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USB4系统结构的功能堆栈介绍

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作者 : PURPLELEC
更新时间 : 2024-03-20 10:42:26
  USB4功能堆栈层最上层是协议适配器层和配置层,两者互不干扰,下一级是传输层,最后一级是物理层。物理层自上而下又分为逻辑层和电气层。USB4功能堆栈依靠USB4端口、协议适配器和控制适配器来实现。USB4端口中有通道适配器。协议适配器,控制适配器和通道适配器统称适配器。
usb4 适配器
  从上图看出协议适配器实现了协议适配器层和传输层的功能,控制适配器实现了配置层和传输层的功能,而USB4端口的通道适配器实现了整个物理层的功能,物理层包含逻辑层和电气层。下面按照最底层到最高层的顺序,来介绍功能堆栈层的所有层。
  1、 电气层
  电气层定义USB4链路的电气信令特性,包括加扰,编码,抖动和电压。应满足低误码率,实现可靠通信。
  加扰:用扰码(伪随机码)与原始信号相乘,从而得到新的信号。与之相逆的过程叫做解扰。
  编码:信息、数据转换成规定的电脉冲信号。
  抖动:信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离,需要在规定的范围内。
  电压:电脉冲信号的电压需要在规定的范围内。
  误码率:发生错误的码占总的码的比例。
  2、逻辑层
  逻辑层在两个路由器之间建立一个USB4链路,并提供在两个路由器之间传输和接收字节流的服务。
  逻辑层位于电气层之上,在传输层之下。它将往返于传输层的数据流量(单位时间传输的数据)视为字节流。
  逻辑层提供的服务是:
  与链接伙伴建立和维护USB4链接
  通过不同的速度和宽度实现性能可伸缩性
  错误检测和恢复机制
  使用不同的媒介(例如无源电缆,有源电缆和重定时器)进行操作
  支持时钟补偿,数据加扰和前向纠错码等机制
  电源管理
  USB4链接由附带的边带数据通道辅助和管理,该边带数据通道可实现如下功能:
  配置USB4链路的参数
  与重定时器(如果存在)进行交互并执行USB4链路前馈均衡发射机握手
  确保USB4链路收发器和重定时器的正确掉电/唤醒顺序
  3、协议适配器层
  协议适配器层执行隧道协议流量和USB4传输层数据包之间的映射。协议适配器层由发送和接收的隧道协议流量的类型定义。
  4、配置层
  配置层执行路由器配置任务并处理传入的控制数据包。配置层为域内的控制数据包提供寻址方案,处理控制数据包,并为控制数据包提供可靠的传输机制。控制数据包使连接管理器可以访问路由器的配置空间。
  5、传输层
  传输层通过总线转发隧道数据包和控制数据包。它定义了数据包格式,路由,服务质量(Quality of Service,简称QoS)支持,流控制和时间同步。传输层是执行协议多路复用的地方。
  总之,USB4系统结构传输数据依靠适配器来实现。协议适配器层和传输层组成了协议适配器,配置层和传输层组成了控制适配器,逻辑层和电气层组成了通道适配器。
  协议适配器层实现USB4数据和传输层之间的映射,配置层负责配置路由器,传输层转发配置层的控制数据包和协议适配器层的USB4隧道数据包,逻辑层实现两个路由器之间数据发送和接收的服务,电气层确保通信数据传输的可靠性,降低误码率。各层之间的任务分工,共同实现了USB4数据在USB4系统结构上稳定可靠地传输。