Мультиплексирование Ethernet

Стандарт Ethernet прошел длительный путь эволюционного развития от технологии доступа с контролем коллизий на витой паре, "тонком" или "толстом" коаксиальном кабеле, до одномодовых световодов с дуплексной раздельной передачей и построением пассивной оптической сети. При этом скоростной режим изменился от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с, а в перспективе составит уже 100Гбит/с.В процессе эволюции Ethernet меняется не только скоростной режим, но и формат кадров передачи, в которых учитывались возможности дуплексной передачи и хронометраж передачи. Пример двух различных форматов кадров приведен на рисунке 2.33.

Рисунок 2.33. Форматы кадров Ethernet

1 – кадр IEEE 802.3; 2 – кадр IEEE PON 802.3ah

Назначение полей кадров Ethernet:

• преамбула состоит из семи байт 10101010;

• SFD, Start-of-Frame-Delimiter – начальный ограничитель кадра состоит из одного байта 10101011, появление его указывает на то, что следующий байт относится к заголовку;

• DA, Destination Address – адрес назначения длиной от 2 до 6 байт;

• SA, Source Address – адрес источника от 2 до 6 байт, содержит адрес узла-отправителя данных;

• L/T, Length/Type – длина или тип кадра указывает в 2-х байтах на длину или тип кадра, последний может быть задействован для обозначения разнотипных кадров;

• поле данных может содержать до 1500 байт;

• поле PAD (Padding) заполняет недостающее пространство данных до 46 байт;

• FCS, Frame Check Sequence – поле контрольной суммы (CRC-32);

• SOP, Start of Packet – поле указывает на начало кадра пассивной оптической сети PON 802.3ah;

• резервное поле 4 байта;

• LLID, Logical Link Identificator – индивидуальный идентификатор узла PON в 2-х байтах;

• первый бит LLID указывает на вид соединения "точка-точка" или "точка-многоточка", а остальные 15 бит содержат собственно индивидуальный адрес узла E-PON;

• CRC, Circle redundancy Check – контрольная сумма по преамбуле.

Протокольная организация Ethernet предусматривает контроль коллизий, т.е. одновременную передачу по общей линии сообщений более чем одной станцией. Для этого в различных версиях Ethernet предусмотрены такие механизмы, как CSMA/CD или MPCP и т.д.Метод доступа CSMA/CD (Carrier-Sense Multiply-Access/Collision Detection) называется методом коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий и применяется исключительно в сетях с логической общей шиной, к которой подключаются рабочие станции. Метод доступа MPCP (Multi-Point Control Protocol) – протокол управления множеством узлов, который представляет порядок передачи данных и устраняет коллизии.Совместно с формированием логических кадров передачи данных протоколы доступа являются частью логической структуры интерфейсов Ethernet, соответствующих физическому и канальному уровням модели взаимодействия открытых систем OSI (рисунок 2.34).

Рисунок 2.34. Протокольная структура Ethernet

Протокол управления логическим каналом LLC может поддерживать одну из процедур передачи:

• передача без установления соединений и без подтверждений (дейтаграммы);

• передача с установлением соединения (образования логического канала) и подтверждением;

• передача без установления соединения, но с подтверждением.

Протоколы управления доступом к среде MAC это уже рассмотренные примеры CSMA/CD и MPCP.Физическое кодирование PCS зависит от вида среды передачи, например, используется кодирование 4В5В в формате NRZ для передачи по волоконно-оптической линии. Более подробную информацию о Ethernet IEEE 802.3 можно найти в литературе [19, 20, 21].