打开任何一块以太网板的原理图,第一个要拍的问题永远是:接口用什么?RJ45、SFP、QSFP,还是车载的 T1?这个选择没有"以后再说"——它直接决定 PCB 尺寸、连接器、变压器/光模块成本,甚至整机结构。这篇把常用接口捋一遍,按电口、光口、板级、车载工业四类放,最后附一张选型速查表。

一、双绞线电口:RJ45 和它的兄弟们

RJ45:江湖地位无可替代

RJ45(正式名称 8P8C 模块化连接器)是以太网的"标准脸"。10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T,到 2.5G/5G/10GBASE-T,全都用它。

8 根针脚其实是 4 对差分线:

线对针脚T568B 颜色谁在用
Pair 14/5蓝1000BASE-T
Pair 21/2橙10/100M 与 PoE
Pair 33/6绿10/100M 与 PoE
Pair 47/8棕1000BASE-T
  • 10BASE-T / 100BASE-TX 只用 Pair 2 和 Pair 3——所以百兆设备其实两对线就能带
  • 1000BASE-T 四对全上,每对双向 250Mbps
  • 2.5G/5G/10G 继续压榨这四对,10GBASE-T 每对要跑 2.5Gbps,对线缆的要求陡增

两个容易忘的概念:

  • MDI / MDI-X:PC 网口是 MDI(直通),交换机口是 MDI-X(内部交叉),同种设备对接才需要交叉线。现在都有 Auto MDI-X,自动翻转,直通线通吃
  • 网口≠速率:同样一个 RJ45,配 Cat5e 还是 Cat6A,撑起来的速率完全不同

线缆等级:100m 是天花板,速率是变量

标准线缆要求100m 满速?
1000BASE-TCat5e可以
2.5GBASE-TCat5e可以
5GBASE-TCat6(Cat5e 需缩短)Cat6 可以
10GBASE-TCat6A(Cat6 约 55m)Cat6A 可以

"以太网一百米"这句话,只对千兆及以下的 Cat5e 成立。10G 上 Cat6,距离缩水近一半——机房布线时别拍脑袋。

M12:振动环境里的 RJ45

工业现场、轨交、工程机械上,RJ45 的卡扣扛不住长期振动,于是有了 M12(螺纹锁紧):

  • D 型编码:百兆(100BASE-TX),老工业以太网主力
  • X 型编码:千兆到万兆(1000BASE-T ~ 10GBASE-T),带宽是 D 型的十倍

选型口诀看速率:百兆选 D,千兆/万兆选 X。

二、光纤接口:SFP 家和 QSFP 家

电口到了 25G/100G 这个量级,铜开始力不从心,主角换成光模块。光模块本身是"可插拔的盒子",盒子是什么形状,决定了交换机面板长什么样。

单通道形态:SFP / SFP+ / SFP28

形态速率光接头
SFP100M / 1GLC
SFP+10GLC
SFP2825GLC

LC 接头小巧,收发各一根,是 SFP 光口的标配。同一尺寸里速率翻了上百倍——靠的是 Serdes 从电到光的演进。

波长决定距离:

  • 850nm 多模(SR):OM3 约 300m,OM4 约 400m,机房内主力
  • 1310nm 单模(LR):10km 级,楼到楼
  • 1550nm 单模(ER/ZR):40km 以上,城域长距

100BASE-FX 是老一辈光纤接口,1310nm 多模 2km,SC/ST 接头,现在只在存量老设备上见到了。

并行形态:QSFP 家族

40G 往上,单通道跑不动了,就多通道并行:

形态速率通道数备注
QSFP+40G4×10G已大量存量
QSFP28100G4×25G云数据中心主力
QSFP56200G4×50G过渡形态
QSFP-DD400G/800G8×50G / 8×100G双密度,向下兼容 QSFP28

光口侧相应地从 LC 换成 MPO(一芯多纤,一次插 8/12/16 芯)——并行通道多了,一根根插 LC 不现实。

不发光的高速铜:DAC / AEC

机柜内短距离(服务器到 Leaf 交换机),还有一类"假光模块"——里面没有激光器,就是一根高质量铜缆:

  • DAC(直连铜缆):无源,SFP+ DAC / QSFP28 DAC,功耗几乎为零,距离一般几米
  • AEC(有源电缆):内部带 Retimer/Redriver,距离更长、信号余量更好

省钱、省电、省延迟,唯独不长距离。现在 AI 集群内部短连大量用 ACC/AEC,也是这个逻辑。

补两个冷门考点:XFP 是 10G 时代的另一种形态,比 SFP+ 大一圈,新设计基本绝迹;OSFP 与 QSFP-DD 同代竞争 400G/800G,目前 QSFP-DD 生态更胜一筹。

三、板级接口:芯片之间的"暗号"

前面都是面板上看得见的。板子内部 MAC 与 PHY、MAC 与光模块之间,还有一批接口——这才是原理图里天天见的。

MAC ↔ PHY

接口位宽/时钟速率特点
MII4-bit @ 25MHz100M上古接口,线多
RMII2-bit @ 50MHz100M精简版,省针脚
RGMII4-bit DDR @ 125MHz1000M千兆标配,注意时序
SGMIISerdes 1.25G1000M一对差分线搞定
QSGMIISerdes 1.25G ×41000M×4一颗 PHY 带四个口
USXGMIISerdes最高 10G多千兆新宠

几条实战经验:

  • RGMII 的延时坑:4-bit DDR 在 125MHz 上跑,时序余量小,走线要严控等长;很多设计靠 RGMII-ID(PHY 内部加延时)来救
  • SGMII 省针脚:一对差分线代替 RGMII 的十几根,过连接器、走长距离时优势巨大,代价是 PHY 要支持 Serdes
  • USXGMII 是多千兆的答案:2.5G/5G 电口(802.3bz)起来后 RGMII 撑不住,USXGMII 一条 Serdes 通道全解决

MAC ↔ 光模块

  • SFI / XFI:10G Serdes 接口,分别是 SFP+ / XFP 模块与 MAC 之间的标准握手,64B/66B 编码
  • 1000BASE-X:千兆光纤的 Serdes 模式,8B/10B 编码,不少 PHY 直接支持这个模式对接 SFP 光口
  • XAUI / XLAUI / CAUI:10G/40G/100G 时代的并行电接口家族,用多条 Serdes 通道拼出宽位宽,QSFP 模块和交换芯片之间常见

四、车载与工业以太网:一对线的世界

车载以太网把"线"这件事做到了极致:一对双绞线跑千兆。

标准速率调制距离
100BASE-T1(802.3bw)100MPAM3~15m
1000BASE-T1(802.3bp)1GPAM3~15m
10GBASE-T1(802.3cy)10GPAM4~15m

要点:

  • 单对双绞线:比 RJ45 少 3 对线,省铜省重,车规连接器(MATEnet、H-MTD)替代 RJ45
  • 全双工、点到点:没有共享总线概念,每段就是一条独立链路——所以自协商在车里一样要老老实实做
  • 多千兆版本(2.5G/5G/10G,802.3ch)也已进入标准,车载骨干带宽还在往上走

五、选型速查表

速率首选接口介质典型距离典型场景
10M/100MRJ45Cat5100m老设备、工控
1GRJ45 / SFPCat5e / 光纤 LC100m / 300m~10km办公、接入
2.5G/5GRJ45 / SFPCat6 / 光纤 LC100m / 300mWi-Fi7 AP、NAS
10GSFP+ / RJ45光纤 LC / Cat6A300m~10km / 100m汇聚、服务器
25GSFP28光纤 LC100m~10km云服务器
40G/100GQSFP+ / QSFP28MPO / DAC100m / 几米数据中心
400G/800GQSFP-DD / OSFPMPO100mAI 集群
100M/1G 车载T1(非 RJ45)单对双绞线~15m车内网络

六、结语

接口这东西,手册里永远只占一页,但它决定了板子的骨架。我的经验:先定速率和距离,反推介质和接口形态,最后才比价格——顺序反了,返工成本是数量级差异。

你们板子上最常见的是哪种组合?评论区聊聊。

以太网接口RJ45SFPQSFP