1000BASE-T1은 꼬임쌍선 한 쌍으로 1 Gbit/s를 보내는 이더넷 물리 계층이다.[1][2] IEEE 802.3bp-2016은 꼬임쌍선 한 쌍으로 점대점 1 Gbit/s를 내는 PHY를 IEEE 802.3에 넣었고, 이 표준을 만든 곳이 IEEE P802.3bp 1000BASE-T1 PHY Task Force다.[3][4] 태스크 포스는 전이중 동작만 지원하고, EMC(Electromagnetic Compatibility)와 온도 같은 조건이 걸리는 차량과 산업 환경에서 1 Gbit/s로 동작하는 것을 목표로 삼았다.[5] IEEE 802.3-2022는 1000BASE-T1 PHY를 양방향에 동시에 1 Gbit/s씩 주고받는 전이중 PHY로 정하고, PCS(Physical Coding Sublayer)와 PMA(Physical Medium Attachment) 두 부계층으로 이룬다.[1]
부호화
이 표준은 1000BASE-T1의 PCS가 GMII(Gigabit Media Independent Interface)의 데이터와 제어 10주기를 81비트 블록 하나로 묶는 80B/81B 부호화를 하고, 80B/81B 블록 45개마다 Reed–Solomon FEC(Forward Error Correction) 패리티 396비트를 더하도록 정한다. PCS는 이 비트를 15비트 사이드 스트림 스크램블러로 스크램블한 뒤 3비트마다 PAM3(Pulse Amplitude Modulation 3) 심볼 둘로 바꾸고(3B2T), PMA는 이 심볼을 750 MBd로 보낸다.[1]
DP83TG720S-Q1은 받은 데이터를 FEC와 80B/81B 복호를 거쳐 처리하며, FEC를 우회하는 모드도 둔다. 수신 쪽 디스크램블러가 잠겼는지는 레지스터로 알린다.[2]
OAM
IEEE 802.3-2022는 1000BASE-T1에 선택 기능으로 PCS 수준의 OAM(Operations, Administration, and Maintenance)을 두어, 두 PHY가 링크 상태와 메시지를 링크의 남는 대역으로 데이터 흐름 밖에서 주고받게 한다. OAM 정보는 두 1000BASE-T1 PHY와 그 관리 엔티티 사이에서만 오가며, 다른 계층으로 넘기는 것은 이 표준의 범위 밖이다. PCS는 80B/81B 블록 45개마다 OAM 데이터 9비트를 함께 RS-FEC 인코더에 넣는다. 1000BASE-T1이 선택 사항인 EEE를 지원하면 링크 사용률이 낮은 동안 저전력 모드로 들어갈 수 있고, 이때도 OAM은 더 느린 속도로 정보를 나른다. EEE를 구현한 PHY는 적어도 링크 상대의 상태를 주고받을 만큼 OAM 프레임 교환을 구현해야 한다.[1]
PHY Health는 OAM의 두 비트 SNR<1:0>로 수신기 상태를 알리며, 값마다의 뜻은 아래와 같다. 좋음과 경계, idle과 재트레이닝을 요청할 때의 기준은 구현에 맡긴다.[1]
| SNR<1:0> | 뜻 |
|---|---|
11 | SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 좋다. |
10 | SNR이 경계에 있다. |
01 | LPI(Low Power Idle)의 refresh로는 SNR을 유지할 수 없어, 링크 상대에게 LPI를 끝내고 idle을 보내 달라고 요청한다. EEE를 켰을 때만 쓴다. |
00 | 링크가 실패해, 현재 OAM 프레임이 끝난 뒤의 시간 가 일 때 링크를 끊고 다시 맺는다. |
에코 제거
이 표준은 1000BASE-T1 PMA의 수신 기능에 신호 등화와 에코 제거를 넣기를 강하게 권하며, 에코 제거에는 자기가 보낸 심볼 열이 필요하다.[1]
마스터와 슬레이브
이 표준은 1000BASE-T1 PHY가 실행 중 설정에 따라 마스터로도 슬레이브로도 동작할 수 있도록 정한다. 마스터는 로컬 클럭으로 송신 타이밍을 정하고, 슬레이브는 받은 신호에서 복구한 클럭으로 송신 타이밍을 정한다. 자동 협상은 선택 사항이며, 자동 협상을 쓰면 그 과정에서 두 PHY의 역할이 정해지고, 쓰지 않으면 관리나 하드웨어 설정으로 정한다.[1]
이 표준은 자동 협상을 끈 때 Link Synchronization 기능이 트레이닝 전에 마스터 PHY와 슬레이브 PHY를 맞추도록 정한다. 마스터가 동기 시퀀스를 1 µs 동안 보내고, 슬레이브의 응답이 없으면 5 µs마다 되풀이한다. 슬레이브는 시퀀스를 감지하면 마스터가 송신을 멈춘 뒤 1 µs 동안 동기 시퀀스로 답한다. 그 뒤 4 µs 동안 다른 감지가 없으면 Link Synchronization이 끝나, 링크 모니터 타이머가 돌기 시작하고 PHY Control이 트레이닝을 시작한다.[1]
DP83TG720S-Q1은 핀 설정(bootstrap)이나 레지스터로 마스터나 슬레이브로 설정하며, 기본값은 슬레이브다.[2]
LAN8870은 100BASE-T1과 1000BASE-T1을 모두 지원하며, 100/1000 Mbit/s 자동 협상과 속도를 고정하는 모드를 둔다.[6]
링크 세그먼트
P802.3bp 태스크 포스는 인라인 커넥터를 4개까지 둔 차량용 링크 세그먼트에서 적어도 15 m를, 산업 제어·자동화와 운송(항공기, 철도, 버스, 대형 트럭)용 선택 링크 세그먼트에서 적어도 40 m를 잇는 것을 목표로 삼았다.[5] IEEE 802.3-2022는 이 두 링크 세그먼트를 두고, 차량용을 type A, 더 먼 거리가 필요한 응용을 위한 선택 링크 세그먼트를 type B라 부른다.[1] LAN887x 가운데 type B는 LAN8870B만 지원한다.[6]
1000BASE-T와의 차이
IEEE 802.3ab-1999는 Category 5 평형 구리 케이블 네 쌍으로 1000 Mbit/s를 내는 1000BASE-T를 정의했다.[7] 1000BASE-T PHY는 네 쌍 모두로 동시에 주고받으며 다섯 준위의 PAM5를 쓴다.[8][9] P802.3bp PAR(Project Authorization Request)가 나온 2014년까지 IEEE 802.3에는 네 쌍보다 적은 꼬임쌍선으로 1 Gbit/s를 내는 방식이 없었다.[10] DP83TG720S-Q1은 한 쌍에 750 MBd로 보내고, DP83867은 1000BASE-T에서 125 MBd로 보낸다.[2][8]