Изграждане на мрежи по ethernet 1000base t технология. Ethernet мрежова технология

Данните, предавани през Ethernet мрежа, се разделят на рамки. Нека припомним, че почти всяка мрежова технология (независимо от нейното ниво) има съответна единица за предаване на данни: Ethernet - рамка, ATM - клетка, IP - дейтаграма и др. Данните не се предават по мрежата в чист вид. По правило заглавката е „прикрепена“ към единица данни. В някои мрежови технологиидобавен е и финалът. Заглавието и краят съдържат служебна информация и се състоят от определени полета.

Тъй като има няколко вида рамки, за да се разбират взаимно, подателят и получателят трябва да използват един и същи тип рамки. Рамките могат да бъдат в четири различни формата, леко различни един от друг. Има само два основни формата на кадри (сурови формати) - Ethernet II и Ethernet 802.3. Тези формати се различават по предназначението само на едно поле.

За да достави успешно информация на получателя, всеки кадър трябва освен данни да съдържа служебна информация: дължина на полето с данни, физически адреси на изпращача и получателя, тип мрежов протоколи т.н.

За да могат работните станции да взаимодействат със сървър в същия мрежов сегмент, те трябва да поддържат един формат на рамка. Има четири основни типа Ethernet рамки:

• Ethernet тип II
• Ethernet 802.3
• Ethernet 802.2
• Ethernet SNAP (протокол за достъп до подмрежа).

Нека разгледаме полетата, общи за четирите типа рамки (фиг. 1).

Ориз. 1. Общ формат на Ethernet рамка

Полетата в рамката имат следните значения:

• Полетата "Преамбюл" и "Индикатор за начало на рамка" са предназначени за синхронизиране на подателя и получателя. Преамбюлът е 7-байтова последователност от единици и нули. Полето за флаг за начало на рамката е с размер 1 байт. Тези полета не се вземат предвид при изчисляване на дължината на рамката.
• Полето "Адрес на получателя" се състои от 6 байта и съдържа физическия адрес на устройството в мрежата, към която е адресирано. тази рамка. Стойностите на това и следващото поле са уникални. На всеки производител Ethernet адаптериПървите три байта от адреса се присвояват, а останалите три байта се определят директно от производителя. Например за адаптери на 3Com физическите адреси ще започват с 0020AF. Първият бит от адреса на дестинацията има специално значение. Ако е 0, това е адресът конкретно устройство(само в този случай първите три байта служат за идентифициране на производителя мрежова карта), а ако 1 - излъчване. Обикновено в адрес за излъчване всички останали битове също са зададени на единица (FF FF FF FF FF FF).
• Полето „Адрес на изпращача“ се състои от 6 байта и съдържа физическия адрес на устройството в мрежата, изпратило този кадър. Първият бит от адреса на изпращача винаги е нула.
• Полето Length/Type може да съдържа дължината или типа на рамката в зависимост от използваната Ethernet рамка. Ако полето указва дължината, тя се посочва в два байта. Ако тип - тогава съдържанието на полето показва вида на протокола Най-високо ниво, към който принадлежи този кадър. Например, когато използвате протокола IPX, стойността е 8137, а за протокола IP е 0800.
• Полето "Данни" съдържа данните за рамката. Най-често това е информация, необходима на протоколите от по-високо ниво. Това поле няма фиксирана дължина.
• Полето "Checksum" съдържа резултата от изчисляването на контролната сума на всички полета, с изключение на peramble, знака за начало на рамката и самата контролна сума. Изчислението се извършва от подателя и се добавя към рамката. Подобна процедура за изчисление се извършва на устройството на получателя. Ако резултатът от изчислението не съвпада със стойността на това поле, се предполага, че е възникнала грешка при предаване. В този случай рамката се счита за повредена и се игнорира.

Трябва да се отбележи, че минималната разрешена дължина и на четирите типа Ethernet рамки е 64 байта, а максималната е 1518 байта. Тъй като 18 байта са разпределени за служебна информация в рамка, полето „Данни“ може да има дължина от 46 до 1500 байта. Ако данните, предавани по мрежата, са по-малки от разрешената минимална дължина, рамката ще бъде автоматично подплатена до 46 байта. Такива строги ограничения върху минималната дължина на рамката бяха въведени, за да се гарантира нормалната работа на механизма за откриване на сблъсък.

Стандартът Gigabit Ethernet, използващ кабел от категория 5 (неекранирана усукана двойка) като среда за предаване на данни, описан в IEEE 802.3ab, беше финализиран на 28 юни 1999 г.

