78.節能以太網（EEE）
78.1概述
可選的EEE功能將IEEE 802.3媒體訪問控制（MAC）子層與一系列物理層相結合，定義爲支持低功耗空閒（LPI）模式下的操作。啓用LPI模式後，鏈路兩側的系統可以在鏈路利用率較低時節省電量。
EEE還提供協議來協調與LPI模式之間的轉換，並在不改變鏈路狀態且不丟棄或損壞幀的情況下執行此操作。進入和退出LPI模式的過渡時間保持足夠小，以便對上層協議和應用程序透明。
EEE支持通過雙絞線、同軸電纜、電介質背板線、光纖等佈線系統，用於10 Gb / s PHY的XGXS，用於40 Gb / s PHY的XLAUI以及用於100 Gb /的CAUI-10或CAUI-4的操作的PHY。表78-1列出了支持的PHY和接口及其相關子句。
除上述內容外，EEE定義了10 Mb / s MAU（10BASE-Te），降低了發送幅度要求。 10BASE-Te MAU可與超過100米的D類（5類）或更好的佈線的10BASE-T MAU完全互操作，如ISO / IEC 11801：1995中所規定。這些要求也可以通過ANSI / TIA / EIA-568-B-1995中規定的5類電纜和組件來滿足。10BASE-Te的定義允許降低功耗。
EEE還指定了在鏈接夥伴之間交換功能的方法，以確定是否支持EEE並選擇兩個設備共有的最佳參數集。第78條概述了EEE操作。用於每種特定PHY類型的可選EEE功能的PICS（Protocol Implementation Conformance Statements，協議實現一致性說明）在相應的PHY子句中指定。數據鏈路層功能的規範要求包含在78.4中。
78.1.1 LPI信令
LPI信令允許LPI客戶端向物理層和鏈路合作伙伴表明，預計數據流將中斷，LPI客戶端可以使用該信息進入需要額外時間才能恢復正常運行的節能模式。當鏈路夥伴發送了這樣的指示時，LPI信令會通知LPI客戶端。
LPI信令的定義假設使用附件4A中定義的MAC來簡化全雙工操作（帶有載波偵聽延遲）。這提供了全雙工操作，但是當物理層處於LPI模式時，使用載波偵聽信號來延遲傳輸。
LPI客戶端連接到RS服務接口。在媒體獨立接口上，採用LPUI編碼實現RS和PCS之間的LPI信令。發送PCS對LPI符號進行編碼，由鏈路夥伴接收LPI符號並由PCS解碼。接收和發送PCS還生成服務接口信號，這些信號被傳遞到較低PHY子層，並且指示接收和發送PHY功能何時可以斷電。
來自PCS控制的EEE請求信號在靜止和正常運行之間轉換。第49條 PCS和第82條PCS還請求發送警報操作以幫助夥伴設備PMD檢測靜止狀態的結束。另外，第49條 PCS和第82條PCS生成RX_LPI_ACTIVE信號，該信號向條款74 BASE-R FEC指示它可以使用快速塊鎖定，因爲鏈路夥伴PCS繞過了FEC的加擾（scramble）操作。
第83條中定義的編碼還允許LPI通過XLAUI和CAUI-n接口發送來自PCS的安靜和警報請求。 XLAUI和CAUI-n從通過接口接收的數據推斷出安靜和警報請求，並使用這些請求來重新創建發送或接收方向信令。（見83.5.11.1。）
接收PCS檢查鏈路在正確的時間退出靜止狀態循環，並且接收的信號是否在所需的時間內返回到其預期狀態。ENERGY_DETECT指示信號從PMA向上傳遞到PCS，以允許PCS監視喚醒過程。
78.1.1.1協調子層服務接口
圖78-1描述了LPI客戶端和RS中間層（夾層）服務接口。
78.1.1.2 LPI客戶端的責任
LPI客戶端決定何時向鏈路夥伴發送LPI信號，並通過RS與物理層通信。當鏈路夥伴發送LPI信號時，RS也會通知LPI客戶端。LPI客戶端決定發送LPI的條件，以及LPI客戶端從鏈接夥伴接收LPI時所採取的操作，都是特定於實現的，超出了本標準的範圍。
