Bez tytulu slajdu

1
Gigabit Ethernet / IEEE 802.3z / IEEE802.3ab
- Rozwiniecie technologii Ethernet w kierunku
wsparcia transmisji z predkoscia 1000 Mb/s. -
Podzial rozwoju standardu na dwa podkomitety
IEEE 802.3z dla lacz swiatlowodowych i
ekranowanych oraz IEEE 802.3ab dla
nieekranowanych kabli UTP. - Wykorzystanie
wczesniej technologii opracowanych dla standardu
Fibre Channel (802.3z) i 100Base-T2 (802.3ab). -
Zachowanie zgodnosci z wczesniejszymi wersjami
Ethernetu (pelna zgodnosc od podwarstwy MAC w
góre).
2
IEEE 802.3z / 1000Base-SX, -LX, -CX
Wykorzystanie warstwy fizycznej technologii ANSI
X3T11 Fibre Channel FC-0 definiuje
elektromechaniczne lacza m. in. predkosc
transmisji, FC-1 definiuje schemat kodowania
8B/10B.
3
Model architektury wewnetrznej IEEE 802.3z
4
Model architektury wewnetrznej IEEE 802.3z
Reconcilliation - konwersja danych z szeregowych
na równolegle miedzy MAC i GMII. Gigabit Media
Independent Interface (GMMI) - zlacze do warstwy
fizycznej (sciezka danych 8-bitowa) nie majace
charakteru fizycznego, lecz polaczenia na
poziomie obwodów scalonych. Physical Coding
Sublayer (PCS) - kodowanie danych 8B/10B,
detekcja kolizji, obsluga autonegocjacji. Physica
l Medium Attachment (PMA) - konwersja
równoleglo/szeregowa miedzy PCS (125 MHz) i PMD
(1250 MHz). Physical Medium Dependent (PMD) -
zlacze do medium transmisyjnego realizujace
przesylanie sygnalów, wystepujace w kilku
wersjach (dla 802.3z opartych na
technice zapozyczonej ze standardu Fibre
Channel). Medium Dependent Interface (MDI) -
styk fizyczny z medium transmisyjnym.
5
Typy interfejsów fizycznych Gigabit Ethernet
6
(No Transcript)
7
1000Base-X CSMA/CD
W przypadku stosowania sieci Gigabit Ethernet w
konfiguracji half-duplex konieczne bylo
wprowadzenie modyfikacji pozwalajacych na
funkcjonowanie metody CSMA/CD zapobiegajace
zmniejszeniu promienia domeny kolizyjnej do
ekstremalnie malych rozmiarów (20 m) Carrier
extension - wydluzono tzw. slot period (czas
transmisji najkrótszej ramki) z 512 bit (64 kB)
do 4096 bit (512 B), wymaga to uzupelnienia
krótkich ramek o wypelnienie do w/w dlugosci,
które jest odrzucane po odebraniu ramki, Frame
bursting - stacja moze nadac sekwencje krótkich
ramek w jednym ciagu, wypelniajac przerwy miedzy
ramkami (IPG) sygnalem carrier extension (96
bitów) z punktu widzenia CSMA/CD jest to
traktowane jako pojedyncza ramka czas transmisji
ograniczony licznikiem czasu.
8
Full duplex IEEE 802.3x
Ze wzgledu na ograniczenia wnoszone przez metode
CSMA/CD w praktyce w sieciach Gigabit Ethernet
stosuje sie polaczenia dwukierunkowe full-duplex,
z wykorzystaniem przelaczników lub tzw. full
duplex repeaters (FDR). FDR - przechowuje ramki
odebrane z danego portu w buforze, bufory sa
odczytywane w petli kolejno po wszystkich portach
i transmitowane jednoczesnie na wszystkich
wyjsciach budowa prostsza niz dla przelacznika,
ale obsluga IEEE 802.3x eliminuje ograniczenia
wnoszone przez CSMA/CD. Zapewniona jest
kontrola poprawnosci przesylanych ramek.
Jumbo frames - niestandardowe wydluzenie
dopuszczalnej dlugosci ramki do 9000 bajtów,
opracowane przez Alteon Networks.
9
Gigabit Ethernet Interface Carrier
Opracowany przez producentów sprzetu standard
zlacza fizycznego umozliwiajacy dolaczanie do
urzadzen Gigabit Ethernet modulów obslugujacych
wybrany typ medium fizycznego.