Мина време и сега можем да кажем, че гигабитовият Ethernet през мед твърдо влезе в историята на развитието на локалните мрежи. Резкият спад в цените както на гигабитовите 1000Base-T мрежови адаптери, така и на гигабитовите модули за комутатори постепенно доведе до факта, че инсталирането на такива адаптери в сървърите се превръща в де факто стандарт. Например, някои производители на сървъри вече са започнали да интегрират 1000Base-T гигабитови адаптери в сървър дънни платки, а в началото на тази година броят на компаниите, произвеждащи такива адаптери, достигна 25. Освен това започнаха да се произвеждат адаптери, предназначени за инсталиране в работни станции (те се различават по това, че са предназначени за 32-битова 33-MHz PCI шина) . Всичко това ни позволява да кажем с увереност, че след година или две гигабитовите мрежови адаптери ще станат толкова широко разпространени, колкото адаптерите за бърз Ethernet сега.

Нека да разгледаме фундаменталните иновации, въплътени в стандарта IEEE 802.3ab, които направиха възможно постигането на толкова висока скорост на предаване, като същевременно се поддържа същото максимално разстояние между два компютъра от 100 m, както беше в стандарта Fast Ethernet.

Първо, нека си припомним, че мрежовите адаптери работят на физическо ниво и ниво на връзка за данни на седемслойния OSI (Open System Interconnection) модел. Слоят на връзката за данни обикновено се разделя на два подслоя: MAC и LCC. Подслоят MAC (Media Access Control) е подслой за контрол на достъпа до медиите, който осигурява правилно споделяне на обща споделена среда за пренос на данни, като я прави достъпна за определена станция в съответствие с определен алгоритъм. Подслоят LCC (Logical Link Control) отговаря за предаването на кадри между възлите с различна степен на надеждност, а също така изпълнява функциите на интерфейс със съседния трети (мрежов) слой.

Всички разлики между Ethernet и Fast Ethernet са фокусирани само върху физическия слой. MAC и LCC обаче не претърпяха никакви промени.

Физически слойможе грубо да се раздели на три елемента: слой за преговори, независим от медиите интерфейс (MII) и устройство на физическия слой (PHY). Устройството на физическия слой може също да бъде разделено на няколко подслоя: подслой за физическо кодиране, подслой за прикачване на физически носител, подслой, зависим от физически носител и подслой за автоматично договаряне.

Ако разликите между Ethernet и Fast Ethernet са минимални и не засягат MAC слоя, тогава при разработването на стандарта Gigabit Ethernet 1000Base-T, разработчиците трябваше не само да направят промени във физическия слой, но и да засегнат MAC слоя (фиг. 1).

Все още обаче има много прилики между трите технологии. На първо място, това е методът за достъп до медиите CSMA/CD, полудуплексните и пълнодуплексните режими на работа, както и форматите на Ethernet рамки. В същото време използването на кабел с усукана двойка от категория 5 изисква големи промени в изпълнението на физическия слой на адаптера.

Първият проблем при прилагането на скорост от 1 Gbit/s беше осигуряването на приемлив диаметър на мрежата при работа в полудуплексен режим. Както знаете, минималният размер на рамката в Ethernet и Fast Ethernet мрежите е 64 байта. Въпреки това, размер на рамката от 64 байта при скорост на трансфер от 1 GB/s води до факта, че за надеждно откриване на сблъсък е необходимо максималният диаметър на мрежата (разстоянието между двете най-големи далечен приятеледин от друг от компютри) е не повече от 25 м. Факт е, че успешното разпознаване на сблъсък е възможно само ако времето между изпращането на два последователни кадъра с минимална дължина е по-голямо от двойното време на разпространение на сигнала между два възела в мрежата, които са максимално отдалечени един от друг. Следователно, за да се осигури максимален диаметър на мрежата от 200 m (два кабела по 100 m и суич), минималната дължина на рамката в стандарта Gigabit Ethernet беше увеличена до 512 байта. За да увеличи дължината на рамката до необходимата, мрежовият адаптер допълва полето с данни до дължина от 448 байта с така нареченото разширение. Полето за разширение е поле, изпълнено със забранени знаци, които не могат да бъдат сбъркани с кодове на данни (фиг. 2). В същото време увеличаването на минималната дължина на рамката има отрицателно въздействие върху предаването на кратки служебни съобщения, като разписки, тъй като полезна предадена информация става значително по-малка от общата предадена информация. За да се намалят режийните разходи при използване на дълги рамки за предаване на кратки разписки, стандартът Gigabit Ethernet позволява възможността за предаване на няколко последователни рамки в режим на изключително придобиване на средата, тоест без прехвърляне на средата към други станции. Такива монополен режимзаснемането се нарича Burst Mode. В този режим станцията може да предава няколко кадъра подред с обща дължина не повече от 8192 байта (BurstLength).

