78.节能以太网（EEE）

78.1概述

可选的EEE功能将IEEE 802.3媒体访问控制（MAC）子层与一系列物理层相结合，定义为支持低功耗空闲（LPI）模式下的操作。启用LPI模式后，链路两侧的系统可以在链路利用率较低时节省电量。

EEE还提供协议来协调与LPI模式之间的转换，并在不改变链路状态且不丢弃或损坏帧的情况下执行此操作。进入和退出LPI模式的过渡时间保持足够小，以便对上层协议和应用程序透明。

EEE支持通过双绞线、同轴电缆、电介质背板线、光纤等布线系统，用于10 Gb / s PHY的XGXS，用于40 Gb / s PHY的XLAUI以及用于100 Gb /的CAUI-10或CAUI-4的操作的PHY。表78-1列出了支持的PHY和接口及其相关子句。

除上述内容外，EEE定义了10 Mb / s MAU（10BASE-Te），降低了发送幅度要求。 10BASE-Te MAU可与超过100米的D类（5类）或更好的布线的10BASE-T MAU完全互操作，如ISO / IEC 11801：1995中所规定。这些要求也可以通过ANSI / TIA / EIA-568-B-1995中规定的5类电缆和组件来满足。10BASE-Te的定义允许降低功耗。

EEE还指定了在链接伙伴之间交换功能的方法，以确定是否支持EEE并选择两个设备共有的最佳参数集。第78条概述了EEE操作。用于每种特定PHY类型的可选EEE功能的PICS（Protocol Implementation Conformance Statements，协议实现一致性说明）在相应的PHY子句中指定。数据链路层功能的规范要求包含在78.4中。

78.1.1 LPI信令

LPI信令允许LPI客户端向物理层和链路合作伙伴表明，预计数据流将中断，LPI客户端可以使用该信息进入需要额外时间才能恢复正常运行的节能模式。当链路伙伴发送了这样的指示时，LPI信令会通知LPI客户端。

LPI信令的定义假设使用附件4A中定义的MAC来简化全双工操作（带有载波侦听延迟）。这提供了全双工操作，但是当物理层处于LPI模式时，使用载波侦听信号来延迟传输。

LPI客户端连接到RS服务接口。在媒体独立接口上，采用LPUI编码实现RS和PCS之间的LPI信令。发送PCS对LPI符号进行编码，由链路伙伴接收LPI符号并由PCS解码。接收和发送PCS还生成服务接口信号，这些信号被传递到较低PHY子层，并且指示接收和发送PHY功能何时可以断电。

来自PCS控制的EEE请求信号在静止和正常运行之间转换。第49条 PCS和第82条PCS还请求发送警报操作以帮助伙伴设备PMD检测静止状态的结束。另外，第49条 PCS和第82条PCS生成RX_LPI_ACTIVE信号，该信号向条款74 BASE-R FEC指示它可以使用快速块锁定，因为链路伙伴PCS绕过了FEC的加扰（scramble）操作。

第83条中定义的编码还允许LPI通过XLAUI和CAUI-n接口发送来自PCS的安静和警报请求。 XLAUI和CAUI-n从通过接口接收的数据推断出安静和警报请求，并使用这些请求来重新创建发送或接收方向信令。（见83.5.11.1。）

接收PCS检查链路在正确的时间退出静止状态循环，并且接收的信号是否在所需的时间内返回到其预期状态。ENERGY_DETECT指示信号从PMA向上传递到PCS，以允许PCS监视唤醒过程。

78.1.1.1协调子层服务接口

图78-1描述了LPI客户端和RS中间层（夹层）服务接口。

78.1.1.2 LPI客户端的责任

LPI客户端决定何时向链路伙伴发送LPI信号，并通过RS与物理层通信。当链路伙伴发送LPI信号时，RS也会通知LPI客户端。LPI客户端决定发送LPI的条件，以及LPI客户端从链接伙伴接收LPI时所采取的操作，都是特定于实现的，超出了本标准的范围。

