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以太网原理MAC和PHY以太网是一种局域网（LAN）技术，用于在计算机之间传输数据。
以太网原理包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）两个部分。
物理层（PHY）是以太网技术的底层，负责将传输的数据转化为电信号，并在网络中传输和接收数据。
PHY负责处理传输介质、传输速率等物理层面的细节。
MAC层是以太网技术的上层，负责管理和控制网络中的通信。
MAC层协议定义了数据的传输方式、帧结构、帧格式等规范，以确保数据的可靠传输和有效利用。
在以太网中，数据被分割成一系列的帧（Frame），每个帧由MAC层添加标识符和校验码，并传输到物理层。
物理层将数据转化成电信号，并通过传输介质（如双绞线、光纤等）传输到目标计算机。
PHY层通过一系列的电器和电子设备来处理数据的传输。
这些设备包括编码器、解码器、物理传输媒介、放大器等。
编码器和解码器负责将数据转化为电信号和相反的操作，物理传输媒介负责在不同的介质中传输数据，放大器用于增强信号的强度。
当数据传输到目标计算机后，物理层将电信号转化为数据，并传递给MAC层处理。
MAC层根据帧的标识符和校验码来验证数据的完整性和正确性，并将其传递给上层应用程序。
MAC层还负责管理和控制网络中的通信。
为了避免数据冲突，以太网采用了一种称为“载波侦听多址接入/碰撞检测”（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，CSMA/CD）的协议。
该协议允许多个计算机同时发送数据，但如果检测到冲突，则发送方会停止发送，等待一段随机时间后重新发送。
以太网的传输速率通常用Mbps（兆位每秒）来衡量，常见的速率有10Mbps、100Mbps和1000Mbps（即千兆以太网，也被称为千兆网）。
总结起来，以太网的原理包括物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）两个部分。
PHY层负责将数据转化为电信号，并在物理介质上传输和接收数据。
MAC层负责管理和控制网络中的通信，确保数据的可靠传输和有效利用。
以太网知识讲座()——物理层器件以太网知识讲座（3）——物理层器件2010-05-2513:24（天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津300211）摘要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。
由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。
关键词：以太网；物理层；接口1物理层器件物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。
负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。
其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。
通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。
其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。
1.1PHY的结构如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。
两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。
以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。
1.2MIIMII满足ISO/IEC8802-3和IEEE802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。
MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理实体（STA:Station Management Entity）之间的端口（STA-PHY）两部分组成。
以太网phy芯片以太网PHY芯片是一种广泛应用于以太网接口的集成电路芯片，用于在计算机和网络设备之间传输数据。
以太网PHY芯片通常由物理层接口、传输媒介接口、时钟管理和自适应均衡和等化器等模块组成。
以太网PHY芯片可以支持不同速度的以太网接口，如10 Mbps、100 Mbps和1000 Mbps（即千兆以太网）。
它通过采用不同的调制解调器和编码技术来实现不同的速度，以满足不同类型的网络需求。
以太网PHY芯片的物理层接口负责将数据从高层协议传输到物理媒介上。
它通过生成和解析电压和电流信号，实现数据的传输和接收。
物理层接口还负责检测和纠正传输中的错误，以保证数据的准确性和完整性。
传输媒介接口是以太网PHY芯片连接到物理媒介（如双绞线、光纤等）的接口。
它根据不同的媒介类型提供不同的连接方式和电气特性，以适应不同环境下的网络需求。
时钟管理模块是以太网PHY芯片中的一个重要组成部分，用于生成和同步数据传输的时钟信号。
时钟信号是保证数据传输的同步和准确性的关键因素。
时钟管理模块可以提供内部时钟源或接收外部时钟源，并通过锁相环（PLL）技术调整时钟频率和相位来保证数据传输的稳定性。
自适应均衡和等化器模块是以太网PHY芯片中的另一个重要组成部分，用于对传输中的信号进行均衡和补偿，以减小信号损失和抖动，提高数据传输的可靠性。
自适应均衡和等化器模块根据接收到的信号特性自动调整均衡和补偿参数，以适应不同长度和质量的传输线路。
除了上述基本模块，以太网PHY芯片还可以包含一些其他功能，如电源管理、噪声抑制、故障检测和诊断等。
这些功能可以提供更高级的性能和功能，以满足不同网络设备的需求。
总的来说，以太网PHY芯片是一种集成电路芯片，用于实现不同速度和不同介质的以太网接口。
它通过物理层接口、传输媒介接口、时钟管理和自适应均衡和等化器等模块实现数据的传输和接收，以及网络的连接和管理。