Както вече беше отбелязано, заедно с промените в MAC слоя, постигането на гигабитови скорости на предаване стана възможно благодарение на значителна промяна във физическия слой, тоест самата технология за представяне (кодиране) на данни при предаване на данни по кабели с усукана двойка.

За да разберем промените, които са направени на физическо ниво, нека си спомним какво е кабел за данни и какви смущения възникват по време на предаването на сигнала.

Неекраниран кабел от категория 5 се състои от четири чифта проводници, като всяка двойка е усукана заедно. Този кабел е проектиран да работи на честота от 100 MHz (фиг. 3).

От курса по физика е известно, че всеки кабел, освен активния, има и капацитивно и индуктивно съпротивление, като последните две зависят от честотата на сигнала. И трите вида съпротивление определят така наречения импеданс на веригата. Наличието на импеданс води до факта, че когато сигналът се разпространява през кабела, той постепенно отслабва, губейки част от първоначалната си мощност.

Ако взаимната индуктивност се изчислява в началото на кабела, тогава съответният тип смущение ще се нарича NEXT (загуба на пресичане в близкия край). Ако смущенията, причинени от взаимна индукция, се разглеждат в края на кабела, тогава те се наричат ​​FEXT (загуба на кръстосано смущаване в далечния край - фиг. 4).

В допълнение, когато сигналът се разпространява, възниква друг тип смущения, свързани с несъответствие на входния импеданс мрежов адаптери кабел. В резултат на такова несъответствие възниква отражение на сигнала, което също води до образуване на шум.

Предаването на сигнали при условията на смущение, описани по-горе, изисква използването на гениални техники за осигуряване на необходимата скорост на предаване и в същото време гарантиране, че предаваните сигнали са точно разпознати.

Първо, нека си припомним какви методи се използват за представяне на информационни сигнали.

При цифрово кодиранебитовите "нули" и "единици" използват потенциални или импулсни кодове. В потенциалните кодове (фиг. 5) само стойността на потенциала на сигнала се използва за представяне на логически нули и единици. Например, единица е представена като потенциал от високо ниво, а нула е представена като потенциал от ниско ниво. Импулсните кодове позволяват битовете да бъдат представени чрез потенциални разлики в определена посока. По този начин потенциален спад от ниско към високо ниво може да съответства на логическа нула.

Когато се използват правоъгълни импулси за предаване на данни, е необходимо да се избере метод на кодиране, който едновременно да отговаря на няколко изисквания.

Първо, той ще има най-малката ширина на спектъра на получения сигнал при същата битова скорост.

Второ, той ще има способността да разпознава грешките.

Трето, това ще осигури синхронизация между приемника и предавателя.

Код NRZ

В най-простия случай на потенциално кодиране, логическа единица може да бъде представена с висок потенциал, а логическа нула с нисък потенциал. Този метод за представяне на сигнал се нарича „кодиране без връщане към нула или NRZ (кодиране без връщане към нула).“ Терминът „без връщане“ в този случай означава, че няма промяна в нивото на сигнала през целия часовников интервал. Методът NRZ е лесен за изпълнение, има добро разпознаване на грешки, но не притежава свойството на самосинхронизация. Липсата на самосинхронизация води до факта, че когато се появят дълги последователности от нули или единици, приемникът не може да определи от входния сигнал онези моменти във времето, когато е необходимо данните да бъдат прочетени отново. Следователно, леко несъответствие в тактовите честоти на приемника и предавателя може да доведе до грешки, ако приемникът чете данни в грешния момент, когато е необходимо. Това явление е особено критично, когато високи скоростипредаване, когато времето на един импулс е изключително кратко (при скорост на предаване 100 Mbit/s времето на един импулс е 10 ns). Друг недостатък на NRZ кода е наличието на нискочестотен компонент в спектъра на сигнала, когато се появят дълги последователности от нули или единици. Следователно кодът NRZ не се използва в чист вид за предаване на данни.

