IEEE 802.3

IEEE 802.3

IEEE 802.3是一个工作组，也表示此工作组制定的一系列IEEE标准，这些标准都是物理层和数据链路层的有线以太网标准（802.11是WiFi）。一般情况下，以太网就是一个局域网络，带有广域网的一些功能应用。物理连接存在与节点之前，或者节点与网络设备之间，比如hub, switch, router. 连接形式多种多样，有各种的铜线和光纤。802.3技术支持802.1网络，同时802.3也定义了局域网的连接机制是CSMA/CD.

802.3bp
1000BASE-T1 - Gigabit Ethernet over a single twisted pair, automotive & industrial environments。802.3bp简介
1000BASE-T1 - 通过单个双绞线，汽车和工业环境的千兆以太网
802.3bw
100BASE-T1 - 100 Mbit/s Ethernet over a single twisted pair for automotive applications
100BASE-T1 - 单个双绞线上的100 Mbit / s以太网，适用于汽车应用
数据链路层
 

数据链路层由下列子层组成（由下到上顺序）：

MAC（Media Access Control，媒体访问控制）子层：负责向物理层的数据转发功能（与媒介无关）。一般地来说，MAC子层负责封装（成帧、地址标示、差错检测）和媒体接入（冲突监测和延时过程）功能。

MAC Control（MAC控制）子层：MAC Control是可选的子层，负责MAC子层操作的实时控制和处理。定义了MAC控制子层以允许未来加入新功能。

LLC（Logical Link Control，逻辑链路控制）子层：负责数据链路层与媒体访问无关的功能，它不在IEE802.3标准的范畴之内。MAC层和可选的MAC控制子层并不知晓上面是否存在LLC子层或者是其他客户（如网桥或中继器）。

以太网PHY和MAC实现国际标准化组织（ISO，International Organization forStandardization）开放系统互连（OSI，Open System Interconnect）(ISO/OSI) 协议栈的下两层。MAC通过MII和PHY接口。典型的10兆和100兆PHY以太网实现分别和10BaseT和100BaseTX接口结合。
 

PHY是物理接口收发器，它实现物理层。IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。

MAC是媒体访问控制器。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。它实现了数据链路层。最新的MAC同时支持10/100/1000Mbps速率。通常情况下，它实现MII/GMII/RGMII接口，来同行业标准PHY器件实现接口。

IEEE 802.3bp是一种物理层标准，它规定了一种采用双绞线电缆连接的千兆位以太网技术，又被称为更高速以太网（GBE）。 IEEE 802.3bp主要是指对于目前在汽车行业应用广泛的人机接口（HMI）所做出的标准规范，也就是汽车专用的广域网通信标准。 IEEE 802.3bp通过使用1000BASE-T1的技术，在单一双绞线上实现了数据传输速率高达1Gbps。
目前1000Base-T1已经释放的标准也以物理层为主，它的物理层架构与100Base-T1以太网类似，由以下组件组成：

协调子层（RS）：在GMII使用的并行接口和作为MAC子层一部分的串行标准接口之间进行数据转换的特殊子层。尽管RS位于GMII之上，但它被当作物理层的一部分。RS通常被认为是以太网底层和第二层之间"真正的"接口；

千兆介质无关接口（GMII）：定义了MAC子层（通过协调子层）和以太网物理层其它部分之间通信的一组特殊接口。GMII是物理层的一部分，但在实践中，它代表物理层与MAC子层之间真正的接口。其采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps；

物理编码子层（PCS）：该子层主要负责整体数据编解码。在传输方面，PCS通过GMII从MAC子层接收数据，并按照特定物理层实现的要求转换成特定序列的比特，然后向下发送至PMA。在收到PMA的数据后，PCS反过来把数据向上发送至GMII。数据加扰等功能也通过PCS子层实现；

物理媒介附加（PMA）：在传输方面，该子层用于将PCS创建的编码比特组转换成比特流然后向下发送至PMD子层。收到数据后，PMA执行相反的操作。PMA还履行其他的辅助功能，如冲突检测（使用半双工模式时）和时钟恢复；