随着以太网技术的发展和应用范围的扩大，以太网PHY芯片的功能和性能将会进一步提升，以满足不断变化的网络需求。
2024年以太网物理层芯片市场分析现状一、引言以太网物理层芯片是计算机网络中的重要组成部分，负责将数字信号转换为模拟信号，在计算机与网络设备之间传输数据。
以太网物理层芯片市场在近年来迅速发展，随着5G技术的普及和物联网的快速发展，预计在未来几年内将继续保持高速增长。
本文将对目前以太网物理层芯片市场的现状进行分析。
二、市场规模和潜力以太网物理层芯片市场在全球范围内已经形成了较大的规模，据市场调研公司数据显示，截至2020年末，全球以太网物理层芯片市场规模约为100亿美元，并且预计在2025年将达到200亿美元。
这一市场规模的增长主要受益于以下几个方面的因素：1.5G技术的普及：5G技术的广泛应用将直接带动以太网物理层芯片的需求增长。
由于5G网络的高速传输和低延迟需求，传统的以太网物理层芯片需要升级，以满足对更高性能和更低功耗的要求。
2.物联网的快速发展：物联网作为未来信息技术的重要趋势，将需要大量的以太网物理层芯片来实现设备之间的连接和通信。
各种智能设备的普及，如智能家居、智能工厂等，都需要以太网物理层芯片的支持。
3.云计算的兴起：云计算技术的兴起使得大量的数据需要在数据中心和云服务之间传输。
以太网物理层芯片在数据中心网络中起着关键作用，需要满足高速传输和低功耗的要求。
三、市场竞争格局目前，以太网物理层芯片市场竞争激烈，主要的竞争厂商包括英特尔、博通、思科等。
这些厂商拥有先进的制造工艺和技术优势，占据着市场的大部分份额。
此外，还有一些中小型芯片供应商在市场中争夺份额，如瑞昱半导体、博科微、迅为通信等。
竞争厂商在技术研发、产品性能和价格等方面展开竞争。
英特尔作为市场的龙头企业，通过自身技术优势和规模效应来保持市场份额的稳定。
博通和思科等企业则通过创新的产品设计和高性能的芯片来争夺份额。
中小型供应商则通过提供廉价的产品和个性化的服务来满足特定需求。
另外，政府的支持和产业政策也在市场竞争中起到重要作用。
以太网知识讲座（3）——物理层器件王廷尧，马克城（天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津 300211）摘 要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。
由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。
关键词：以太网；物理层；接口1 物理层器件物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。
负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。
其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。
通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。
其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。
1.1 PHY的结构如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。
两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。
以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。
1.2 MIIMII满足ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。
MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理实体（STA:Station Management Entity）之间的端口（STA-PHY）两部分组成。
1.2.1 MAC-PHY端口这是MAC与PHY器件之间的接口，包括同步收发接口和介质状态控制接口。
在介质状态控制接口中有载波读出信号（CRS:Carrier Sense Signal）和碰撞检测信号（COL:Collision Detection Signal）等。
1.2.2 STA-PHY端口STA-PHY作为MII接口的一部分，用于在STA和PHY器件之间交换有关控制、状态和配置方面的信息。
为此，ISO/IEC、IEEE规范了这个双线串行管理接口的相关协议及管理信息帧的结构和管理寄存器的标准。
（1）管理寄存器按标准，管理寄存器集（Management Registerset）包括强制性“基本控制”寄存器（Mandatory “Basic Control”Registers）、状态寄存器（Status Re-gisters）和专用扩展寄存器ICS（Specifie Extended Registers）几部分。
（2）管理信号帧结构管理接口是一个双向串行接口，用于交换PHY与STA之间的配置、控制和状态数据，利用定义的寄存器集实现PHY和STA的数据交换。
STA可以启动所有的处理功能。
ISO/IEC、IEEE对串行管理数据流定义了相关管理帧结构和协议（管理信号帧的结构已在第一讲中讨论）。
1.3 物理编码子层物理编码子层（PCS）有两个对外接口，一是与MII的接口，二是与物理介质连接子层（PMA：Physical Medium Attachment Sublayer）的接口。
PCS子层遵循ISO/IEC 8802.3和IEEE 802.3标准，功能包括对信号的编译码、收发处理、管理和控制等。
这里可用100Base-TX速率来讨论PCS子层要完成的功能。
1.3.1 PCS在100Mbit/s与10Mbit/s 下的工作模式一般称10Base-T为以太网，10Base-TX为快速以太网，两者信号的速率，执行的协议以及采用的传输介质均有所不同。
PCS子层对于10Base-TX 信号进行4B/5B编译码、扰码（Serambled）和MLT-3编码，将信号交换为62.5MHz的三元数据，然后通过隔离变压器送入5类双绞线电缆或者比5类双绞线电缆更好地电缆线路中传输。
