Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Функциюкодирования выполняет подуровень кодирования PCS, размещенный ниже средонезависимого интерфейсаGMII.Рисунок 4-50. Структура уровней стандарта Gigabit Ethernet, GII-интерфейс итрансивер Gigabit EthernetGMII-интерфейс. Средонезависимый интерфейс GMII (gigabit media independent interface)обеспечивает взаимодействие между уровнем MAC и физическим уровнем. GMII-интерфейс являетсярасширением интерфейса MII и может поддерживать скорости 10, 100 и 1000 Мбит/сек. Он имеетотдельные 8-битные приемник и передатчик и может поддерживать как полудуплексный, так и дуплексныйрежимы.
Кроме этого, GMII-интерфейс несет один сигнал, обеспечивающий синхронизацию (clock signal), идва сигнала состояния линии - первый (в состоянии ON) указывает наличие несущей, а второй (всостоянии ON) говорит об отсутствии коллизий. Также GMII-интерфейс обеспечивает еще несколькосигнальных каналов и питание. Трансиверный модуль, охватывающий физический уровень иобеспечивающий один из физических средозависимых интерфейсов, может подключаться, например, ккоммутатору Gigabit Ethernet посредством GMII-интерфейса.Подуровень физического кодирования PCS. При подключении интерфейсов группы 1000Base-Xподуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8B10B, заимствованное из стандарта ANSIX3T11 Fibre Channel.
На основе сложной кодовой таблицы каждые 8 входных битов, предназначенные дляпередачи на удаленный узел, преобразовываются в 10-битные символы (code groups). Кроме этого, ввыходном последовательном потоке присутствуют специальные контрольные 10-битные символы.Примером контрольных символов могут служить символы, используемые для расширения носителя(дополняют кадр Gigabit Ethernet до его минимального размера - 512 байт). При подключении интерфейса1000Base-T подуровень PCS осуществляет специальное помехоустойчивое кодирование для обеспеченияпередачи по витой паре UTP Cat.5 на расстояние до 100 метров.
Два сигнала состояния линии - сигналналичия несущей и сигнал отсутствия коллизий - генерируются этим подуровнем.Подуровни PMA и PMD. Физический уровень Gigabit Ethernet использует несколько интерфейсов,включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое и одномодовое волокно.Подуровень PMA преобразует параллельный поток символов от PCS в последовательный поток, а такжевыполняет обратное преобразование (распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD.Подуровень PMD определяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разныхсред.
Всего определено 4 различных типов физических интерфейсов среды, которые отражены вспецификация стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T) (рисунок 4-51).Рисунок 4-51. Физические интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet4.5.3.2. Интерфейс 1000Base-XИнтерфейс 1000Base-X основан на стандарте физического уровня Fibre Channel. Эта технологиябудет подробнее рассмотрена ниже. Fibre Channel - это технология взаимодействия рабочих станций,суперкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-уровневуюархитектуру. Два нижних уровня FC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование)перенесены в Gigabit Ethernet.
Поскольку Fibre Channel является одобренной технологией, то такоеперенесение сильно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet.1000Base-X подразделяется на три физических интерфейса, различающихся характеристикамиисточника и приемника излучения: интерфейс 1000Base-SX и 1000Base-LX для многомодового оптоволокнаи 1000Base-CX для экранированной витой пары (STP «twinax») на коротких расстояниях.4.5.3.3. Интерфейс 1000Base-T1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet для передачи по неэкранированной витойпаре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для такой передачи используются все четыре парымедного кабеля, скорость передачи по одной паре - 250 Мбит/cек. Предполагается, что стандарт будетобеспечивать дуплексную передачу, причем данные по каждой паре будут передаваться одновременносразу в двух направлениях (двойной дуплекс).
1000Base-T. Технически реализовать дуплексную передачу1 Гбит/сек. по витой паре UTP cat.5 оказалось довольно сложно, значительно сложней, чем в стандарте100Base-TX. В качестве кандидатов на утверждение в стандарте 1000Base-T рассматривалисьпервоначально несколько методов кодирования, среди которых 5-уровневое импульсно-амплитудноекодирование PAM-5, квадратурная амплитудная модуляция QAM-25 и др. Ниже кратко приведены идеиPAM-5, окончательно утвержденного в качестве стандарта.Почему выбрано 5-уровневое кодирование? Распространенное четырехуровневое кодированиеобрабатывает входящие биты парами.