78.1.2 LPI客戶端服務接口
下面指定RS向LPI客戶機提供的服務接口。這些服務以抽象的方式進行描述，並不意味着任何特定的實現。定義了以下原語:
LP_IDLE.request
LP_IDLE.indication
78.1.2.1 LP_IDLE.request
LPI客戶端用來啓動或停止向鏈路夥伴發送LPI信號的原語。
服務原語的語義如下：
LP_IDLE.request（LPI_REQUEST）
LPI_REQUEST參數可以採用以下兩個值之一：ASSERT或DEASSERT。 ASSERT向鏈路夥伴發起LPI信令。DEASSERT停止向鏈路夥伴發送LPI信令。在以下任何情況下，未定義接收此原語的效果：
a）link_status不正常（見28.2.6.1.1）
b）LPI_REQUEST =在link_status改變爲OK的1秒內確定/斷言
c）PHY指示LOCAL FAULT
d）PHY指示REMOTE FAULT
LPI客戶機生成此原語的時間的說明超出了此範圍，收到此原語將導致RS啓動或停止向鏈路夥伴發送LPI信號。
78.1.2.2 LP_IDLE.indication
用於向LPI客戶端指示鏈路夥伴已啓動或停止發信號通知LPI。
服務原語的語義如下：
LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）
LPI_INDICATION參數可以採用以下兩個值之一：ASSERT或DEASSERT。ASSERT表示鏈接夥伴已開始發信號通知LPI。 DEASSERT表示鏈路夥伴已停止發信號通知LPI。
當RS根據78.1.3.2中定義的規則啓動或停止接收在接收xMII上編碼的LPI斷言時，由RS生成該原語。本規範未指定LPI客戶端接收此原語的效果。
78.1.3協調子層操作
LPI斷言和檢測功能包含在Reconciliation Sublayer中，如圖78-2所示。此圖中的xMII表示EEE支持的任何媒介獨立接口系列。
以下提供了RS LPI操作的概述。RS LPI操作的實際規範可以在相應的RS子句中找到。
78.1.3.1 RS LPI斷言功能
在沒有LPI請求的情況下，由LPI客戶端接口的LP_IDLE.request原語中的設置爲DEASSERT的LPI_REQUEST參數指示，LPI斷言功能將PLS服務接口映射到正常條件下的發送xMII信號。
當一個LPI請求被斷言時，由LPI Client接口的LP_IDLE.request原語中中的設置爲ASSERT的LPI_REQUEST參數指示，LPI斷言功能開始在xMII上發送“assert LPI”編碼。LPI斷言功能還將PLS服務接口的PLS_CARRIER.indication原語中的CARRIER_STATUS參數設置爲CARRIER_ON。這將阻止MAC傳輸。
當LPI請求被置爲無效（取消斷言）時，由LPI Client接口的LP_IDLE.request原語中的LPI_REQUEST參數設置爲DEASSERT來指示，LPI斷言功能開始在xMII上傳輸正常的幀間編碼。在延遲之後，LPI斷言功能將PLS服務接口的PLS_CARRIER.indication原語中的CARRIER_STATUS參數設置爲CARRIER_OFF，從而允許MAC再次開始發送。提供此延遲是爲了讓鏈接夥伴爲正常操作做好準備。這個延遲有一個依賴於PHY的默認值，但是這個值可以使用78.4中定義的數據鏈路層功能進行調整。
78.1.3.2 LPI檢測功能
在沒有LPI的情況下，由接收XMII上的“assert LPI”以外的編碼表示，LPI檢測功能將接收XMII信號映射到正常情況下的PLS服務接口。
在LPI的開始時，由接收xMII上從普通幀間編碼轉換爲“Assert LPI”編碼表示，LPI檢測功能繼續在PLS服務接口上指示空閒，但是將LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）設置爲ASSERT。