78.1.2 LPI客户端服务接口

下面指定RS向LPI客户机提供的服务接口。这些服务以抽象的方式进行描述，并不意味着任何特定的实现。定义了以下原语:

LP_IDLE.request

LP_IDLE.indication

78.1.2.1 LP_IDLE.request

LPI客户端用来启动或停止向链路伙伴发送LPI信号的原语。

服务原语的语义如下：

LP_IDLE.request（LPI_REQUEST）

LPI_REQUEST参数可以采用以下两个值之一：ASSERT或DEASSERT。 ASSERT向链路伙伴发起LPI信令。DEASSERT停止向链路伙伴发送LPI信令。在以下任何情况下，未定义接收此原语的效果：

a）link_status不正常（见28.2.6.1.1）

b）LPI_REQUEST =在link_status改变为OK的1秒内确定/断言

c）PHY指示LOCAL FAULT

d）PHY指示REMOTE FAULT

LPI客户机生成此原语的时间的说明超出了此范围，收到此原语将导致RS启动或停止向链路伙伴发送LPI信号。

78.1.2.2 LP_IDLE.indication

用于向LPI客户端指示链路伙伴已启动或停止发信号通知LPI。

服务原语的语义如下：

LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）

LPI_INDICATION参数可以采用以下两个值之一：ASSERT或DEASSERT。ASSERT表示链接伙伴已开始发信号通知LPI。 DEASSERT表示链路伙伴已停止发信号通知LPI。

当RS根据78.1.3.2中定义的规则启动或停止接收在接收xMII上编码的LPI断言时，由RS生成该原语。本规范未指定LPI客户端接收此原语的效果。

78.1.3协调子层操作

LPI断言和检测功能包含在Reconciliation Sublayer中，如图78-2所示。此图中的xMII表示EEE支持的任何媒介独立接口系列。

以下提供了RS LPI操作的概述。RS LPI操作的实际规范可以在相应的RS子句中找到。

78.1.3.1 RS LPI断言功能

在没有LPI请求的情况下，由LPI客户端接口的LP_IDLE.request原语中的设置为DEASSERT的LPI_REQUEST参数指示，LPI断言功能将PLS服务接口映射到正常条件下的发送xMII信号。

当一个LPI请求被断言时，由LPI Client接口的LP_IDLE.request原语中中的设置为ASSERT的LPI_REQUEST参数指示，LPI断言功能开始在xMII上发送“assert LPI”编码。LPI断言功能还将PLS服务接口的PLS_CARRIER.indication原语中的CARRIER_STATUS参数设置为CARRIER_ON。这将阻止MAC传输。

当LPI请求被置为无效（取消断言）时，由LPI Client接口的LP_IDLE.request原语中的LPI_REQUEST参数设置为DEASSERT来指示，LPI断言功能开始在xMII上传输正常的帧间编码。在延迟之后，LPI断言功能将PLS服务接口的PLS_CARRIER.indication原语中的CARRIER_STATUS参数设置为CARRIER_OFF，从而允许MAC再次开始发送。提供此延迟是为了让链接伙伴为正常操作做好准备。这个延迟有一个依赖于PHY的默认值，但是这个值可以使用78.4中定义的数据链路层功能进行调整。

78.1.3.2 LPI检测功能

在没有LPI的情况下，由接收XMII上的“assert LPI”以外的编码表示，LPI检测功能将接收XMII信号映射到正常情况下的PLS服务接口。

在LPI的开始时，由接收xMII上从普通帧间编码转换为“Assert LPI”编码表示，LPI检测功能继续在PLS服务接口上指示空闲，但是将LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）设置为ASSERT。

在LPI结束时，将接收xMII上的“assert LPI”编码转换为任何其他编码，LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）设置为DEASSERT，RS接收功能恢复正常解码操作。