对于10Base-T信号则需进行曼乇斯特（Manchester）编译码和相关的处理。
对10Base-TX信号和10Base-T信号处理的功能比较如表1所示。
1.3.2 PCS发送子层这里讨论10Mbit/s和100Mbit/s两种情况。
PCS发送子层的功能是编码、碰撞检测与并/串变换等。
（1）100Mbit/s PCS发送子层PCS发送10Base-TX的数据需要进行4B/5B编码，即是将4bit数据组成的奈培（nib）变换成由5bit数据组成的码字。
4B/5B编码的目的就是将数据包的起始符、帧结束、空载与控制功能等符号都编成码组进行传输。
将4B码的nib映射入5B码字的过程是按IEEE 802.3标准规范进行的。
每个MAC/Repeater帧的前16nib(16×4=64bit)表示帧前序（Frame Preamble）。
PCS将前二个nb用数据流起始标帜符/J/K/代替，并在帧结束时加入数据流结束标帜符/T/R/，用于表示包的结束(ESD:End-of-Stream Delimiter)。
4B/5B编码器同样在包之间充满间隔空信号（Idle Period）。
用间隔空（Idle）符号实现数据流的连续性。
表2即是4B/5B编码表。
编码后的符号送入后面的扰码器。
PCS发送的子层4B/5B编码，有32种5bit的编码组合，其中16种5bit 组合用于表示原16捉nib(4bit)的组合；另16种5bit组合，IEEE标准定义了6种用于控制使用的组合，还有10种认为非法的组合。
IEEE定义的6种控制码组是：a./H/表示一个发送差错；b./I/表示一个IDLE空载；c.两个码组表示数据流启始标帧符（SSD）；d./J/和/K/；e.两个码组表示数据流结束标帜符（ESD）；f./T/和/R/；（2）10Mbit/s的PCS发送子层按ISO/IEC、IEEE标准的要求，10Mbit/s 的PCS发送子层采用Manchester编码，即利用数据与时钟相“异或”，使数据每bit的前一半取数据的补码，后一半取数据的原码，从而保证跃变沿总是发生在每bit 的中央处。
Manchester编码器在数据包结束后加入一个起始空脉冲（SOI:Start of Idle Pulse）。
在编码过程中与包之间的间隔则不进行编码，由链路脉冲填充。
Manchester编码过程的时间关系如图2所示。
从MAC/Repeater接口来的4bit的nib流或串行bit流，利用Manchester编码进行编码。
编码的逻辑是：a.二进制NRZ数据“1”当码元（bit）周期前半周期时取负值；当码元（bit）周期后半周期时取正值。
b.二进制NRZ数据“0”当码元（bit）周期前半周期时取正值；当码元（bit）周期后半周期时取负值。
使用Manchester编码的优点，一是每个bit周期可有一编码时钟；二是不必考虑数据本身是“0”还是“1”，增加了数据的跃变沿。
但它的缺点是编码后的数据率增加了一倍。
PCS子层还可完成碰撞检测，即在数据传输和接收同时发生时，需按标准规范和根据工作模式进行处理。
在半双工工作模式下，发生碰撞时产生检测信号（COL:Collision Detection Signal），而在全双工工作模式下，不产生COL。
1.3.3 PCS接收子层（1）PCS接收子层的功能PCS接收子层主要完成以下功能：a.串/并变换；b.载波检测；c.4B/5B或Manchester译码；d.码组成帧。
即PCS接收子层状态机连续接收从PMA来的数据，将其由串行变换为并行，以及成帧和译码，之后送到MAC/Pepeater接口。
接收状态机则在接收和数据状态判断之间进行转换并连续这个过程，直到发生下述情况之一时为止：数据流结束标帜符（ESD，即/T/R/符号）；有差错发生；过早结束（空号）。
依据ESD，接收状态机返回到Idle状态时，ESD并没有被送入MAC/Pepeater接口，因此检测出的差错将迫使接收状态机宣告接收错，并等待后面符号。
若接收状态机检出“过早结束信号（Prematureend）”，同样也要宣告接收错，而返回Idle状态。
（2）100Mbit/s的PCS接收子层4B/5B译码器4B/5B编码，因此在收端必须利用4B/5B译码器进行译码，即将5B码组映射成4B码。
4B/5B译码器的输入严自解扰器（Descrambler）。
按表3所示，将5bit码组变换为4bit的nib。
4B/5B译码器应首先将SSD帧符（/J/K/符号）拆除并用两个4B数据“5”nb(/5/符号)来代替，对ESD帧符（/T/R/符号）也需被拆除并用两个4B数据“0”nib（/I/符号）代替。
（3）10Mbit/s PCS接收子层Manchester译码Manchester译码器将从双绞线对接收到的Manchester编码信号变换为原NRZ信号，并将空载开始脉冲 （SOI:Start of Idle）拆除。
在发送端，NRZ数据S被Manchester编剧骊，即MS=S⊕C（C为时钟<Clock>）。
在收端，MS数据重新被译码为S，即图3、图4即为ML2653型10Base-T物理接口芯片发收Manchester信号编译码的一时图。
PCS子层提供CRS载波检测信号（Carrier Sense Signal）和碰撞检出信号（Collision Detection Signal），用这两个控制信号实现对MII接口的控制与管理。
1.4 PMA子层PMA与PCS及PMD子层相连，因此必须有两个接口；一个是到上边PCS 子层的接口，另一个是到下边PMD子层的接口。
PMA子层主要功能是：（1）链路监测（Link Monitoring）；（2）载波检测（Carrier Dete-cting）；（3）MRZI编/译码（NRZI En-coding/Decoding）；（4）发送时钟合成（Transmit Clock Synthesis）；（5）接收时钟恢复（Receive Clock Recovery）。
1.4.1 PMA发送子层PMA发送子层（PMA Transmit Sublayer）从PCS子层接收串行比特流并且将其变换为NRZI格式（10Mbit/s不用），然后将其送入物理介质相关子层（PMD）。