10
Kodowanie sygnalów w IEEE 802.3z
Kodowanie jest realizowane w podwarstwie PCS z
wykorzystaniem metody 8B/10B zapozyczonej z Fibre
Channel FC-1. Kazde 8 bitów odebrane z GMII jest
zamieniane na grupe kodowa skladajaca sie z 10
bitów. Modul PMA dokonuje serializacji grup
kodowych i transmituje za pomoca kodu NRZI (jak
w 100Base-FX). Cele kodowania - synchronizacja
zegarów - eliminacja powtarzajacych sie ciagów
zer i jedynek, - dodatkowa sygnalizacja -
wskazywanie poczatku/konca danych, - równowaga
stalopradowa (DC balance) - równe
prawdopodobienstwo wystapienia stanów zero i
jeden (równe obciazenie mocy sygnalu), -
wykrywanie bledów - za pomoca kontroli
parzystosci (disparity control), - kodowanie
zapewnia duza gestosc zmian, ulatwia
synchronizacje.
11
Kodowanie 8B/10B
Grupa 8 bitów jest zamieniana na grupe kodowa 10
bitów - 3 najbardziej znaczace bity (y) sa
zamieniane na 4 bity (3B/4B), - 5 pozostalych
bitów (x) jest zamienianych na 6 bitów (5B/6B), -
kazda grupa danych jest oznaczana /Dx.y/
np. /D0.0/ 000 00000 /D6.2/ 010 00110
/D30.6/ 110 11101 - dodatkowo jesli GMII
wystawia sygnal sterujacy kodowane jest 12
oktetów przenoszacych kody sterujace, oznaczane
/Kx.y/ (specjalne), - w grupie kodowej nie moze
byc wiecej niz 6 zer lub jedynek, - specjalna
sekwencja 7 bitów, zwana comma, jest uzywana
przez PMA, do synchronizowania transmisji
(0011111 lub 1100000), poniewaz wystepuje tylko
w kodach /K28.1/, /K28.5/ i /K28.7/, - w celu
zapewnienia równowagi DC stosuje sie tzw. running
disparity, czyli biezaca zmiane parzystosci.
12
Kodowanie 8B/10B - c.d.
- Tabele konwersji zawieraja przypisania grup
kodowych 8B/10B o parzystosci dodatniej (wiecej
1 niz 0), ujemnej i neutralnej. W trakcie
transmisji, po uzyskaniu synchronizacji kolejno
przesylane grupy kodowe powinny miec parzystosc
wyznaczona przez poprzednia grupe parzystosc.
Przyklady kodowania parzystosci
Parzystosc na koncu bloku 6-bitowego okresla
parzystosc na wejsciu bloku 4-bitowego. Parzystosc
na koncu bloku 4-bitowego okresla parzystosc
grupy kodowej. Parzystosc na wejsciu bloku jest
determinujaca tylko gdy blok zawiera tyle samo 0
i 1.
13
Running Disparity - przyklad
Odbiornik otrzymuje grupy kodowe
                101001    0110    /-D5.6
                101001    0110    /-D5.6
                001111    1010    -K28.5
                100100    0101    D16.2
Jesli odbiornik jest w stanie RD
Jesli odbiornik jest w stanie RD
14
Ordered Sets
- skladaja sie z jednej, dwu lub czterech grup
kodowych, - pierwsza grupa musi byc grupa
specjalna /K/, - druga grupa musi byc grupa
danych /D/.
/C/ Configuration (/C1/ or /C2/) /C1/
/K28.5/D21.5/config_reg70/config_reg158/
/C2/ /K28.5/D2.2/config_reg70/config_reg15
8/
/K28.5/ zawiera comma, sluzy do
synchronizacji. Powtarzany ciag /C1//C2/
przenosi 16-bitowy Configuration Register
zawierajacy dane dla Auto-negocjacji. /C1/
przestawia RD, /C2/ zachowuje RD.
15
Ordered Sets - c.d.
/I/ IDLE (/I1/ or /I2/) /I1/ /K28.5/D5.6/
/I2/ /K28.5/D16.2/
Jest transmitowany nieustannie w czasie gdy brak
danych do transmisji. /I1/ jest transmitowany
gdy RD, sluzy do wymuszenia przejscia do
RD. /I2/ jest transmitowany aby podtrzymac RD.
/S/ Start_of_Packet delimiter (SPD) /S/
/K27.7/
Wskazuje poczatek sekwencji danych.
/T/ End_of_Packet delimiter (EPD) /T/
/K29.7/
Wskazuje koniec sekwencji danych. Sklada sie z
/T/R/I/ lub /T/R/R/.
