Типы спецификаций 10-гигабитного Ethernet

В зависимости от версии 10GE в стандарте [1] кодирование на физическом уровне осуществляется кодом 64B/66B (требуемая полоса – 10,3125 Гбит/с) или кодом 8В/10В (полоса – 12,5 Гбит/с). Стандарт описывает три семейства версий 10GE.

Спецификация 10GBase-X
Данная спецификация описывает семейство 10GE, использующее четырехпотоковую передачу (в формате 4х8 бит) с кодированием каждого потока кодом 8В/10В. Эта спецификация поддерживается практически всеми уровнями и интерфейсами: MAC, RS, XGMII, XGXS, XAUI, PCS, PMA, PMD и может передаваться по медным шинам, медным парам и оптическому кабелю (ВОК). К этому семейству принадлежит версия 10GBase-LX4 - стандарт 10GE для среды передачи на базе ВОК, использующий 4 длины волны с шагом 13,4 нм во втором окне прозрачности (1300 нм). Каждая длина волны передает один из четырех потоков данных (Lane). Потоки объединяются мультиплексором WDM на передающей стороне перед подачей в ВОК и демультиплексируются на приемной стороне.

Формирование 4 потоков (рассмотрена только передающая сторона) осуществляется по схеме на рисунке (правая часть): {MAC}->{RS}-XGMII-{PCS (Кодер 8B/10B)}-> {PMA}->{PMD}-MDI-{Среда передачи}.

Последовательный поток данных МАС-подуровня делится на подуровне согласования RS на 4 потока (Lane 0-3) группами по одному байту. К каждому байту на XGMII присоединяется 1 бит управляющего заголовка (TxC). В подуровне PCS кодер 8В/10В перекодирует данные, формируя в PMA 4 группы 10-битовых последовательностей (Tcg), передаваемых в PMD, а затем через MDI, на модуляторы четырех несущих (подробнее см. раздел 48 и Annex 44A [1]). На приемной стороне реализован обратный процесс.

Спецификация 10GBase-R
Эта спецификация - целое семейство, которое включает: 10GBase-SR, 10GBase-LR и 10GBase-ER работающие на ВОК в трех разных окнах прозрачности: 850 нм (S), 1300 нм (L) и 1550 нм (E), соответственно. Эти спецификации могут быть как самостоятельными (после кодирования данных на подуровне PCS по схеме 64В/66В) или могут превращаться в спецификации 10GBase-W (если потоки данных после PCS передаются WAN-интерфейсу WIS).

Если спецификации 10GBase-R используются самостоятельно, то данные передаются на физический уровень и среду передачи по схеме, представленной на рис. 1 (средняя часть): {MAC}->{RS}-XGMII-{DTE XGXS (Кодер 8B/10B)}-XAUI-{PHY XGXS (Декодер 8B/10B)}-XGMII-{PCS (Кодер 64B/66B + Скремблер + Делитель 64/16)}-XSBI-{PMA}->{LAN PMD}-MDI-{Среда передачи}.

Здесь поток данных МАС-подуровня (рассмотрена только передающая сторона), как и для 10GBase-X, делится на RS-подуровне на 4 потока (Lane 0-3) группами по 1 байту. К каждому байту на XGMII присоединяется 1 бит управляющего заголовка (TxC). На верхнем подуровне XGXS кодер 8В/10В перекодирует данные, формируя 4 кодовые группы 10-битовых последовательностей (Cg), передаваемых через интерфейс XAUI. Группы Cg в нижнем подуровне XGXS декодируются и объединяются подуровнем PCS в 66-битную группу (2 бита синхронизации (01) + 64 бита данных), то есть кодируются по схеме 64В/66В. Этот код поддерживает биты данных и управления, позволяющие обнаруживать ошибки. Затем данные скремблируются и разбиваются (при переходе через интерфейс XSBI в PMA) на 16-битные блоки данных, передаваемые в подуровень LAN PMD, а затем через интерфейс MDI на модулятор оптической несущей (раздел 49, Annex 44A). На приемной стороне осуществляется обратный процесс.

Спецификация 10GBase-W

Сети Arcnet FDDI

ARCNET (или ARCnet, от англ. Attached Resource Computer NETwork) — технология ЛВС, назначение которой аналогично назначению Ethernet и Token Ring. ARCNET являлась первой технологией для создания сетей компьютеров и стала очень популярной в 1980-х при автоматизации учрежденческой деятельности. Предназначена для организации ЛВС в сетевой топологии «звезда».

Основу коммуникационного оборудования составляет:

· коммутатор (switch)

· пассивный/активный концентратор

Преимущество имеет коммутаторное оборудование, так как позволяет формировать сетевые домены. Активные хабы применяются при большом удалении рабочей станции (они восстанавливают форму сигнала и усиливают его). Пассивные — при маленьком. В сети применяется назначаемый принцип доступа рабочих станций, то есть право на передачу имеет станция, получившая от сервера так называемый программный маркер. То есть реализуется детерминированный сетевой трафик.

Преимущества подхода:

· Можно рассчитать точное время доставки пакета данных.

· Можно точно рассчитать пропускную способность сети.

Замечания: сообщения, передаваемые рабочими станциями образуют очередь на сервере. Если время обслуживания очереди значительно (более, чем в 2 раза) превышает максимальное время доставки пакета между двумя самыми удалёнными станциями, то считается, что пропускная способность сети достигла максимального предела. В этом случае дальнейшее наращивание сети невозможно и требуется установка второго сервера.

Предельные технические характеристики:

· Минимальное расстояние между рабочими станциями, подключенными к одному кабелю — 0,9 м.

· Максимальная длина сети по самому длинному маршруту — 6 км.

Ограничения связаны с аппаратной задержкой передачи информации при большом количестве коммутирующих элементов.

· Максимальное расстояние между пассивным концентратором и рабочей станцией — 30 м.

· Максимальное расстояние между активным и пассивным хабом — 30 м.

· Между активным хабом и активным хабом — 600 м.

Достоинства:

· Низкая стоимость сетевого оборудования и возможность создания протяжённых сетей.

Недостатки:

· Невысокая скорость передачи данных.

После распространения Ethernet в качестве технологии для создания ЛВС, ARCNET нашла применение во встраиваемых системах.

Поддержкой технологии ARCNET (в частности распространением спецификаций) занимается некоммерческая организация ARCNET Trade Association (ATA).

FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — Волоконно-оптический интерфейс передачи данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать волоконно-оптический кабель, однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface). В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring.

Поскольку такое дублирование повышает надёжность системы, данный стандарт с успехом применяется в магистральных каналах связи.