Код НРЗИ

Друг тип кодиране е леко модифициран NRZ код, наречен NRZI (без връщане към нула с едно обърнато). Кодът NRZI е най-простата реализация на принципа на кодиране чрез промяна на нивото на сигнала или диференциално кодиране. При това кодиране, когато се предава нула, нивото на сигнала не се променя, тоест потенциалът на сигнала остава същият като в предишния тактов цикъл. При предаване на единица потенциалът се обръща към противоположния. Сравнението на кодовете NRZ и NRZI показва, че кодът NRZI има по-добра самосинхронизация, ако кодираната информация съдържа повече логически единици, отколкото логически нули. По този начин този код ви позволява да се „биете“ с дълги последователности от логически единици, но не осигурява правилна самосинхронизация, когато се появят дълги последователности от логически нули.

Манчестър код

В кода на Манчестър потенциалната разлика се използва за кодиране на нули и единици, т.е. кодирането се извършва от ръба на импулса. Падането на потенциала се случва в средата на тактовия импулс, докато единицата се кодира от разликата от нисък потенциал към висок, а нулата - обратно. В началото на всеки тактов цикъл, ако се появят няколко нули или единици подред, може да възникне спад на сервизния потенциал.

От всички кодове, които изследвахме, Manchester има най-добрата самосинхронизация, тъй като спадът на сигнала се случва поне веднъж на тактов цикъл. Ето защо Манчестърският код се използва в Ethernet мрежи със скорост на предаване 10 Mbit/s (10Base 5, 10Base 2, 10Base-T).

Код MLT-3

Кодът MLT-3 (Multi Level Transmission-3) се изпълнява подобно на кода NRZI. Промяна в нивото на линейния сигнал възниква само ако се получи на входа на енкодера, но за разлика от кода NRZI, алгоритъмът за генериране е избран по такъв начин, че две съседни промени винаги имат противоположни посоки. Недостатъкът на кода MLT-3 е същият като този на кода NRZI - липсата на правилна синхронизация при появата на дълги последователности от логически нули.

Както вече беше отбелязано, различни кодовесе различават един от друг не само по степента на самосинхронизация, но и по ширината на спектъра. Широчината на спектъра на сигнала се определя основно от онези хармоници, които дават основния енергиен принос за формирането на сигнала. Основният хармоник е лесен за изчисляване за всеки тип код. В кода NRZ или NRZI максималната честота на основния хармоник (фиг. 6) съответства на периодична последователностлогически нули и единици, т.е. когато няколко нули или единици не се срещат подред. В този случай периодът на основния хармоник е равен на времевия интервал от два бита, т.е. при скорост на предаване от 100 Mbit/s честотата на основния хармоник трябва да бъде 50 Hz.

В кода на Манчестър максималната честота на основния хармоник съответства на ситуацията, когато дълга последователност от нули пристига на входа на енкодера. В този случай периодът на основния хармоник е равен на времевия интервал от един бит, т.е. при скорост на предаване от 100 Mbit/s максималната честота на основния хармоник ще бъде 100 Hz.

В кода MLT-3 максималната честота на основния хармоник (фиг. 7) се постига, когато дълги последователности от логически единици се прилагат към входа на енкодера. В този случай основният период съответства на времевия интервал от четири бита. Следователно, при скорост на предаване от 100 Mbit/s, максималната основна честота ще бъде 25 MHz.

Както вече беше отбелязано, манчестърското кодиране се използва в мрежи Ethrnet 10 Mbit/s, което се дължи както на добрите свойства на самосинхронизиране на кода, така и на допустимата максимална честота на основния хармоник, която при работа със скорост 10 Mbit/ s ще бъде 10 MHz. Тази стойност е достатъчна за кабел не само от 5-та категория, но и от 3-та категория, който е проектиран за честота от 20 MHz.

В същото време използването на манчестърско кодиране за мрежи с по-висока скорост (100 Mbit/s, 1 Gbit/s) е неприемливо, тъй като кабелите не са проектирани да работят на толкова високи честоти. Затова се използват други кодове (NRZI и MLT-3), но за подобряване на самосинхронизиращите се свойства на кода те подлежат на допълнителна обработка.

Излишни кодове

Такава допълнителна обработка се състои от логическо блоково кодиране, когато една група битове се заменя с друга група според определен алгоритъм. Най-често срещаните типове такова кодиране са 4B/5B, 8B/6T и 8B/10T излишни кодове.

