Эта статья описывает как произошел переход от технологии 100Base-T к технологии 1000Base-X.

Как же по UTP-кабелю категории 5 передавать со скоростью 1 Гбит/с? Если передавать так же, как передавали и при скорости 100 Мбит/c, используя все витые пары, то максимальная скорость будет равна 200 Мбит/c. Лучше делать многоуровневое кодирование, что усложнит оборудование.

Сетевые карточки все больше стали напоминать модемы, которые подключаются непосредственно к меди. В результате необходимо более сложное оборудование ставить, чтобы распознавать эти многоуровневые сигналы. А если осуществлять передачу по нескольким проводам одновременно, то при коротких битовых интервалах у нас начинает появляться зависимость от длины проводов. Если по одному проводу передается чуть быстрее, чем по другому, то мы можем легко получить расфазированный поток. И чем быстрее скорость, тем реальнее эта угроза, поэтому в оборудовании это нужно учитывать.

1 Гбит/с на UTP-5 получили за счет увеличения скорости передачи данных в линии и за счет задействования всех пар.

Технологии, поддерживающие 1 Гбит/с:

• 1000Base-SX — многомодовая длинноволновая, до 500 метров.
• 1000Base-LX — одномодовая или многомодовая коротковолновая, до 3 километров.
• 1000Base-CX — вспомогательная технология для коммутации оптико-волоконных линий , до 25 метров.
• 1000Base-T — UTP-5, до 100 метров. Система кодирования 4D PAM5.

X — обозначает оптоволоконную технологию. 1000Base-SX и 1000Base-LX — чисто оптоволоконные, отличаются дальнобольностью. Технология разбавляющего кодирования скакнула с 4B/5B на технология 8B/10B.

Все эти технологии поддерживают коллизионный метод доступа управления средой. Все работает на коммутаторах и используется полный дуплекс.

Появляется новый тип интерфейса TBI (ten bit interface), который торчит после десятичного кодирования. Обычно из МАСа торчит GMII-интерфейс.

Кодирование на уровне оптико-волокна NRZ («1» — если светодиод горит, «0» — если не горит).

Усовершенствования МАС.

Для UTP-5 PHY отделяется (если он отделяется) от МАС с помощью интерфейса GMII.

SlotTime теперь стал равен 4096 битовых интервалов. Это связано не со скоростью распространения сигнала, а со скоростью передачи. Если же SlotTime остался бы равен 512, то сигнал бы за это время не успел бы далеко уйти, и мы получили максимальный сегмент в 25 метров. Если же пакет с данными равен 64 октетам, то в среду еще выдается Carrier extension, чтобы заполнить среду.

Преобразование информации в технологии 1000Base-T:

Раньше был MII-интерфейс, теперь он практически без изменений мутировал в GMII. Разница только в том, что слегка увеличилась тактовая частота до 125MHz и и выросла ширина интерфейса. Раньше был нибловый с частотой в 25MHz, а теперь октетный и частота 125MHz. Для печатных плат это предел в скорости распространения сигнала. На больших скоростях передачи требуется согласование проводников, петли обратной связи.

Интерфейс 8B1Q4 принимает за 1 такт 1 октет, а выдает на выход 4 пятеричных сигнала. Стоят гибридный цифро-аналоговые схемы.

1000Base-T PHY Reference Diagram

Сигнализация на 1000Base-T должна обеспечивать:

• коррекцию ошибок
• кодирование и раскодирование
• отсутствие корреляции в одном из четырех streamов, а иначе будет одна сплошная наводка
• синхронизация
• распознавание
• разделители потоков или синхроврезки
• Remote Alarm — методика извещения о неполадках
• определение попутанных пар, обратная полярность
• и в некоторой мере может распознавать разное время распространения сигнала в паре

Кодирование 8B1Q4:

В каждой линии присутствует кодирование 5 уровнями (-2, -1, 0, 1, 2). Таких линий 4. Таким образом 1 октет трансформируется в вектор из 4 пятеричных символов с помощью автомата. Этот автомат задается математическим путем, в середине этой системы скремблер.

Из полученного сигнала вычитаем свой сигнал. Для избежания корреляции во встречных направлениях приемник и передатчик должны быть строго синхронизированы и использовать разные скремлеры. Из 2 передаваемых друг другу станции выбирается один Master и один Slave, обычно Masterом является многопортовое устройство, а Slave — однопортовое. Master берет свои тактовый генератор и с помощью этого тактового генератора начинает выдавать последовательность данных в Slave, Slave синхронизируется к Masterу. Такой механизм синхронизации называется встречно-направленная синхронизация.

The Stream Structure

4 линии передачи данных, все кодируется примерно одновременно. Раньше был Start Frame Delimiter, а теперь это Start Stream Delimiter. Добавляет новый бит csreset, который дает команду перевести шифровальное устройство в изначальное состояние.