Лекции 2010-го года (1130544), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Кроме этого, GMIIинтерфейс несет один сигнал, обеспечивающий синхронизацию (clock signal), и двасигнала состояния линии - первый (в состоянии ON) указывает наличие несущей, а второй(в состоянии ON) говорит об отсутствии коллизий. Также GMII-интерфейс обеспечиваетеще несколько сигнальных каналов и питание. Трансиверный модуль, охватывающийфизический уровень и обеспечивающий один из физических средозависимыхинтерфейсов, может подключаться, например, к коммутатору Gigabit Ethernet посредствомGMII-интерфейса.Подуровень физического кодирования PCS. При подключении интерфейсов группы1000Base-X подуровень PCS использует блочное избыточное кодирование 8B10B,заимствованное из стандарта ANSI X3T11 Fibre Channel.
На основе сложной кодовойтаблицы каждые 8 входных битов, предназначенные для передачи на удаленный узел,преобразовываются в 10-битные символы (code groups). Кроме этого, в выходном67последовательном потоке присутствуют специальные контрольные 10-битные символы.Примером контрольных символов могут служить символы, используемые для расширенияносителя (дополняют кадр Gigabit Ethernet до его минимального размера - 512 байт). Приподключении интерфейса 1000Base-T подуровень PCS осуществляет специальноепомехоустойчивое кодирование для обеспечения передачи по витой паре UTP Cat.5 нарасстояние до 100 метров.
Два сигнала состояния линии - сигнал наличия несущей исигнал отсутствия коллизий - генерируются этим подуровнем.Подуровни PMA и PMD. Физический уровень Gigabit Ethernet использует несколькоинтерфейсов, включая традиционную витую пару категории 5, а также многомодовое иодномодовое волокно. Подуровень PMA преобразует параллельный поток символов отPCS в последовательный поток, а также выполняет обратное преобразование(распараллеливание) входящего последовательного потока от PMD.
Подуровень PMDопределяет оптические/электрические характеристики физических сигналов для разныхсред. Всего определено 4 различных типов физических интерфейсов среды, которыеотражены в спецификация стандарта 802.3z (1000Base-X) и 802.3ab (1000Base-T) (рисунок4-51).Рисунок 4-51. Физические интерфейсы стандарта Gigabit Ethernet4.5.3.2. Интерфейс 1000Base-XИнтерфейс 1000Base-X основан на стандарте физического уровня Fibre Channel. Этатехнология будет подробнее рассмотрена ниже.
Fibre Channel - это технологиявзаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройств хранения ипериферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-уровневую архитектуру. Два нижних уровняFC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование) перенесены вGigabit Ethernet. Поскольку Fibre Channel является одобренной технологией, то такоеперенесение сильно сократило время на разработку оригинального стандартаGigabit Ethernet.1000Base-X подразделяется на три физических интерфейса, различающихсяхарактеристиками источника и приемника излучения: интерфейс 1000Base-SX и 1000BaseLX для многомодового оптоволокна и 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 понеэкранированной витой паре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для такойпередачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре- 250 Мбит/cек. Предполагается, что стандарт будет обеспечивать дуплексную передачу,68причем данные по каждой паре будут передаваться одновременно сразу в двухнаправлениях (двойной дуплекс). 1000Base-T. Технически реализовать дуплекснуюпередачу 1 Гбит/сек.
по витой паре UTP cat.5 оказалось довольно сложно, значительносложней, чем в стандарте 100Base-TX. В качестве кандидатов на утверждение в стандарте1000Base-T рассматривались первоначально несколько методов кодирования, средикоторых 5-уровневое импульсно-амплитудное кодирование PAM-5, квадратурнаяамплитудная модуляция QAM-25 и др. Ниже кратко приведены идеи PAM-5,окончательно утвержденного в качестве стандарта.Почему выбрано 5-уровневое кодирование? Распространенное четырехуровневоекодирование обрабатывает входящие биты парами.