В тези кодове оригиналните групи от битове се заменят с нови, но по-дълги групи. В код 4B/5B група от четири бита се присвоява на група от пет бита. Възниква въпросът - защо са необходими всички тези усложнения? Въпросът е, че такова кодиране е излишно. Например в кода 4B/5B в оригиналната последователност от четири бита има 16 различни битови комбинации от нули и единици, а в група от пет бита такива комбинации вече са 32. Следователно в получения код можете изберете 16 такива комбинации, които не съдържат голямо количествонули (припомнете си, че в изходните кодове на NRZI и MLT-3 дългите последователности от нули водят до загуба на синхронизация). В този случай останалите неизползвани комбинации могат да се считат за забранени последователности. По този начин, в допълнение към подобряването на свойствата за самосинхронизиране програмен кодКодирането с излишък позволява на приемника да разпознава грешки, тъй като появата на забранена последователност от битове показва появата на грешка. Съответствието между изходния и получения код е дадено в табл. 1 .

От таблицата се вижда, че след използване на редундантния код 4B/5B получените последователности не съдържат повече от две нули подред, което гарантира самосинхронизиране на битовата последователност.

В кода 8B/6T поредица от осем бита от оригиналната информация се заменя с поредица от шест сигнала, всеки от които може да приеме три състояния. В осембитова последователност има 256 различни състояния, а в последователност от шест тристепенни сигнала вече има 729 такива състояния (3 6 = 729), следователно 473 състояния се считат за забранени.

В кода 8B/10T всяка осембитова последователност се заменя с десетбитова последователност. Освен това оригиналната последователност съдържа 256 различни комбинации от нули и единици, а получената последователност съдържа 1024. По този начин 768 комбинации са забранени.

Всички обсъдени излишни кодове се използват в Ethernet мрежи. Така кодът 4B/5B се използва в стандарта 100Base-TX, а кодът 8B/6T се използва в стандарта 100Base-4T, който в момента практически вече не се използва. Кодът 8B/10T се използва в стандарта 1000Base-X (когато оптично влакно се използва като среда за предаване на данни).

В допълнение към използването на излишно кодиране, широко се използва друг метод за подобряване на оригиналните свойства на кодовете - това е така нареченото кодиране.

Разбъркване

Разбъркването (разбъркване - смесване) се състои от смесване на оригиналната последователност от нули и единици, за да се подобрят спектралните характеристики и свойствата на самосинхронизиране на получената последователност от битове. Разбъркването се извършва с помощта на побитова изключителна операция ИЛИ (XOR) на оригиналната последователност с псевдослучайна последователност. Резултатът е „криптиран“ поток, който се реконструира от страната на приемника с помощта на дешифратор.

От хардуерна гледна точка скрамблерът се състои от няколко XOR гейта и регистри за преместване. Спомнете си, че логическата порта XOR (изключително ИЛИ) изпълнява два булеви операнда x и y, които могат да приемат стойност 0 или 1. логическа операциявъз основа на таблицата на истината (Таблица 2).

Тази таблица следва директно основното свойство на операцията изключително ИЛИ:

В допълнение, лесно е да се види, че комбинираният закон се прилага към операцията изключително ИЛИ:

В диаграмите логическият елемент XOR обикновено се обозначава, както е показано на фиг. 8 .

Както вече беше отбелязано, друг компонент на скрамблера е регистърът за смяна. Регистърът за преместване се състои от няколко елементарни клетки за съхранение, свързани последователно една с друга, направени на базата на тригерни вериги и предаващи информационен сигнал от вход към изход чрез управляващ сигнал - времеви импулс. Регистрите за преместване могат да реагират както на положителния фронт на тактовия импулс (тоест, когато контролният сигнал преминава от състояние 0 към състояние 1), така и на отрицателния фронт.

Нека разгледаме най-простата клетка от паметта на регистър за смяна, управлявана от положителния фронт на тактовия импулс C (фиг. 9).

В момента, в който часовниковият импулс се промени от състояние 0 в състояние 1, сигналът, който е бил на неговия вход в предишния момент от времето, се предава на изхода на клетката, т.е. когато управляващият сигнал C е бил равен на 0. След това изходното състояние не се променя (клетката е заключена) до пристигането на следващия положителен фронт на синхронизиращия импулс.

Използвайки верига, състояща се от няколко последователно свързани запаметяващи клетки с един и същ управляващ сигнал, е възможно да се изгради регистър за смяна (фиг. 10), в който информационните битове ще се предават последователно от една клетка към друга синхронно по положителния ръб на тактов импулс.

Компонент на всеки скрамблер е генератор на псевдослучайна последователност. Такъв генератор се формира от регистър за смяна при създаване обратна връзкамежду входа и изхода на клетките за съхранение на регистъра за смяна, използвайки логически елементи XOR.