78.1.3.3 PHY LPI操作

以下提供了PHY LPI操作的概述。 PHY LPI操作的规范可以在相应的PHY子句中找到（参见表78-1）。

PHY LPI发送操作

当检测到xMII上的“assert LPI”编码的开始时，PHY发送SLEEP信号到其链路伙伴以指示本地发送器正在进入LPI模式。

大多数PHY中的EEE功能（例如，100BASE-TX，10GBASE-T，1000BASE-KX，10GBASE-KR和10GBASE-KX4）要求本地PHY发送器在发出SLEEP信号后保持Quiet（停止工作）。

在1000BASE-T LPI模式下，本地PHY发送器仅在本地PHY发送SLEEP信号并从远程PHY接收SLEEP信号后才变为Quiet。如果远程PHY选择不发信号通知LPI，那么两端PHY都不能进入低功耗模式；然而，LPI请求从链路的一端传递到另一端，即使物理层链路没有进入低功耗模式，也可以实现系统的节能。

本地物理层的传输功能是周期性地发送刷新信号，链路伙伴使用这些信号更新自适应滤波器和定时电路，以保持链路的完整性。这个Quiet刷新周期一直持续到接收xMII上正常帧间编码的为止。PHY中的发送功能通过在预定义的时间段内发送唤醒信号将其传送给链路伙伴。然后PHY进入正常操作状态。

图78-3说明了支持EEE的发送器操作的一般原理。

在转换到LPI模式或从LPI模式转换期间，没有数据帧丢失或损坏。

对于实现可选EEE功能的运行速率为40 Gb / s或更高速率的PHY，可支持两种LPI操作模式：深度睡眠和快速唤醒。深度睡眠是指发送器在低功耗空闲期间停止传输的模式（如图78-3所示），相当于为运行速度低于40 Gb / s的PHY定义的唯一机制。对于实现EEE的运行速率为40 Gb / s或更高的PHY，深度睡眠支持是可选的，表78-1中提到的不支持深度睡眠的PHY除外。快速唤醒是指发送器在低功耗空闲期间继续发送信号的模式，以便接收器可以在较短的唤醒时间内恢复工作（如图78-4所示）。对于发送，除了编码LPI的PCS之外，快速唤醒和正常操作之间没有区别。对于实现EEE的运行速度为40 Gb / s或更高的PHY，必须提供快速唤醒支持。

物理层信令继续在快速唤醒信令期间暂停的更高层功能

警告

深度睡眠操作中的信令排除了通过光传输网络链路的透明映射。对于任何用于透明OTN映射的链路，只应启用快速唤醒操作。

78.1.3.3.2 PHY LPI接收操作

在接收方向上，通过接收来自链路伙伴的SLEEP信号来触发进入LPI模式，这表示链路伙伴即将进入LPI模式。在发送SLEEP信号之后，则链接伙伴停止传输（如果不是快速唤醒模式下）。当接收器检测到SLEEP信号时，本地PHY在xMII上指示“assert LPI”，并且本地接收器可以禁用某些功能以降低功耗。

如果不处于快速唤醒模式，则链路伙伴周期性地发送刷新信号，本地PHY使用刷新信号来更新自适应系数和定时电路。该Quiet刷新周期持续发送，直到链路伙伴通过在RS中由LPI断言功能控制的预定时间段内发送唤醒信号来启动转换回到正常模式。这允许本地接收器准备正常操作并从“assert LPI”编码转换到xMII上的正常帧间编码。在系统指定的恢复时间之后，链路支持标称操作数据速率。

78.1.4可选择支持EEE的PHY类型

EEE定义了表78-1中列出的IEEE 802.3 PHY和接口的低功耗操作模式。该表还列出了与每个PHY或子层相关的子句。每种PHY类型和接口的EEE能力的规范要求在相关条款中。