在LPI結束時，將接收xMII上的“assert LPI”編碼轉換爲任何其他編碼，LP_IDLE.indication（LPI_INDICATION）設置爲DEASSERT，RS接收功能恢復正常解碼操作。
78.1.3.3 PHY LPI操作
以下提供了PHY LPI操作的概述。 PHY LPI操作的規範可以在相應的PHY子句中找到（參見表78-1）。
PHY LPI發送操作
當檢測到xMII上的“assert LPI”編碼的開始時，PHY發送SLEEP信號到其鏈路夥伴以指示本地發送器正在進入LPI模式。
大多數PHY中的EEE功能（例如，100BASE-TX，10GBASE-T，1000BASE-KX，10GBASE-KR和10GBASE-KX4）要求本地PHY發送器在發出SLEEP信號後保持Quiet（停止工作）。
在1000BASE-T LPI模式下，本地PHY發送器僅在本地PHY發送SLEEP信號並從遠程PHY接收SLEEP信號後才變爲Quiet。如果遠程PHY選擇不發信號通知LPI，那麼兩端PHY都不能進入低功耗模式；然而，LPI請求從鏈路的一端傳遞到另一端，即使物理層鏈路沒有進入低功耗模式，也可以實現系統的節能。
本地物理層的傳輸功能是週期性地發送刷新信號，鏈路夥伴使用這些信號更新自適應濾波器和定時電路，以保持鏈路的完整性。這個Quiet刷新週期一直持續到接收xMII上正常幀間編碼的爲止。PHY中的發送功能通過在預定義的時間段內發送喚醒信號將其傳送給鏈路夥伴。然後PHY進入正常操作狀態。
圖78-3說明了支持EEE的發送器操作的一般原理。
在轉換到LPI模式或從LPI模式轉換期間，沒有數據幀丟失或損壞。
對於實現可選EEE功能的運行速率爲40 Gb / s或更高速率的PHY，可支持兩種LPI操作模式：深度睡眠和快速喚醒。深度睡眠是指發送器在低功耗空閒期間停止傳輸的模式（如圖78-3所示），相當於爲運行速度低於40 Gb / s的PHY定義的唯一機制。對於實現EEE的運行速率爲40 Gb / s或更高的PHY，深度睡眠支持是可選的，表78-1中提到的不支持深度睡眠的PHY除外。快速喚醒是指發送器在低功耗空閒期間繼續發送信號的模式，以便接收器可以在較短的喚醒時間內恢復工作（如圖78-4所示）。對於發送，除了編碼LPI的PCS之外，快速喚醒和正常操作之間沒有區別。對於實現EEE的運行速度爲40 Gb / s或更高的PHY，必須提供快速喚醒支持。
物理層信令繼續在快速喚醒信令期間暫停的更高層功能
警告
深度睡眠操作中的信令排除了通過光傳輸網絡鏈路的透明映射。對於任何用於透明OTN映射的鏈路，只應啓用快速喚醒操作。
78.1.3.3.2 PHY LPI接收操作
在接收方向上，通過接收來自鏈路夥伴的SLEEP信號來觸發進入LPI模式，這表示鏈路夥伴即將進入LPI模式。在發送SLEEP信號之後，則鏈接夥伴停止傳輸（如果不是快速喚醒模式下）。當接收器檢測到SLEEP信號時，本地PHY在xMII上指示“assert LPI”，並且本地接收器可以禁用某些功能以降低功耗。
如果不處於快速喚醒模式，則鏈路夥伴週期性地發送刷新信號，本地PHY使用刷新信號來更新自適應係數和定時電路。該Quiet刷新週期持續發送，直到鏈路夥伴通過在RS中由LPI斷言功能控制的預定時間段內發送喚醒信號來啓動轉換回到正常模式。這允許本地接收器準備正常操作並從“assert LPI”編碼轉換到xMII上的正常幀間編碼。在系統指定的恢復時間之後，鏈路支持標稱操作數據速率。
78.1.4可選擇支持EEE的PHY類型
EEE定義了表78-1中列出的IEEE 802.3 PHY和接口的低功耗操作模式。該表還列出了與每個PHY或子層相關的子句。每種PHY類型和接口的EEE能力的規範要求在相關條款中。