Помислете за генератора на псевдослучайна последователност, показан на фиг. единадесет Нека в началния момент всичките четири клетки за съхранение съхраняват някакво предварително зададено състояние. Например, можем да приемем, че Q1=1, Q2=0, Q3=0 и Q4=1, а входът на първата клетка е D=0. След пристигането на тактовия импулс всички битове ще се изместят с един бит и входът D ще получи сигнал, чиято стойност ще се определи по формулата:

С помощта на тази формула е лесно да се определят стойностите на изходите на клетките за съхранение при всеки тактов цикъл на генератора. В табл Фигура 3 показва състоянието на изходите на клетките за съхранение на генератора на псевдослучайна последователност при всеки работен цикъл. В същото време е лесно да се забележи, че в началния момент от време и след 15 тактови цикъла състоянието на генератора се повтаря напълно, т.е. 15 тактови цикъла е периодът на повторение на нашата псевдослучайна последователност (това именно поради наличието на период на повторение последователността се нарича псевдослучайна). Като цяло, ако генераторът се състои от n-клетки, периодът на повторение е равен на:

Генераторът, който разгледахме, използваше произволно първоначално състояние на клетките, тоест имаше предварително зададено. Въпреки това, вместо такава предварителна настройка, кодиращите често използват самата оригинална последователност, за да бъдат кодирани. Такива кодери се наричат ​​самосинхронизиращи се. Пример за такъв скрамблер е показан на фиг. 12 .

Ако означим двоичната цифра на изходния код, пристигаща на i-тия цикъл на работа на входа на скрамблера с A i , и двоичната цифра на резултантния код, получен на i-тия цикъл на работа с B i , тогава е лесно да се види, че въпросният скрамблер изпълнява следната логическа операция: , където B i -3 и B i -4 са двоичните цифри на резултантния код, получен в предишните тактови цикли на скрамблера, съответно 3 и 4 часовникови цикли по-рано от текущия момент.

След декодиране на получената по този начин последователност се използва дешифратор от страната на приемника. Най-удивителното е, че веригата на дешифратора е напълно идентична с веригата на дешифратора. Не е трудно да се провери дали това наистина е така чрез просто разсъждение. Ако означим с B i двоичната цифра на изходния код, пристигаща при i-тия цикъл на работа на входа на дешифратора, и двоичната цифра на резултантния код, получен при i-тия цикъл на работа с C i , тогава дешифраторът, работещ по същата схема като скрамблера, трябва да реализира следния алгоритъм:

Следователно, ако веригата на дескремблера съвпада с веригата на дескремблера, тогава дескремблера напълно възстановява оригиналната последователност от информационни битове.

Разглежданата схема на четирибитов скрамблер е една от най-простите. Технологията 1000Base-T използва много по-сложен 33-битов скрамблер, който увеличава периода на повторение до 8 589 934 591 бита (2 33 –1), тоест генерираните псевдослучайни последователности се повтарят на всеки 68,72 s.

PAM-5 кодиране

След като разбрахме какви кодове се използват за представяне на данни и разгледахме методите за подобряване на самотактовите и спектралните свойства на тези кодове, ще се опитаме да разберем дали тези мерки са достатъчни, за да осигурят предаване на данни със скорост от 1000 Mbps, използвайки четиричифтов кабел категория 5.

Както вече беше отбелязано, манчестърското кодиране има добри свойства за самосинхронизиране и в този смисъл не изисква никакви модификации, но максималната честота на основния хармоник е числено равна на скоростта на предаване на данни, тоест броя на битовете, предавани за секунда . Това е достатъчно за пренос на данни със скорост от 10 Mbit/s, тъй като кабелът от категория 3 (и такъв кабел може да се използва в стандарта 10Base-T) е ограничен до честоти от 16 MHz. Манчестърското кодиране обаче не е подходящо за предаване на данни със скорости от 100 Mbit/s и повече.

Използването на кода NRZI, след допълнителна модификация с помощта на излишен блоков код 4B/5B и кодиране, както и трипозиционния код MLT-3 (за да се намали максималната честота на основния хармоник), позволява предаването на данни със скорост 100 Mbit/s по кабел от категория 5. Наистина, когато се използва кодът MLT-3, максималната честота на основния хармоник е числено равна на една четвърт от скоростта на трансфер на данни, т.е. при скорост на предаване от 100 Mbit/s, честотата на основния хармоник прави не надвишава 25 MHz, което е напълно достатъчно за кабел от категория 5. Този метод обаче не е подходящ за предаване на данни със скорост 1000 Mbit/s.

