2. Мультиплексування Ethernet.

Стандарт Ethernet пройшов тривалий шлях еволюційного розвитку від технології доступу з контролем колізій на вітій парі до ОМ світловодів з дуплексною роздільною передачею та побудовою пасивної оптичної мережі (PON). При цьому, швидкісний режим змінився від 10 Мбіт/с до 100 Гбіт/с. У процесі еволюції Ethernet міняється не тільки швидкісний режим, але й формат кадрів передачі, у яких враховувалися можливості дуплексної передачі та хронометраж передачі. Приклад 2 різних форматів кадрів наведений на рис. 7.

Рис. 7. Формати кадрів Ethernet: 1 – кадр IEEE 802.3; 2 – кадр IEEE PON 802.3ah

Призначення полів кадрів Ethernet:

• преамбула складається із семи байт 10101010;

• SFD, Start-of-Frame-Delimiter – початковий обмежник кадру складається з одного байта 10101011, поява його вказує на те, що наступний байт відноситься до заголовка;

• DA, Destination Address – адреса призначення довжиною від 2 до 6 байт;

• SA, Source Address – адреса джерела від 2 до 6 байт, містить адреса вузла-відправника даних;

• L/T, Length/Type –довжина або тип кадру вказує в 2-х байтах на довжину або тип кадру, останній може бути задіяний для позначення різнотипних кадрів;

• поле даних може містити до 1500 байт;

• поле PAD (Padding) заповнює відсутнє простір даних до 46 байт;

• FCS, Frame Check Sequence – поле контрольної суми (CRC-32);

• SOP, Start of Packet – поле вказує на початок кадру пасивної оптичної мережі PON 802.3ah;

• резервне поле 4 байти;

• LLID, Logical Link Identificator – індивідуальний ідентифікатор вузла PON у 2-х байтах;

• перший біт LLID указує на вид з’єднання “точка-точка” або “точка-багатоточка”, а інші 15 біт містять власне індивідуальну адресу вузла E-PON;

• CRC, Circle redundancy Check – контрольна сума за преамбулою.

Протокольна організація Ethernet передбачає контроль колізій, тобто одночасну передачу по загальній лінії повідомлень більш ніж однією станцією. Для цього в різних версіях Ethernet передбачені такі механізми, як CSMA/CD або MPCP і т. ін. Метод доступу CSMA/CD (Carrier-Sense Multiply-Access/Collision Detection) називається методом колективного доступу з упізнанням несучої та виявленням колізій і застосовується винятково в мережах з логічною загальною шиною, до якої підключаються робочі станції. Метод доступу MPCP (Multi-Point Control Protocol) – протокол керування множиною вузлів, що представляє порядок передачі даних і усуває колізії. Разом з формуванням логічних кадрів передачі дані протоколи доступу є частиною логічної структури інтерфейсів Ethernet, що відповідають фізичному та канальному рівням моделі взаємодії відкритих систем OSI (рис. 8).

Рис. 8. Протокольна структура Ethernet

Протокол керування логічним каналом LLC може підтримувати одну з процедур передачі:

• передача без установлення з’єднань і без підтверджень (дейтаграми);

• передача з установленням з’єднання (утворення логічного каналу) і підтвердженням;

• передача без установлення з’єднання, але з підтвердженням.

Протоколи керування доступом до середовища MAC це вже розглянуті приклади CSMA/CD і MPCP. Фізичне кодування PCS залежить від виду середовища передачі, наприклад, використовується кодування 4В5В в форматі NRZ для передачі по ВОЛЗ.

Ethernet стандарту E₀ ITU-T G.8010 у ВОСП. Протокольні рівні Ethernet стандарту ITU-T G.8010 визначені в підрівнях для керування та контролю при використанні різних середовищ передачі (рис. 9). Кадри Ethernet E₀ забезпечуються повідомленнями про тип навантаження, протокольними мітками доступу в підмережі SNAP (Sub-Network Access Protocol), контролем логічного каналу з адаптованими користувальницькими сигналами LLC (Logical Link Control), мітками довжини полючи користувальницького навантаження в кадрі і типом кадру Ethernet. Транспортування кадрів Ethernet E₀ можуть здійснюватися зі спостереженням транспортного тракту від краю до краю ETHP (Ethernet end-to-end path) і сегментним моніторингом ETHS (Segment monitoring). Більшість варіантів передачі кадрів уже стандартизовані: Ethernet, PDH, SDH, OTH, ATM. Протоколи GFP (Generic Framing Procedure – загальна процедура формування кадру, стандарт ITU-T) і LAPS(Link Access Procedure SDH – процедура доступу до лінії SDH, стандарт ITU-T) забезпечують ефективне узгодження пакетної та циклічної передачі.

Однак перенос кадрів Ethernet через мережі з протоколами MPLS (багатопротокольна комутація по мітках) і RPR( пакетне кільце, що захищається,) ще знаходяться в стадії розробки стандартів.

Рис. 9. Структура інтерфейсів Ethernet з різними середовищами передачі

Схеми мультиплексування Ethernet. Схеми мультиплексування Ethernet розрізняються ступенями мультиплексування. Загальна схема мультиплексування представлена на рис. 10. Одноступінчата схема мультиплексування кадру Ethernet передбачає об’єднання до 4096 кадрів Ethernet у загальний логічний шлях транспортної мережі (рис. 11). Для цього кожен мультиплексований кадр одержує свою мітку (C-Tag), що містить ідентифікатор локальної мережі (рис. 12).

Рис. 10. Загальна схема мультиплексування Ethernet	Рис. 11. Одноступенева схема мультиплексування Ethernet
Рис. 12. Одноступеневе мультиплексування Ethernet	Рис. 13. 2-ступенева схема мультиплексування Ethernet

2-ступенева схема мультиплексування припускає можливість об’єднання вже мультиплексованого навантаження на першій ступені з мітками C-Tag у кількості М, де число M однозначно нерегламентоване (рис. 13 і 14).

Рис. 14. 2-ступеневе мультиплексування Ethernet

4. Питання контролю.

1. Які види цифрового мультиплексування застосовують в оптичних системах передачі?

2. У чому полягає основний принцип PDH-мультиплексування?

3. Яке призначення мають бітові вставки при мультиплексуванні PDH?

4. Які швидкісні режими формуються в системах PDH?

5. У чому проблеми мультиплексування PDH?

6. Які існують схеми мультиплексування Ethernet і чим вони відрізняються?

7. Розміри кадрів Ethernet і розміри поля даних у них.

Розробив:

доцент КІ

к.т.н., доцент Слюсарь І.І.