78.2 LPI模式时序参数说明

Ts  PHY在关闭所有发射器之前发送睡眠信号的时间段。

Tq  在发送刷新信号之前PHY保持静默的时间段。

Tr  刷新信号的持续时间。

Tphy_prop_tx 给定数据单元从xMII到MDI的传播延迟。

Tphy_prop_rx 给定数据单元从MDI到xMII的传播延迟。

Tphy_shrink_tx 发射机收缩时间，定义为以下两个时序参数之间的绝对时间差：

 1）、在xMII处从“assert LPI” 转换到“Normal Idle”开始到在MDI处的唤醒信号的启动之间的延迟；2）、Tphy_prop_tx。

Tphy_shrink_rx 接收机收缩时间，定义为以下两个时序参数之间的绝对时间差：

 1）、在MDI处的唤醒信号的开始与xMII处从“assert LPI”到“Normal Idle”的相应转换之间的延迟；2）、Tphy_prop_rx。

Tw_phy 在xMII上接收空闲信号到允许在xMII上使用第一个数据码字之间的一段时间。符合规范的PHY的唤醒时间不超过Tw_phy（min）。

Tw_sys_tx 系统在请求发送和准备发送之间等待的最长时间。

Tw_sys_rx 系统在唤醒请求和准备接收数据就绪之间所需的最短时间。

Tphy_wake_tx  xMII开始唤醒到MDI启动唤醒的时间。

Tphy_wake_rx  MDI开始唤醒到xMII唤醒的时间。

Tphy_wake  PHY所需的最小唤醒持续时间。

78.3能力协商

除了仅支持快速唤醒操作的PHY之外，EEE功能应在自动协商阶段进行通告。自动协商为链接设备提供了检测链路另一端设备支持的能力（操作模式），确定通用能力和为联合操作配置的能力。自动协商是在上电时、在管理人员的命令下、由于链接失败或由于用户干预而执行的。应使用如78.4中所述的L2协议帧来通告快速唤醒能力。

在自动协商期间，两个链接伙伴都会指示其EEE功能。只有在自动协商期间，本地设备和链接伙伴都会为已确定的PHY类型通告EEE功能，才支持EEE。如果不支持EEE，则​​禁用所有EEE功能，并且LPI客户端不断言LPI。除非本地设备和链路伙伴在自动协商期间为确定的PHY类型通告深度睡眠功能，否则不应启用EEE深度睡眠操作。如果协商的PHY类型的两个链路伙伴都支持EEE，则​​可以在任一方向上独立使用EEE功能。

在78.4中描述了使用L2协议帧的其他功能和设置，包括调整Tw_sys_tx参数。

78.4数据链路层功能

使用基于IEEE 802.3组织特定TLVs的帧支持额外的功能和设置，IEEE Std 802.1AB™-2009附件F中定义了这些帧。对于在能够接收其接收路径上的数据之前，需要更长唤醒时间的设备来说，可以使用本子条款中定义的数据链路层功能，来与发送链路伙伴协商延长系统唤醒时间。该机制可以允许或多或少积极的节能模式。

注：ANS.1编码规范是一种ISO/ITU-T 标准。其中一种编码BER（Basic Encoding Rules）简单好用，它使用三元组编码，简称TLV编码。

数据链路层功能应针对运行速度等于或大于10 Gb / s的设备实施，并且可以针对所有其他设备实施。 EEE快速唤醒TLV的使用应被解释为该设备支持EEE快速唤醒操作的指示，无论其能力如何。

Tw_sys_tx (min) = Tw_sys_rx (min) + Tphy_shrink_tx (max) + Tphy_shrink_rx (max)

Tw_phy (min) = Tphy_wake (min) + Tphy_shrink_tx

Tw_sys_res (min) 大于Tw_sys_tx (min) 和 Tw_phy (min)

Tphy_shrink_tx (max) = (Tphy_wake_tx (max) – Tphy_prop_tx (min))

Tphy_shrink_rx (max) = (Tphy_wake_rx(max) – Tphy_prop_rx (min))

即：蓝色部分 =

 