Следователно стандартът 1000Base-T използва коренно различен метод на кодиране. За да се намали тактовата честота до стойности, които позволяват предаването на данни по усукани двойки от категория 5, данните на линията се представят в така наречения PAM-5 код (фиг. 13). При него предаваният сигнал има набор от пет фиксирани нива (–2, –1, 0, +1, +2). Четири от тях се използват за кодиране на информационни битове, а петият се използва за коригиране на грешки. При набор от четири фиксирани нива едно състояние на дискретен сигнал може да кодира два информационни бита наведнъж, тъй като комбинация от два бита има четири възможни комбинации (така наречените дибити) - 00, 01, 10 и 11.

Преминаването към dibits ви позволява да удвоите битовата скорост. За да се разграничи битовата или информационната скорост и скоростта на различни дискретни състояния на сигнала, се въвежда концепцията за скорост на предаване. Baud е броят на различните дискретни състояния на сигнала за единица време. Следователно, ако два бита са кодирани в едно дискретно състояние, битовата скорост е два пъти по-голяма от скоростта на предаване, т.е. 1 бод = 2 бита/сек.

Ако вземем предвид, че кабел от категория 5 е проектиран за честота от 125 MHz, т.е. той може да работи при скорост на предаване от 125 MBd, тогава скоростта на информацията по една усукана двойка ще бъде 250 Mbit / s. Нека си припомним, че кабелът има четири усукани двойки, така че ако използвате и четирите двойки (фиг. 14), можете да увеличите скоростта на предаване до 250 Mbit/sx4=1000 Mbit/s, тоест да постигнете желаната скорост.

Както беше отбелязано, PAM-5 кодирането има пет отделни нива, но само четири нива се използват за предаване на дибити. Петото ниво на излишен код (Forward Error Correction, FEC) се използва за конструктивен механизъм за коригиране на грешки. Реализира се от Trellis енкодер и Viterbi декодер. Използването на механизъм за коригиране на грешки позволява да се увеличи шумоустойчивостта на приемника с 6 dB.

Решетъчно кодиране

Нека разгледаме принципите на решетъчно кодиране, базирано на най-простия енкодер, състоящ се от две клетки за съхранение и XOR елементи (фиг. 15). Нека последователността от битове 0101110010 пристигне на входа на такъв енкодер със скорост k bit / s. Ако на изхода на енкодера инсталираме клетка за четене, работеща с два пъти по-висока честота от битовете, пристигащи на входа на енкодера, тогава скоростта на изходящия поток ще бъде два пъти по-голяма от скоростта на входния поток. В този случай четящата клетка по време на първата половина от работния цикъл на енкодера чете данни първо от логическия елемент XOR 2, а през втората половина на цикъла от логическия елемент XOR 3. В резултат на това всеки входен бит е присвоени два изходни бита, т.е. дибит, чийто първи бит е образуван елемент XOR 2, а вторият - елемент XOR 3. Според времевата диаграма на състоянието на енкодера е лесно да се види, че с входната последователност от битове 0101110010, изходната последователност ще бъде 00 11 10 00 01 10 01 11 11 10.

Нека отбележим една важна характеристика на принципа на формиране на дибит. Стойността на всеки генериран дибит зависи не само от входящия информационен бит, но и от двата предходни бита, чиито стойности се съхраняват в две клетки за съхранение. Наистина, ако се приеме, че A i е входящ бит, тогава стойността на елемента XOR 2 се определя от израза, а стойността на елемента XOR 3 се определя от израза. Така един дибит се образува от двойка битове, стойността на първия от които е равна на , а стойността на втория е равна на . Следователно стойността на един дибит зависи от три състояния: стойността на входния бит, стойността на първата клетка за съхранение и стойността на втората клетка за съхранение. Такива енкодери се наричат ​​конволюционни енкодери с три състояния (K = 3) с изходна скорост ½.

Удобно е да се разглежда работата на енкодера въз основа не на времеви диаграми, а на така наречената диаграма на състоянието. Ще посочим състоянието на енкодера, като използваме две стойности - стойностите на първата и втората клетка за съхранение. Например, ако първата клетка съхранява стойността 1 (Q1=1), а втората клетка съхранява стойността 0 (Q2=0), тогава състоянието на енкодера се описва от стойността 10. Има четири различни възможни състояния на енкодера: 00, 01, 10 и 11.