78.2 LPI模式時序參數說明
Ts PHY在關閉所有發射器之前發送睡眠信號的時間段。
Tq 在發送刷新信號之前PHY保持靜默的時間段。
Tr 刷新信號的持續時間。
Tphy_prop_tx 給定數據單元從xMII到MDI的傳播延遲。
Tphy_prop_rx 給定數據單元從MDI到xMII的傳播延遲。
Tphy_shrink_tx 發射機收縮時間，定義爲以下兩個時序參數之間的絕對時間差：
1）、在xMII處從“assert LPI” 轉換到“Normal Idle”開始到在MDI處的喚醒信號的啓動之間的延遲；2）、Tphy_prop_tx。
Tphy_shrink_rx 接收機收縮時間，定義爲以下兩個時序參數之間的絕對時間差：
1）、在MDI處的喚醒信號的開始與xMII處從“assert LPI”到“Normal Idle”的相應轉換之間的延遲；2）、Tphy_prop_rx。
Tw_phy 在xMII上接收空閒信號到允許在xMII上使用第一個數據碼字之間的一段時間。符合規範的PHY的喚醒時間不超過Tw_phy（min）。
Tw_sys_tx 系統在請求發送和準備發送之間等待的最長時間。
Tw_sys_rx 系統在喚醒請求和準備接收數據就緒之間所需的最短時間。
Tphy_wake_tx xMII開始喚醒到MDI啓動喚醒的時間。
Tphy_wake_rx MDI開始喚醒到xMII喚醒的時間。
Tphy_wake PHY所需的最小喚醒持續時間。
78.3能力協商
除了僅支持快速喚醒操作的PHY之外，EEE功能應在自動協商階段進行通告。自動協商爲鏈接設備提供了檢測鏈路另一端設備支持的能力（操作模式），確定通用能力和爲聯合操作配置的能力。自動協商是在上電時、在管理人員的命令下、由於鏈接失敗或由於用戶干預而執行的。應使用如78.4中所述的L2協議幀來通告快速喚醒能力。
在自動協商期間，兩個鏈接夥伴都會指示其EEE功能。只有在自動協商期間，本地設備和鏈接夥伴都會爲已確定的PHY類型通告EEE功能，才支持EEE。如果不支持EEE，則禁用所有EEE功能，並且LPI客戶端不斷言LPI。除非本地設備和鏈路夥伴在自動協商期間爲確定的PHY類型通告深度睡眠功能，否則不應啓用EEE深度睡眠操作。如果協商的PHY類型的兩個鏈路夥伴都支持EEE，則可以在任一方向上獨立使用EEE功能。
在78.4中描述了使用L2協議幀的其他功能和設置，包括調整Tw_sys_tx參數。
78.4數據鏈路層功能
使用基於IEEE 802.3組織特定TLVs的幀支持額外的功能和設置，IEEE Std 802.1AB™-2009附件F中定義了這些幀。對於在能夠接收其接收路徑上的數據之前，需要更長喚醒時間的設備來說，可以使用本子條款中定義的數據鏈路層功能，來與發送鏈路夥伴協商延長系統喚醒時間。該機制可以允許或多或少積極的節能模式。
注：ANS.1編碼規範是一種ISO/ITU-T 標準。其中一種編碼BER（Basic Encoding Rules）簡單好用，它使用三元組編碼，簡稱TLV編碼。
數據鏈路層功能應針對運行速度等於或大於10 Gb / s的設備實施，並且可以針對所有其他設備實施。 EEE快速喚醒TLV的使用應被解釋爲該設備支持EEE快速喚醒操作的指示，無論其能力如何。
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) 大於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：藍色部分 =
在自協商階段進行通告，除非本地設備和鏈路夥伴在自動協商期間爲解析的PHY類型通告深度睡眠功能，否則設備不能使用EEE深度睡眠TLV指示深度睡眠能力。
