一、综述
在不同种类的媒体访问控制方法的局域网（LAN）中，唯有采用CSMA/CD技术的媒体访问控制方法的局域网（简称，CSMA/CD-LAN），为了适应不同的传输媒体、不同的数据传输速率，其物理层（PHY）的分层较为复杂，且随着支持的传输数据速率的不断提高，其物理层的分层在逐步增加，当然其分层间的接口也随之增多。下图1-0显示了CSMA/CD-LAN物理层分层与分层间接口适应数据输速率提高的一个变化过程示意及与OSI/RM的对应关系。图中的物理层（不包括媒体）应是由物理层设备和物理层接口构成，物理层设备是指物理层的各子层；物理层接口是指相关子层间接口，这些接口统称兼容性接口。图中各物理层设备和常用兼容性接口的名称与含义详见下表1-0中。
图 1-0：CSMA/CD-LAN物理层分层与分层间接口适应数据输速率提高的变化过程
表 1-0：CSMA/CD-LAN物理层设备和物理层接口的术语与定义
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1、起始的物理层
我们知道，初期的CSMA/CD-LAN支持的数据传输速率主要为10Mbit/s（或1Mbit/s），物理媒体使用同轴电缆（粗缆或细缆）。此时的物理层也称为CSMA/CD-LAN的基本物理层，其分层如下图1-1所示，由高到低分为物理层信令（PLS，PHY Layer Signaling）子层和物理层媒体附属（PMA，PHY Medium Attachment）子层，媒体与PMA子层间的接口称为媒体相关接口（MDI，Medium Dependent Interface），它事实上是物理层的电气接口、机械接口等。PLS与PMA间的接口称为连接单元接口（AUI，Attachment Unit Interface，也有译为附属单元接口），用以运载已编码的信号并提供了全双工数据传输。其中，两个接口间的部分（包含PMA）构成媒体连接单元（MAU）。
图 1-1：起始的CSMA/CD-LAN物理层分层
2、增加了调和子层与MII接口的物理层
即在图 1-1的基本物理层的基础上增加了调和子层（RS，Reconciliation Sublayer）与媒体独立接口（MII，Media Independent Interface）的物理层。这种物理层分层目的是：在媒体访问控制（MAC）子层与10 Mbit/s及100 Mbit/s数据传输的 PHY 之间，以及站点管理（STA）实体与支持10Mbit/s及以上数据传输 PHY 实体之间提供一个简单、廉价和容易实现的互连。因此，此时的物理层又分为以下情况：
一是AUI接口外露。此时仅是在图 1-1的基础上增加了RS子层与MII接口，其较底层仍保持媒体连接单元（MAU）。它是支持10 Mbit/s数据传输的 PHY。
二是AUI接口不外露。此时物理层设备除RS子层外，从上到下又有了物理编码子层（PCL，PHY Coding Sublayer）、物理层媒体附属（PMA，PHY Media Attachment）子层和和物理层媒体相关（PMD，PHY Media Dependent）子层。RS提供了原来的物理层信令子层（PLS）与媒体访问控制（MAC）间的服务。新增的PCL子层把MII（或GMII、XGMII）与物理媒体附属（PMA）耦合在一起，PCS包含把数据位编码为能在物理媒体上传输的码组的功能。新增的PMD子层位于MDI的正上方，负责连接传输媒体。
值得说明的是，在AUI接口不外露的物理层，对于MII接口，随着支持的数据传输速率的速率的提高，又包括GMII（千兆位MII）和XGMII（10千兆位MII）等等，这些接口的基本功能是相似的，但它们决定物理层对支持的允许速率的能力是不同的。
3、最新的物理层
下图1-3是IEEE 802.3-2022标准中展示的CSMA/CD-LAN物理层分层示意。它事实上是对图1-0的简化，将不外露AUI物理层的归类，此时的MII接口统称为通用MII（generic MII）接口，用xMII表示，代表了MII、GMII、XGMII等。在IEEE 802.3-2022标准中的CSMA/CD-LAN，已呈现了400Gbit/s的GMII接口（400GMII）。
图 1-3：IEEE 802.3-2022标准展示的CSMA/CD-LAN物理层分层
二、关于物理层设备
为了实现CSMA/CD-LAN物理层的功能，包括适应的物理媒体类型（同轴电缆、双绞线对电缆、光纤/缆）和支持的传输速率的能力（1M、10M、100M、1000M、和大于1GM），那么CSMA/CD-LAN物理层设备由上到下共出现了：RS、PLS、PCS、PMA和PMD等以及MAU。它们的含义已在表1-0中表述，但它们所呈现的服务、功能、特性性能等因不同的数据传输速率而有所不同，在IEEE 802.3标准中有详细的规范。
欲详细了解基于IEEE 802.3标准（国内标准为GB/T 15629.3）的请进入。