物理媒介相关（PMD）：该子层生成和传输电信号和光信号以发送数据，以及接收和解释类似信号以接收数据，从而满足特定物理媒介的需求。在某些情况下不需要PMD子层，该子层的功能由PMA子层提供；

与媒介有关接口（MDI）：该接口为以太网物理层和数据传输媒介间的物理接口，通常是指将以太网主机或控制器连接至电缆的物理连接器。尽管某些MDI接口经常被重用以满足许多物理层媒介的独特需求，特别是双绞线以太网，但各物理媒介有不同的MDI；

物理媒介：传输数据的实际物理导线或电缆。在技术方面来说，物理媒介并不真正属于物理层，因为它既不是一个协议也不是一个子层，但有时候仍被认为是物理层的一部分。

PCS、PMA和PMD共同构成了物理层的核心部分，有时候它们被统称为"PHY"。但PHY这一缩写有时也用来指整个物理层。

1000Base-T1以太网与100Base-T1以太网在物理层特性上的差异如下：

1000Base-T1在物理层上以750MHZ的速率进行传输；

使用PAM3规则进行编码；

针对物理层产业化设计可能存在的差异性，标准化协会制定了物理层一致性测试标准，以保证不同设计和不同硬件厂商之间的互通性。该标准在TC8中进行了详细的定义，这个标准同时覆盖1000BASE-T1（802.3bp）和 100BASE-T1 (802.3bw) 汽车以太网技术。对于电信号的物理介质附加（PMA）规定了许多特定测试，对ECU的测试主要关注的是发送器（Transmitter）。且1000BASE-T1 汽车以太网测试要求示波器的带宽> 2 GHz。

1000BASE-T1测试：

一些特定的物理层测试参数要求：

1000BASE-T1在经济、性能、效率上也有较大的提升，并支持能效管理和自协商机制：

能效管理

降低功耗的措施在汽车界比在居家或办公环境中更为重要。1000BASE-T1支持EEE功能。通过EEE机制，PHY能够降低功耗，它使用一项特殊协议，让设备在空闲一定时间后进入"休眠模式"。能效以太网的定义详见IEEE802.3az文件，定义了如何解决以太网能源额外消耗的问题。接下来的开发中仍需要投入大量工作来实现车载以太网的睡眠模式和其它电源管理功能。

自协商机制

自动协商就是一种在两台设备间达到最大可能的传输速率的通信方式。它允许设备用一种方式“讨论”可能的传输速率，然后选择双方可接受的最佳速率。它们使用叫做快速链路脉冲的FLP交换各自传输能力的通告。FLP可以让对端知道源端的传输能力是怎样的。当交换FLP时，两个站点根据以下从高到低的优先级侦测双方共有的最佳方式。

千兆光口自协商过程:

1.两端都设置为自协商模式

双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态

2.一端设置为自协商，一端设置为强制自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态

3.两端均设置为强制模式

双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态                 

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_47334080/article/details/108532930

802.3bw 100base -T1
电气和电子工程师协会（IEEE）802.3bw标准（也称为100BASE-T1，以前称为BroadR-Reach）是一种100 Mbps汽车以太网标准，旨在提高数据吞吐量，满足强大的汽车排放标准，并减少布线及汽车网络的重量和成本。

与传统以太网标准10BASE-T和100BASE-TX相比，100BASE-T1通过使用叠加、特定编码和加扰方案等基本原理，可降低电磁干扰（EMI），布线重量，成本以及节省空间。

多年来，汽车电气系统变得更加复杂，主要受信息娱乐系统，先进的驾驶员辅助系统（ADAS），动力传动系和车身电子设备的推动。 由于当今车辆中的各种电子控制单元（ECU）之间共享大量的实时数据和固件/软件，这些系统需要更快的通信网络。

