprechend den Anforderungen der Anwendungen unterstützt. Beispielsweise unterstützt 1000Base - T (Gigabit -Ethernet) eine verdrehte Paarübertragung von bis zu 100 Metern, während Faser -Phy (z. B. 1000Base - LX) längere Strecken unterstützen kann.

4. Stromverbrauch
• Stromverbrauchsniveau: Niedriges Stromdesign ist für die Energieeinsparung und das Wärmemanagement von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei hoch - Dichtegeräten (wie Schalter) und mobilen Geräten. Beispielsweise kann ein Phy -Chip, der den EEE -Standard (energieeffizienter Ethernet) unterstützt, den Stromverbrauch im Leerlauf reduzieren.
• Wärme Design: Betrachten Sie die Anforderungen an die Wärmeableitung des Phy -Chips, insbesondere in hohen Temperaturumgebungen oder hohen Dichteanwendungen.

5. Zuverlässigkeit und Stabilität
• Elektrische Isolierung: Die elektrische Isolierung wird durch einen Netzwerktransformator erreicht, um den Phy -Chip vor Schäden durch externe Faktoren wie Blitzangriffe und elektromagnetische Interferenzen zu schützen.
• Anti - Interferenzfähigkeit: Phy -Chips sollten eine gute elektromagnetische Kompatibilität (EMC) aufweisen und elektromagnetische Interferenzen in industrielle Umgebungen standhalten. Zum Beispiel sollten sie Standards wie CISPR 32 und IEC 61000 - 4 - 2 einhalten.
• Betriebstemperaturbereich: Industrielle PHY -Chips unterstützen normalerweise einen weiten Temperaturbereich (z. B. - 40 ° C85 ° C), um sich an harte Umgebungen anzupassen.

6. besondere Funktionen
• POE -Unterstützung: Wenn die Anwendung vom Ethernet -Kabel (z.
• Diagnosefunktion: Unterstützt Funktionen wie die Erkennung von Verbindungsstatus und die Überwachung der Signalqualität, um die Wartung und Fehlerbehebung der Netzwerk zu erleichtern. • Sicherheitsmerkmale: In einigen Anwendungen müssen PHY -Chips möglicherweise Sicherheitsfunktionen wie verschlüsselte Kommunikation oder Authentifizierungsfunktionen unterstützen.

Anwendungsszenario


(1) 10/100 Mbit/s Phy
Anwendungsszenarien: Industrial Control: PLC, Sensor -Netzwerk (z. B. Modbus TCP) Smart Home: Smart Socket, Low - Power IoT -Gerät (z. B. Zigbee -Gateway) auf - Board Diagnostics: OBD - II -Schnittstelle (100Base - T1)

(2) 1 Gbit / s Phy
Anwendungsszenarien: Unterhaltungselektronik: 4K TV, NAS Storage Industrial Camera: Machine Vision (Real - Zeitbildübertragung) Enterprise -Netzwerk: Gigabit Switch, Router

(3) 2,5 g/5g -Phy (Multi - Gigabit)
Anwendungsszenarien: Industrial Control: PLC, Sensor -Netzwerk (z. B. Modbus TCP) Smart Home: Smart Socket, Low - Power IoT -Gerät (z. B. Zigbee -Gateway) auf - Board Diagnostics: OBD - II -Schnittstelle (100Base - T1)

(4) 10 g/25g Phy
Anwendungsszenarien: Rechenzentrum: Serververbindung (SFP+/QSFP28) 5G -Basisstation: Fronthaul Network (ECPRI über 25 g) Ultra - Hoch - Definition Videoproduktion: 8K Video Real - Zeitübertragung

(5) 40 g/100g und über Phy
Anwendungsszenarien: AI/Supercomputing -Cluster: GPU/TPU -Verbindungsverbindung (Infiniband -Ersatz) Kernbackbone -Netzwerk: Metropolitan Area Network/Inter - Data Center Interconnection Optische Kommunikation: CPRI/OBSAI -Glasfaser Fronthauls

Designoptionen

(1) MII (Medienunabhängige Schnittstelle)
Rate: 10/100mbit/s Anzahl der Stifte: 16+ Anwendungsszenarien: frühe eingebettete Systeme (wie ARM9 -Industriesteuerplatten) niedrig - Komplexitätsdesign (externer MAC -Controller erforderlich) Nachteile: Komplexe Verkabelung, nach und nach durch RMII ersetzt durch RMII ersetzt

(2) RMII (reduziertes MII)
Rate: 10/100mbit/s Anzahl der Stifte: 6 (Daten + Uhr) Anwendungsszenarien: Kosten - Sensible Geräte (z.

(3) RGMII (reduzierte Gigabit MII)
Rate: 1 Gbit/s Anzahl der Stifte: 12 (Dual - Edge -Probenahme) Anwendungsszenarien: Gigabit -Schalter, industrielle Gateways müssen mit 100 m/1 g flexibles Entwurfs Schlüsselpunkte kompatibel sein: Strenge Zeitpunktsteuerung ist erforderlich (± 1ns -Abweichungstoleranz)

(4) SGMII (Seriengigabit MII)

Rate: 1G/2,5 gbpsNumber der Stifte: 2 (Differentialpaare) Anwendungsszenarien: Long - Distance Board - bis - Board -Verbindung (über Seren) Hoch - Geschwindigkeitskommunikation zwischen FPGA und PhyadVantagen: Starke Anti -Anti -Störungen, Unterstützung der Backplane -Übertragung

(5) USXGMII (Ultra Speed ​​MII)

Rate: 10gbpsNumber der Stifte: 4 (Differentialpaare) Anwendungsszenarien: Multi - Ratenschalter (10 m/100 m/1g/10g adaptiv) Rechenzentrumblatt - Wirbelsäulenarchitekturfeaturen: Low Jitter Takt erforderlich (<0,5 Ps RMS)


VORTEILE
Angemessene Zuverlässigkeitsstrategien können auf Nachfrage angepasst werden
Der Zuverlässigkeitstest des Produkts entspricht den folgenden internationalen Standards ausschließlich:

AEC (Kfz -Elektronikrat)

 JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)

MIL (Militärstandard)

IEC (International Electro Technical Commission)
Um die Produktqualität vollständig sicherzustellen, gewährleisten wir die Produktzuverlässigkeit aus den folgenden fünf Aspekten:
Prozesszuverlässigkeit
Verpackungsprozesszuverlässigkeit
Produktzuverlässigkeit
Überwachung der Zuverlässigkeit der Massenproduktion
Fehleranalyse