然而，对于媒体连接单元（MAU），是直接与媒体相连，且支持的数据传输速率为10Mbit/s。它实现了CSMA/CD-LAN物理层的一种特定媒体的功能、电气和机械的特性（这些功能和特性在IEEE 802.3中有详细的规定）；MAU目的是提供一种简单、廉价和灵活的手段将装置连接到局域网络媒体。MAU具有的目标和一般特性详见下表2。
表 2：MAU的目标和一般特性
三、兼容性接口
CSMA/CD-LAN物理层的兼容性接口是指物理层设备（子层）间的接口，之所以称之为兼容性接口（Compatibility Interfaces），主要是指对硬件（媒体线缆及DTE等）的兼容性，以允许独立设计和手工制造的组件连接到基带传输媒体。兼容性接口重点是指：媒体相关接口（MDI）、连接单元接口（AUI）和通用媒体独立接口（xMII）及其它接口。注意，在实现时，唯有MDI是常备接口，其它接口均为可选接口，依据具体实现及支持的数据传输速率而定。
1、媒体相关接口（MDI）
媒体相关接口（MDI）是传输媒体与MAU（如10BASE-T）或PHY（如1000BASE-T）之间的机械、电气或光学接口；以及传输媒体与任何相关的供电设备（PD）或端点供电设备（PSE）之间的接口。为了以兼容的方式进行通信，所有站点都应严格遵守IEEE 802.3标准中适当条款中定义的物理媒体信号的确切规范，并遵守定义站点的正确行为的规程。不宜使 LLC子层和 MAC子层与媒体无关的各方面在这点上受到损害；以太网局域网的通信要求物理媒体接口（即物理线缆接口）完全兼容。MDI接口的一些特性体现在MAU中。
欲具体了解关于10/100Mbit/s以太网的MDI接口介绍的请进入。
2、连接单元接口（AUI）
连接单元接口（AUI）是指在10Mbit/s CSMA/CD操作中，在一个数据站点里面，位于媒体连接单元（MAU）和数据终端设备（DTE）之间的接口。AUI运载了已编码的信号并提供了全双工数据传输。一些DTE位于距离其连接到物理电缆有一段距离的地方。在直接靠近物理线缆的媒体连接单元（MAU）中仅有少量的电路，而大部分硬件和全部软件都放在 DTE内。AUI被定义为第二个兼容性接口。虽然遵循此接口并不是确保通信的严格必要条件，但还是建议这样做，因为它可以最大限度地灵活地混合使用MAU和DTE。AUI可能是可选的，也可能是未指定的，因为802.3标准的某些实现期望直接连接到媒体，因此不使用单独的MAU或其相互连接的AUI电缆。此时，PLS和PMA是单个单元的一部分，不需要显式的AUI实现。下表3-2给出了AUI的一些基本情况，包括概念、特性和应用等。
表 3-2：AUI接口的一些基本情况
3、媒体独立接口（MII）
媒体独立接口（MII）是协调子层（RS）底部的透明信号接口。预计一些DTE将连接到远程PHY，和/或连接到不同的媒体相关的PHY。MII被定义为第三个兼容性接口。虽然为确保通信不必严格地要求符合这个接口，但仍然极力推荐做到这一点，因为这将允许在 PHY 和 DTE 混合使用时有最大的灵活性。下表3-3给出了MII的一些基本情况，包括概念、特性、应用和运行速率等。
表 3-3：MII的一些基本情况
4、千兆位媒体独立接口（GMII）
千兆位媒体独立接口（GMII）是对于1000Mbit/s的操作，协调子层（RS）和物理编码子层（PCS）之间的接口。GMII设计用于将1Gbit/s能力的MAC或中继器单元连接到1Gbit/s的PHY。虽然遵循该接口的实现并不是确保通信的严格必要条件，但建议这样做，因为它允许以1Gbit/s的速度混合使用物理层和DTE时具有最大的灵活性。GMII旨在用作芯片对芯片的接口；没有机械连接器指定用于GMII。下表3-4给出了GMII的一些基本情况，包括概念、特点、应用和运行速率等。
表 3-4：GMII的一些基本情况
5、十千兆位媒体独立接口（XGMII）
XGMII设计用于以相同速率连接具有2.5 Gbit/s、5 Gbit/s或10 Gbit/s能力的MAC和PHY。虽然与该接口的实现一致并不是确保通信的必要条件，但它可以最大限度地灵活地以2.5 Gbit/s、5 Gbit/s或10 Gbit/s的速度混合使用物理层和DTE。XGMII旨在用作芯片到芯片的接口；XGMII没有指定使用机械连接器。下表3-5给出了XGMII的一些基本情况，包括概念、特点、应用和运行速率等。
表 3-5：XGMII接口的一些基本情况
6、其它兼容性接口
除上述介绍的CSMA/CD-LAN物理层的主要兼容性接口外，还有许多兼容性接口，主要产生于不同的数据传输速率或不同的传输媒体类型的情况下，如就xMII接口而言，还有25Gbit/s的GMII、40 Gbit/s的GMII、50 Gbit/s的GMII、1000 Gbit/s的GMII和200 Gbit/s的GMII等。在IEEE 802.3-2022标准中一共定义了22种CSMA/CD-LAN物理层的兼容性接口，其名称列于下表3-6中。
表3-6：IEEE 802.3-2022标准中定义的CSMA/CD-LAN物理层兼容性接口的名称
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