IEEE 802.3bw（100BASE-T1）是汽车公司与领先的集成电路（IC）制造商和系统开发商共同开发的新物理层（PHY）通信协议。100BASE-T1是一种可行的解决方案，可通过单对非屏蔽双绞线电缆以100 Mbps的通信速度满足更大的带宽需求。 通过使用叠加，编码和加扰方案（以及一些无源组件）等技术，与传统的快速以太网（100BASE-TX）解决方案相比，100BASE-T1可降低电磁干扰（EMI），布线重量，成本和占用空间。

IEEE 802.3bw 和 IEEE 802.3bp 介绍和区别

IEEE 802.3bw

标准名称：100BASE-T1
描述：IEEE 802.3bw 是一种单对以太网标准，支持 100 Mbps 的数据传输速率。它使用单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）进行传输，主要应用于汽车和工业网络中。

特点：

传输速率：100 Mbps

线缆类型：单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）

传输距离：15 米（标准要求），但实际应用中可以达到 40 米

应用领域：汽车网络、工业自动化、传感器网络

应用场景：

汽车：用于车载网络，如车辆的传感器、摄像头和控制单元之间的通信。

工业：用于工业自动化设备之间的通信，如传感器、执行器和控制器。

IEEE 802.3bp

标准名称：1000BASE-T1
描述：IEEE 802.3bp 是一种单对以太网标准，支持 1 Gbps 的数据传输速率。它使用单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）进行传输，主要应用于汽车和工业网络中。

特点：

传输速率：1 Gbps

线缆类型：单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）

传输距离：15 米（标准要求），但实际应用中可以达到 40 米

应用领域：汽车网络、工业自动化、高速传感器网络

应用场景：

汽车：用于车载网络，如车辆的高性能传感器、摄像头和控制单元之间的通信。

工业：用于工业自动化设备之间的高速通信，如高速传感器、执行器和控制器。

区别

传输速率：

IEEE 802.3bw：100 Mbps

IEEE 802.3bp：1 Gbps

应用场景：

IEEE 802.3bw：适用于中等带宽需求的应用，如基本的传感器和控制单元通信。

IEEE 802.3bp：适用于高带宽需求的应用，如高性能传感器、摄像头和高速控制单元通信。

复杂性和成本：

IEEE 802.3bw：实现相对简单，成本较低。

IEEE 802.3bp：实现复杂度较高，成本也相对较高。

传输距离：

两者在标准要求中都支持 15 米的传输距离，但实际应用中可以达到 40 米。

总结

IEEE 802.3bw 和 IEEE 802.3bp 都是单对以太网标准，但它们的传输速率不同，适用于不同的应用场景。IEEE 802.3bw 适用于中等带宽需求的应用，而 IEEE 802.3bp 适用于高带宽需求的应用
IEEE 802.3bw 和 IEEE 802.3bp 介绍和区别

1. 物理层特性

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

编码方式：使用 PAM-3（三电平脉冲幅度调制）编码。

调制方式：采用 64FSK（64 频移键控）调制。

带宽：占用 66.7 MHz 的带宽。

线缆要求：支持单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP），线缆质量要求较高。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

编码方式：使用 PAM-4（四电平脉冲幅度调制）编码。

调制方式：采用 16FSK（16 频移键控）调制。

带宽：占用 600 MHz 的带宽。

线缆要求：支持单对非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP），线缆质量要求更高。

2. 功耗

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

功耗：较低，适用于对功耗有严格要求的设备，如汽车中的传感器和控制单元。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

功耗：较高，但仍然在汽车和工业应用中可接受的范围内。

3. 兼容性

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

兼容性：可以与现有的 100BASE-TX 网络设备兼容，但需要适配器或网关。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

兼容性：可以与现有的 1000BASE-T 网络设备兼容，但同样需要适配器或网关。

4. 标准化和认证

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

标准化：2015 年正式标准化。

认证：需要通过相关的认证测试，确保设备符合标准要求。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

标准化：2016 年正式标准化。

认证：同样需要通过相关的认证测试，确保设备符合标准要求。

5. 实际应用案例

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

汽车：用于车载网络，如摄像头、雷达、传感器和控制单元之间的通信。

工业：用于工业自动化设备，如传感器、执行器和控制器之间的通信。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