Всего существует 4 различных комбинации - 00, 01, 10, 11.Передатчик может для каждой пары бит установить свой уровень напряжения передаваемого сигнала, чтоуменьшает в 2 раза частоту модуляции четырехуровневого сигнала, 125 МГц вместо 250 МГц (рисунок 452), и, следовательно, частоту излучения. Пятый уровень добавлен для создания избыточности кода, врезультате чего становится возможной коррекция ошибок на приеме.Рисунок 4-52. Схема 4-уровневого кодирования PAM-44.5.3.4. Уровень MACУровень MAC-стандарта Gigabit Ethernet использует тот же самый протокол передачи CSMA/CD, что иего предки Ethernet и Fast Ethernet. Основные ограничения на максимальную длину сегмента (иликоллизионного домена) определяются этим протоколом. В стандарте Ethernet IEEE 802.3 принятминимальный размер кадра, равный 64 байтам.
Как уже неоднократно отмечалось, именно значениеминимального размера кадра определяет максимально допустимое расстояние между станциями. Время, закоторое станция передает такой кадр (время канала), равно, как мы уже отмечали, 51,2 мксек.Максимальная длина сети Ethernet определяется из условия разрешения коллизий, а именно, время, закоторое сигнал доходит до удаленного узла и возвращается обратно, не должно превышать 51,2 мксек.(без учета преамбулы).При переходе от Ethernet к Fast Ethernet скорость передачи возрастает, а время трансляции кадрадлины 64 байта соответственно сокращается - оно равно 5,12 мксек.
Чтобы можно было обнаруживать всеколлизии до конца передачи кадра, как и раньше, необходимо выполнить одно из условий:1.Сохранить прежнюю максимальную длину сегмента, но увеличить время канала (и, следовательно,увеличить минимальную длину кадра)2.Сохранить время канала (сохранить прежний размер кадра), но уменьшить максимальную длину сегментаВ Fast Ethernet был оставлен такой же минимальный размер кадра, как в Ethernet.
Это сохранилосовместимость, но привело к значительному уменьшению максимального размера сегмента.Опять же в силу преемственности, стандарт Gigabit Ethernet должен поддерживать те жеминимальный и максимальный размеры кадра, которые приняты в Ethernet и Fast Ethernet. Но посколькускорость передачи возрастает, то, соответственно, уменьшается и время передачи пакета аналогичнойдлины. При сохранении прежней минимальной длины кадра это привело бы к уменьшению диаметра сети,который не превышал бы 20 метров, что могло быть мало полезным. Поэтому при разработке стандартаGigabit Ethernet было принято решение увеличить время передачи. В Gigabit Ethernet оно в 8 разпревосходит время Ethernet и Fast Ethernet.
Но, чтобы поддержать совместимость со стандартами Ethernetи Fast Ethernet, минимальный размер кадра не был увеличен, зато к кадру было добавленодополнительное поле, получившее название «расширение носителя».Расширение носителя (carrier extension)Символы в дополнительном поле обычно не несут служебной информации, но они заполняют канал.В результате коллизия будет регистрироваться всеми станциями при большем диаметре коллизионногодомена.Если станции нужно передать короткий (меньше 512 байт) кадр, то при передаче добавляется поле«расширение носителя», дополняющее кадр до 512 байт.
Поле контрольной суммы вычисляется только дляоригинального кадра и не распространяется на поле расширения. При приеме кадра поле расширенияотбрасывается. Поэтому уровень LLC даже и не знает о наличии такого поля. Если размер кадра равен илипревосходит 512 байт, то поле расширения носителя отсутствует. На рисунке 4-53 показан формат кадраGigabit Ethernet при использовании расширения носителя.Рисунок 4-53. Кадр Gigabit Ethernet с полем расширения носителяВ настоящее время поставляется полный перечень сетевых продуктов Gigabit Ethernet: сетевыекарты, повторители, коммутаторы, а также маршрутизаторы.
Предпочтение отдается устройствам соптическими интерфейсами.4.5.4. Fibre ChannelИзвестно, что производительность микропроцессоров рабочих станций удваивается каждые 18месяцев. Растет объем их памяти. Растет сложность приложений, особенно в части графики, видео- иаудиосредств. Все это предъявляет растущие требования к скорости как ввода/вывода данных процессора,так и к скорости сетевого взаимодействия приложений.Канал ввода/вывода (I/O-канал) обеспечивает взаимодействие типа «точка-точка» на короткихрасстояниях. Как правило, логика управления им не очень сложна. Канал считается очень надежным иобеспечивает передачу данных между процессором и периферийным устройством.Сетевое взаимодействие предполагает передачу данных на большие расстояния, чем в случае каналаввода/вывода, форматы данных здесь могут быть весьма замысловатые.
Это соединение используетразличное программное обеспечение, реализующее надлежащие протоколы передачи, разные типыпередач данных и т.д. Управление передачей и взаимодействием у этих соединений достаточно сложное.Fibre Channel сочетает в себе преимущества канальных и сетевых технологий. Он призванобъединить в себе простоту и скорость I/O-канала с гибкостью и возможностями установления сетевыхсоединений на основе протоколов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