Всего существует 4 различныхкомбинации - 00, 01, 10, 11. Передатчик может для каждой пары бит установить свойуровень напряжения передаваемого сигнала, что уменьшает в 2 раза частоту модуляциичетырехуровневого сигнала, 125 МГц вместо 250 МГц (рисунок 4-52), 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 передачиCSMA/CD, что и его предки Ethernet и Fast Ethernet. Основные ограничения намаксимальную длину сегмента (или коллизионного домена) определяются этимпротоколом. В стандарте Ethernet IEEE 802.3 принят минимальный размер кадра, равный64 байтам. Как уже неоднократно отмечалось, именно значение минимального размеракадра 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 разрешенияколлизий, а именно, время, за которое сигнал доходит до удаленного узла и возвращаетсяобратно, не должно превышать 51,2 мксек. (без учета преамбулы).При переходе от Ethernet к Fast Ethernet скорость передачи возрастает, а время трансляциикадра длины 64 байта соответственно сокращается - оно равно 5,12 мксек. Чтобы можнобыло обнаруживать все коллизии до конца передачи кадра, как и раньше, необходимовыполнить 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 уменьшитьмаксимальную длину сегмента69В Fast Ethernet был оставлен такой же минимальный размер кадра, как в Ethernet.
Этосохранило совместимость, но привело к значительному уменьшению максимальногоразмера 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 поскольку скорость передачи возрастает, то, соответственно, уменьшается и времяпередачи пакета аналогичной длины. При сохранении прежней минимальной длины кадраэто привело бы к уменьшению диаметра сети, который не превышал бы 20 метров, чтомогло быть мало полезным.
Поэтому при разработке стандарта Gigabit Ethernet былопринято решение увеличить время передачи. В Gigabit Ethernet оно в 8 раз превосходитвремя Ethernet и Fast Ethernet. Но, чтобы поддержать совместимость со стандартамиEthernet и Fast Ethernet, минимальный размер кадра не был увеличен, зато к кадру былодобавлено дополнительное поле, получившее название «расширение носителя».Расширение носителя (carrier extension)Символы в дополнительном поле обычно не несут служебной информации, но онизаполняют канал. В результате коллизия будет регистрироваться всеми станциями прибольшем диаметре коллизионного домена.Если станции нужно передать короткий (меньше 512 байт) кадр, то при передачедобавляется поле «расширение носителя», дополняющее кадр до 512 байт. Полеконтрольной суммы вычисляется только для оригинального кадра и не распространяетсяна поле расширения.
При приеме кадра поле расширения отбрасывается. Поэтому уровеньLLC даже и не знает о наличии такого поля. Если размер кадра равен или превосходит512 байт, то поле расширения носителя отсутствует. На рисунке 4-53 показан форматкадра Gigabit Ethernet при использовании расширения носителя.Рисунок 4-53. Кадр Gigabit Ethernet с полем расширения носителяВ настоящее время поставляется полный перечень сетевых продуктов Gigabit Ethernet:сетевые карты, повторители, коммутаторы, а также маршрутизаторы. Предпочтениеотдается устройствам с оптическими интерфейсами.704.5.4. Fibre ChannelИзвестно, что производительность микропроцессоров рабочих станций удваиваетсякаждые 18 месяцев.
Растет объем их памяти. Растет сложность приложений, особенно вчасти графики, видео- и аудиосредств. Все это предъявляет растущие требования кскорости как ввода/вывода данных процессора, так и к скорости сетевого взаимодействияприложений.Канал ввода/вывода (I/O-канал) обеспечивает взаимодействие типа «точка-точка» накоротких расстояниях. Как правило, логика управления им не очень сложна. Каналсчитается очень надежным и обеспечивает передачу данных между процессором ипериферийным устройством.Сетевое взаимодействие предполагает передачу данных на большие расстояния, чем вслучае канала ввода/вывода, форматы данных здесь могут быть весьма замысловатые. Этосоединение использует различное программное обеспечение, реализующее надлежащиепротоколы передачи, разные типы передач данных и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
