Комп’ютерні мережі

У MII визначена двопровідна шина для обміну між MAC і PHY керуючою інформацією. MAC-підрівень використовує цю шину для передачі PHY даних про режим його роботи. PHY передає по цій шині інформацію з запиту про статус порту та лінії. Дані про конфігурацію, а також про стан порту і лінії зберігаються відповідно у двох регістрах: регістрі керування (Control Register) і регістрі статусу (Status Register). 

Регістр керування використовується для установки швидкості роботи порту, для вказівки, чи буде порт брати участь у процесі автопереговорів про швидкість лінії, для завдання режиму роботи порту - напівдуплексний чи повнодуплексний, і т.ін. Функція автопереговорів (Auto-negotiation) дозволяє двом пристроям, з'єднаним однією лінією зв'язку, автоматично, без втручання оператора, вибрати найбільш високошвидкісний режим роботи, що буде підтримуватись обома пристроями. 

Регістр статусу містить інформацію про дійсний поточний режим роботи порту, у тому числі й у тому випадку, коли режим обраний у результаті проведення автопереговорів. 

Регістр статусу може містити дані про один із наступних режимів: 

• 100Base-T4; 
• 100Base-TX full-duplex; 
• 100Base-TX half-duplex; 
• 10 Mb/s full-duplex; 
• 10Mb/s half-duplex; 
• помилка на далекому кінці лінії. 

Фізичний рівень 100Base-TX - двопарна скручена пара

 

Основні відмінності PHY ТХ від специфікації PHY FX - використання методу MLT-3 для передачі сигналів - 5-бітових порцій коду 4В/5B по скрученій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Метод MLT-3 використовує потенційні сигнали двох полярностей для представлення 5-бітових порцій інформації (Рис. 2.8). 

 

Рис. 2.8 . Метод кодування MLT-3

 

Крім використання методу MLT-3, специфікація PHY TX відрізняється від специфікації PHY FX тим, що в ній використовується пара шифратор-дешифратор (scrambler/descrambler), як це зазначено в специфікації ANSI TP-PMD. Шифратор приймає 5-бітові порції даних від підрівня PCS, що виконує кодування 4B/5B, і зашифровує сигнали перед передачею на підрівень MLT-3 таким чином, щоб рівномірно розподілити енергію сигналу по всьому частотному спектрі - це зменшує електромагнітне випромінювання кабелю.

 

Автопереговорний процес 

 

Специфікації PHY TX і PHY T4 підтримують функцію Auto-negotiation, за допомогою якої два взаємодіючих пристрої PHY можуть автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи. 

Описана нижче схема Auto-negotiation є тепер стандартом технології 100Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, що не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor за назвою NWay. 

Усього в даний час визначено 5 різних режимів роботи, що можуть підтримувати пристрої PHY TX чи PHY T4 на скручених парах: 

• 10Base-T - 2 пари категорії 3; 
• 10Base-T full-duplex - 2 пари категорії 3; 
• 100Base-TX - 2 пари категорії 5 (чи Type 1A STP); 
• 100Base-TX full-duplex - 2 пари категорії 5 (чи Type 1A STP); 
• 100Base-T4 - 4 пари категорії 3. 

Режим 10Base-T має найнижчий пріоритет при переговорному процесі, а режим 100Base-T4 - найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований і в будь-який момент модулем керування. 

Для організації переговорного процесу використовуються службові сигнали перевірки цілісності лінії технології 10Base-T - link test pulses, якщо вузол-партнер підтримує тільки стандарт 10Base-T. Вузли, що підтримують функцію Auto-negotiation, також використовують існуючу технологію сигналів перевірки цілісності лінії, при цьому вони посилають пачки таких імпульсів, які інкапсулюють інформацію переговорного процесу Auto-negotiation. Такі пачки звуться Fast Link Pulse burst (FLP). 

Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнеру пачку імпульсів FLP, у якому міститься 8-бітне слово, що кодує пропонований режим взаємодії, починаючи з самого пріоритетного, підтримуваного даним вузлом. 

Якщо вузол-партнер підтримує функцію Auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, то він відповідає пачкою імпульсів FLP, у якій підтверджує даний режим і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він указує його у відповіді і цей режим вибирається як робочий. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим роботи вузлів. 

Вузол, що підтримує тільки технологію 10Base-T, кожні 16 мілісекунд посилає імпульси для перевірки цілісності лінії, що зв'язує його із сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, що робить йому вузол із функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що одержав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки по стандарту 10Base-T і встановлює цей режим роботи і для себе.

 

 

Вузли, що підтримують специфікації PHY FX і PHY TX, можуть працювати в повнодуплексному режимі (full-duplex mode). У цьому режимі не використовується метод доступу до середовища CSMA/CD і відсутнє поняття колізій - кожен вузол одночасно передає й приймає кадри даних по каналах Tx і Rx. 

Повнодуплексна робота можлива тільки при  з'єднаннях мережного адаптера з  комутатором чи при безпосередньому з'єднанні комутаторів. 

При повнодуплексній роботі стандарти 100Base-TX і 100Base-FX забезпечують швидкість обміну даними між вузлами 200 Мб/с. 

Повнодуплексний режим роботи для мереж 100Base-T поки що не прийнятий комітетом IEEE як стандарт. Проте, багато виробників випускають як мережні адаптери, так і комутатори для цього режиму. Через відсутність стандарту ці продукти не обов'язково коректно працюють один з одним. 

У повнодуплексному режимі необхідно визначити процедури керування потоком кадрів, тому що без цього механізму можливі ситуації, коли буфери комутатора переповняться і він почне втрачати кадри Ethernet, що завжди вкрай небажано, тому що відновлення інформації буде здійснюватися більш повільними протоколами транспортного чи прикладного рівнів. 

Через відсутність стандартів на повнодуплексні варіанти Еthеrnеt