在自协商阶段进行通告，除非本地设备和链路伙伴在自动协商期间为解析的PHY类型通告深度睡眠功能，否则设备不能使用EEE深度睡眠TLV指示深度睡眠能力。

使用数据链路层功能的实现应符合IEEE Std 802.1AB-2009的所有强制性部分；应支持79.3.5中定义的EEE类型、长度、值(TLV)；时间要求见78.4.1；并应支持78.4.2中定义的控制状态图。运行速度等于或大于40gb /s的设备应支持79.3.6中定义的EEE深度睡眠TLV。

数据链路层功能是从发送和接收链路伙伴之间链路的单向角度描述的。对于实现数据链路层功能的双工EEE链路，每个链路伙伴应实现发射机和接收机的TLV、控制和状态图。

出于数据链路层功能的目的，所有协商和/或交换的数值，如果是小数，都应向上舍入为最接近的整数，以微秒为单位。

78.4.1数据链路层功能时序要求

当断言变量dll_enabled和dll_ready时，EEE链路伙伴应在启用链路层功能转换的10秒内发送一个包含EEE TLV的LLDPDU。

包含具有“Echo Transmit Tw_sys_tx”字段更新值的EEE TLV的LLDPDU应在接收到包含EEE TLV的LLDPDU的10s内发送，其中“Transmit Tw_sys_tx”字段的值不同于先前传送的值。

包含具有“Echo Receive Tw_sys_tx”字段更新值的EEE TLV的LLDPDU应在接收到包含EEE TLV的LLDPDU的10s内发送，其中“Receive Tw_sys_tx”字段的值不同于先前传送的值。

78.5.1 使用XGXS 扩展10 Gb/s PHY

XGXS可以插入RS和10GB/s物理层之间，以透明地扩展XGMII的物理范围。LPI信令可以通过XGXS运行，而不改变表78-4中描述的PHY定时参数或78.4中描述的数据链路层能力协商的运行。

如果DTE XS XAUI 停止使能位被断言，则DTE XS可以停止XAUI发送方向上的信号发送，以节省能源。如果DTE XS XAUI 停止使能位被解除断言，则RS将LPI解除断言后的发送数据延迟一段时间，该时间等于XGXS的Tw_sys_tx – Tw_sys_rx，如表78-4所示（见46.4.2.1）。

如果PHY XS XAUI 停止使能位(4.0.9) 被断言，则PHY XS可能会停止XAUI发送方向上的信号发送，以节省能源。在设置PHY XS XAUI 停止使能位之前，接收器协商远程Tw_sys的额外时间等于XGXS的Tw_sys_tx – Tw_sys_rx，如表78-4所示。

78.5.2使用XLAUI或CAUI-n扩展40 Gb/s和100 Gb/s PHY

40 Gb/s PHYs可以使用XLAUI进行扩展，100 Gb/s PHYs可以使用CAUI-10或CAUI-4作为子层间服务接口的物理实例进行扩展，以便在设备之间分隔功能。LPI信令可以在XLAUI / CAUI-n上运行，而不改变表78-4中描述的PHY定时参数或78.4中描述的数据链路层能力协商的操作。

如果对任何PMA子层断言PMA出口AUI停止使能（PMA Egress AUI Stop Enable，PEASE，见83.3; MDIO寄存器bit 1.7.8），则PMA可以在发送方向上停止XLAUI / CAUI-n上的信令以节省能量。如果断言了PEASE，那么对于每个断言了PEASE的PMA, RS将在LPI解除断言之后的延迟时间为Tw_sys_tx-Tw_sys_rx发送数据，如表78-4所示(见81.4.2)。

如果对任何PMA子层断言PMA入口AUI停止使能（PMA Ingress AUI Stop Enable，PIASE，见83.3; MDIO寄存器bit 1.7.9），PMA可以停止在接收方向的XLAUI/CAUI-n上发送信号，以节约能量。在设置PIASE位之前，接收方应该为每个PMA与要断言的PIASE协商远程Tw_sys的额外时间（对于XLAUI / CAUI-n，等于Tw_sys_tx - Tw_sys_rx，如表78-4所示）。