16
Ordered Sets - c.d.
/R/ Carrier_Extend /R/ /K23.7/
Uzywany do wydluzania transmisji krótkich ramek
tzw. carrier extension, rozdzielania pakietów w
trybie burst, do uzupelniania ramki aby sygnal
/I/ wypadl na parzystej pozycji grupy kodowej.
/V/ Error_Propagation /V/ /K30.7/
Obecnosc /V/ lub grupy niezdefiniowanej (invalid)
wskazuje blad lub kolizje.
17
Synchronizacja PCS
Synchronizacje uzyskuje sie po odebraniu 3
ordered sets, kazdy zaczynajacy sie od grupy
kodowej zawierajacej comma. Nastepnie, dla
kazdej, niezdefiniowanej lub zawierajacej
comma na nieparzystej pozycji, grupy kodowej
zwiekszany jest licznik. Licznik jest obnizany po
odebraniu ciagu czterech poprawnych grup kodowych
(równiez z comma, ale na parzystej
pozycji). Wartosc licznika nigdy nie spada
ponizej zera, a jesli osiagnie cztery
synchronizacja zostaje stracona.
Przyklad odbiór pierwszej comma
18
PCS synchronizacja i auto-negocjacja
19
IEEE 802.3ab - 1000Base-T
- Technologia umozliwiajaca transmisje Gigabit
Ethernet na kablach UTP kategorii 5/5E. -
Wykorzystuje wszystkie 4 pary do transmisji w obu
kierunkach jednoczesnie (rozwiniecie
100Base-T2) 4 x 250 Mbps 1000 Gbps (wymaga
ukladów typu echo cancellation). - Stosuje
4-wymiarowe kodowanie 4D-PAM5 (5 -poziomowe
2, 1, 0,1,2 , por. MLT-3 w 100Base-TX). - W
celu poprawienia stosunku sygnal/szum (obnizenia
stopy bledów) wykorzystuje kodowanie splotowe
Trellis-Viterbi (jak w modemach V.34 czy
V.90). - Obróbka sygnalów wymaga zaawansowanych
ukladów typu DSP (Digital Signal Processing).
20
IEEE 802.3ab - zaklócenia liniowe
Echo cancellation ?
21
Kodowanie 4D-PAM5
- umozliwia obnizenie tempa transmisji do
125MBaud na pare, - zawiera 54 625 mozliwych
kodów (przestrzen 4-wymiarowa, kazda para
stanowi osobny wymiar przestrzeni stanów), -
stosowane sa tylko kody o stosunkowo duzej
wzajemnej odleglosci w przestrzeni stanów w
celu zmniejszenia stopy bledów, - kompatybilne z
100Base-TX (opuszczenie poziomów 1, 1-na para.
22
PAM5 - przyklad 2-wymiarowy
Zmniejszajac liczbe dopuszczalnych stanów
zwiekszamy ich wzajemne odleglosci w przestrzeni
stanów, tym samym zmniejszajac
prawdopodobienstwo blednej interpretacji.
23
Kodowanie splotowe Trellis - Viterbi
Forward Error Correction - zapewnia wykrywanie i
usuwanie bledów bez koniecznosci retransmisji, -
w przypadku 1000Base-T podnosi stosunek
sygnal/szum SNR o 6 dB, tj. BER ? 10-10, -
rekompensuje wplyw kodowania PAM-5.
24
Kodowanie Trellis
Przyklad najprostszego kodera 12
O0S1?S0?i/p O1S1?i/p
25
Diagram Trellis / dekodowanie Viterbi
Transmisja bez bledów ?
? Transmisja z bledem w drugim kodzie,
wybierane sa przejscia z najmniejsza
kumulatywna miara liczby bledów.
26
10-Gigabit Ethernet / IEEE 802.3ae
- Full-Duplex Only / no CSMA/CD - Pacing
Mechanism 10 Gb/s for LAN and 9.584640 Gb/s for
WAN (OC-192) - 10-Gigabit Media Independent
Interface (10GMII) - 32-bit - Coding Techniques
8B/10B (1-GbE), scrambling (SONET) - Forward
Error Correction (BCH, R-S), BER ? 10-14
Serial Implementation Parallel Implementation
27
10-Gigabit Ethernet / IEEE 802.3ae
Typy laserów Fabry-Perot (F-P) Laser,
Distributed-Feedback (DFB) Laser, Vertical-Cavity
Surface-Emitting Laser (VCSEL) WDM - Wavelength
Division Multiplexing