汽车：用于高性能车载网络，如高清摄像头、激光雷达和高性能控制单元之间的通信。

工业：用于高速工业自动化设备，如高速传感器、执行器和控制器之间的通信。

6. 开发和测试工具

IEEE 802.3bw (100BASE-T1)：

开发工具：如 Vector 的 CANoe 和 CANalyzer，支持 100BASE-T1 网络的开发和测试。

测试工具：如 Keysight 的网络分析仪，用于测试 100BASE-T1 网络的性能。

IEEE 802.3bp (1000BASE-T1)：

开发工具：如 Vector 的 CANoe 和 CANalyzer，支持 1000BASE-T1 网络的开发和测试。

测试工具：如 Keysight 的网络分析仪，用于测试 1000BASE-T1 网络的性能。

PAM-3编码和PAM-4编码是两种多电平脉冲幅度调制技术，主要应用于高速数据传输领域。以下是两者的核心区别及特点：

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1. 基本原理

PAM-3
使用3个电压电平（-1、0、+1）传输数据，每个符号周期可传输约1.5比特（log2(3)）的信息1。通过组合两个PAM-3符号实现3位数据的传输，例如用连续两个符号表示-1和-1对应二进制0001。
优势：在带宽需求与复杂度之间取得平衡，适合需要中等传输速率且对信道损耗敏感的场景1。

PAM-4
采用4个电压电平（如±A、±3A），每个符号周期传输2比特（00、01、10、11）18。相较于传统NRZ编码，其符号速率仅需一半即可实现相同传输速率，显著降低通道损耗1。
劣势：电平间隔更小，信噪比（SNR）比NRZ恶化约9dB，误码率更高，需更复杂的均衡技术补偿48。

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2. 应用场景

PAM-3：
主要用于车载以太网（如100/1000Base-T1）、早期高速互连等场景，平衡带宽与实现复杂度2。

PAM-4：
广泛应用于超高速场景，如400G/800G光模块、PCIe 6.0、GDDR6X显存及5G基站等248。以56Gbps单通道为例，PAM-4的奈奎斯特频率仅14GHz（NRZ需28GHz），大幅降低高频损耗4。

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3. 性能对比

特性	PAM-3	PAM-4
传输效率	1.5比特/符号	2比特/符号
SNR需求	中等	更高（电平间隔更小）
复杂度	较低	高（需预加重、均衡等技术）
适用场景	中等速率、成本敏感型	超高速、高密度传输

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总结

PAM-3和PAM-4均为提升带宽效率的调制方案：

PAM-3适合中等速率且需兼顾复杂度的场景（如车载网络）

PAM-4通过牺牲信噪比实现速率翻倍，成为超高速互连的主流选择

一般来说，带宽决定了信道的数据传输能力。带宽越宽，能够支持的数据速率越高。
占用66.7MHz带宽的含义可分解为以下三个技术维度：

频谱资源占用

表示信号在频域上占据从中心频率向两侧延伸33.35MHz的范围（总宽度66.7MHz）

相当于在电磁波谱中锁定66.7MHz宽的"通道"传输信号

例如：若中心频率为2.4GHz，实际占用2383.35MHz-2450MHz频段

传输能力基础

依据香农定理，信道容量与带宽成正比（C=B·log₂(1+S/N)）

在典型信噪比条件下，66.7MHz带宽可支撑约400Mbps理论极限速率（假设S/N=30dB）

实际有效速率受调制方式影响：如64QAM约达320Mbps，256QAM约达480Mbps

典型应用场景

卫星通信C波段转发器（单个转发器带宽常为36/54/72MHz，66.7MHz属特殊定制）

军用战术数据链（如Link-16的3MHz/30MHz可选带宽，扩展模式可达更高）

5G毫米波频段子载波聚合（多个子载波叠加后的总带宽可达此量级）

该参数常见于射频系统设计规格书，直接影响系统的抗干扰能力与传输速率。实际工程中需配合滚降系数（如0.3）计算实际占用带宽，例如符号率50Mbaud的QPSK信号，理论带宽=50*(1+0.3)=65MHz，接近66.7MHz设计值。