使用數據鏈路層功能的實現應符合IEEE Std 802.1AB-2009的所有強制性部分；應支持79.3.5中定義的EEE類型、長度、值(TLV)；時間要求見78.4.1；並應支持78.4.2中定義的控制狀態圖。運行速度等於或大於40gb /s的設備應支持79.3.6中定義的EEE深度睡眠TLV。
數據鏈路層功能是從發送和接收鏈路夥伴之間鏈路的單向角度描述的。對於實現數據鏈路層功能的雙工EEE鏈路，每個鏈路夥伴應實現發射機和接收機的TLV、控制和狀態圖。
出於數據鏈路層功能的目的，所有協商和/或交換的數值，如果是小數，都應向上舍入爲最接近的整數，以微秒爲單位。
78.4.1數據鏈路層功能時序要求
當斷言變量dll_enabled和dll_ready時，EEE鏈路夥伴應在啓用鏈路層功能轉換的10秒內發送一個包含EEE TLV的LLDPDU。
包含具有“Echo Transmit Tw_sys_tx”字段更新值的EEE TLV的LLDPDU應在接收到包含EEE TLV的LLDPDU的10s內發送，其中“Transmit Tw_sys_tx”字段的值不同於先前傳送的值。
包含具有“Echo Receive Tw_sys_tx”字段更新值的EEE TLV的LLDPDU應在接收到包含EEE TLV的LLDPDU的10s內發送，其中“Receive Tw_sys_tx”字段的值不同於先前傳送的值。
78.5.1 使用XGXS 擴展10 Gb/s PHY
XGXS可以插入RS和10GB/s物理層之間，以透明地擴展XGMII的物理範圍。LPI信令可以通過XGXS運行，而不改變表78-4中描述的PHY定時參數或78.4中描述的數據鏈路層能力協商的運行。
如果DTE XS XAUI 停止使能位被斷言，則DTE XS可以停止XAUI發送方向上的信號發送，以節省能源。如果DTE XS XAUI 停止使能位被解除斷言，則RS將LPI解除斷言後的發送數據延遲一段時間，該時間等於XGXS的Tw_sys_tx – Tw_sys_rx，如表78-4所示（見46.4.2.1）。
如果PHY XS XAUI 停止使能位(4.0.9) 被斷言，則PHY XS可能會停止XAUI發送方向上的信號發送，以節省能源。在設置PHY XS XAUI 停止使能位之前，接收器協商遠程Tw_sys的額外時間等於XGXS的Tw_sys_tx – Tw_sys_rx，如表78-4所示。
78.5.2使用XLAUI或CAUI-n擴展40 Gb/s和100 Gb/s PHY
40 Gb/s PHYs可以使用XLAUI進行擴展，100 Gb/s PHYs可以使用CAUI-10或CAUI-4作爲子層間服務接口的物理實例進行擴展，以便在設備之間分隔功能。LPI信令可以在XLAUI / CAUI-n上運行，而不改變表78-4中描述的PHY定時參數或78.4中描述的數據鏈路層能力協商的操作。
如果對任何PMA子層斷言PMA出口AUI停止使能（PMA Egress AUI Stop Enable，PEASE，見83.3; MDIO寄存器bit 1.7.8），則PMA可以在發送方向上停止XLAUI / CAUI-n上的信令以節省能量。如果斷言了PEASE，那麼對於每個斷言了PEASE的PMA, RS將在LPI解除斷言之後的延遲時間爲Tw_sys_tx-Tw_sys_rx發送數據，如表78-4所示(見81.4.2)。
如果對任何PMA子層斷言PMA入口AUI停止使能（PMA Ingress AUI Stop Enable，PIASE，見83.3; MDIO寄存器bit 1.7.9），PMA可以停止在接收方向的XLAUI/CAUI-n上發送信號，以節約能量。在設置PIASE位之前，接收方應該爲每個PMA與要斷言的PIASE協商遠程Tw_sys的額外時間（對於XLAUI / CAUI-n，等於Tw_sys_tx - Tw_sys_rx，如表78-4所示）。
