2.5.1. Ethernet стандарта EoT ITU-T G.8010 в оптической системе передачи

2.5.2. Схемы мультиплексирования 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].

2.5.1. Ethernet стандарта EoT ITU-T G.8010 в оптической системе передачи

Протокольные уровни Ethernet стандарта ITU-T G.8010 определены в подуровнях для управления и контроля при использовании различных сред передачи (рисунок 2.35).

Кадры Ethernet EoT снабжаются сообщениями о типе нагрузки, протокольными метками доступа в подсеть SNAP (Sub-Network Access Protocol), контролем логического канала с адаптированными пользовательскими сигналами LLC (Logical Link Control), метками длины поля пользовательской нагрузки в кадре и типом кадра Ethernet. Транспортировка кадров Ethernet EoT может осуществляться с наблюдением транспортного тракта из конца в конец ETHP (Ethernet end-to-end path) и сегментным мониторингом ETHS (Segment monitoring). Большинство вариантов передачи кадров уже стандартизированы: Ethernet ® PDH, SDH, OTH, ATM. Протоколы GFP(Generic Framing Procedure – общая процедура формирования кадра, стандарт ITU-T) и LAPS(Link Access Procedure SDH – процедура доступа к линии SDH, стандарт ITU-T) обеспечивают эффективное согласование пакетной и циклической передачи.

Однако перенос кадров Ethernet через сети с протоколами MPLS (многопротокольная коммутация по меткам) и RPR(защищаемое пакетное кольцо) еще находятся в стадии разработки стандартов.

Рисунок 2.35. Структура интерфейсов Ethernet с различными средами передачи

2.5.2. Схемы мультиплексирования Ethernet

Схемы мультиплексирования Ethernet различаются ступенями мультиплексирования. Общая схема мультиплексирования представлена на рисунке 2.36.

Одноступенчатая схема мультиплексирования кадра Ethernet предусматривает объединение до 4096 кадров Ethernet в общий логический путь транспортной сети (рисунок 2.37). Для этого каждый мультиплексируемый кадр получает свою метку (C-Tag), содержащую идентификатор локальной сети (рисунок 2.38).

Двухступенчатая схема мультиплексирования предполагает возможность объединения уже мультиплексированной нагрузки на первой ступени с метками C-Tag в количестве М, где число M однозначно не регламентировано. На рисунках 2.39 и 2.40 представлено двухступенчатое мультиплексирование Ethernet.

Рисунок 2.36. Общая схема мультиплексирования Ethernet

Рисунок 2.37. Одноступенчатая схема мультиплексирования Ethernet

Рисунок 2.38. Одноступенчатое мультиплексирование Ethernet

Рисунок 2.39. Двухступенчатая схема мультиплексирования Ethernet

Рисунок 2.40. Двухступенчатое мультиплексирование Ethernet