Нека в даден момент състоянието на енкодера е 00. Интересуваме се какво ще бъде състоянието на енкодера в следващия момент и какъв дибит ще се формира в същото време. Има два възможни резултата в зависимост от това кой бит пристига на входа на енкодера. Ако на входа на енкодера се получи 0, тогава следващото състояние на енкодера също ще бъде 00, но ако се получи 1, тогава следващото състояние (т.е. след смяната) ще бъде 10. Стойността на цифрите, генерирани в този случай се изчислява по формулите и . Ако на входа на енкодера се получи 0, тогава ще се генерира дибит 00 (), но ако на входа се получи 1, тогава ще се генерира дибит 11 (). Удобно е да се визуализира горното разсъждение с помощта на диаграма на състоянието (фиг. 16), където състоянията на енкодера са посочени в кръгове, а входящият бит и генерираният бит са написани разделени с наклонена черта. Например, ако входящият бит е 1, а генерираният дибит е 11, тогава пишем: 1/11.

Продължавайки подобни разсъждения за всички други възможни състояния на енкодера, лесно е да се изгради пълна диаграма на състоянието, въз основа на която стойността на дибита, генериран от енкодера, може лесно да бъде изчислена.

С помощта на диаграмата на състоянието на енкодера е лесно да се изгради времева диаграма на преходите за вече разгледаната входна последователност от битове 0101110010. За да направите това, се изгражда таблица, в чиито колони са възможните състояния на енкодера отбелязани, а в редовете - моменти във времето. Възможните преходи между различните състояния на енкодера се показват със стрелки (на базата на пълната диаграма на състоянието на енкодера - фиг. 17), над които са посочени входният бит, съответстващ на този преход, и съответният дибит. Например, за първите два момента от време, диаграмата на състоянието на енкодера изглежда както е показано на фиг. 18 . Червената стрелка показва прехода, съответстващ на въпросната последователност от битове.

Продължавайки да показваме възможни и реални преходи между различни състояния на енкодера, съответстващи на различни моменти във времето (фиг. 19, , ), получаваме пълна времева диаграма на състоянията на енкодера (фиг. 22).

Основното предимство на описания по-горе метод за кодиране на пергола е неговата устойчивост на шум. Както ще бъде показано по-късно, поради излишък на кодиране (не забравяйте, че на всеки информационен бит е присвоен дибит, т.е. излишъкът на кода е 2), дори в случай на грешки при приемане (например, вместо дибит 11, дибит 10 беше погрешно получен), оригиналната последователност от битове може да бъде възстановена без грешка.

Декодер Viterbi се използва от страната на приемника за възстановяване на оригиналната последователност от битове.

Декодер на Viterbi

Декодерът на Viterbi, в случай на безпогрешно приемане на цялата последователност от цифри 00 11 10 00 01 10 01 11 11 10, ще има информация за тази последователност, както и за структурата на енкодера (т.е. диаграма на състоянието) и първоначалното му състояние (00). Въз основа на тази информация той трябва да възстанови оригиналната битова последователност. Нека да разгледаме как се възстановява оригиналната информация.

Познавайки първоначалното състояние на енкодера (00), както и възможните промени в това състояние (00 и 10), ще изградим времева диаграма за първите два момента във времето (фиг. 22). В тази диаграма има само два възможни пътя от състояние 00, съответстващи на различни входни цифри. Тъй като входният бит на декодера е 00, тогава, използвайки диаграмата на състоянието на енкодера Trellis, установяваме, че следващото състояние на енкодера ще бъде 00, което съответства на първоначалния бит 0.

Ние обаче нямаме 100% гаранция, че полученият дибит 00 е правилен, така че не трябва да отхвърляме втория възможен път от състояние 00 до състояние 10, съответстващ на дибит 11 и оригиналния бит 1. Двата пътя, показани в диаграмата се различават един от друг приятел чрез така наречената метрика на грешката, която се изчислява за всеки път, както следва. За преход, съответстващ на получен дибит (т.е. за преход, който се счита за правилен), показателят за грешка се приема за нула, а за други преходи се изчислява от броя на различните битове в получения дибит и дибита съответстващ на въпросния преход. Например, ако полученият цифра е 00, а цифрата, съответстваща на въпросния преход, е 11, тогава показателят за грешка за този преход е 2.

За следващия момент, съответстващ на получения цифра 11, ще има две възможни начални състояния на енкодера: 00 и 10 и ще има четири крайни състояния: 00, 01, 10 и 11 (фиг. 23). Съответно, за тези крайни състояния има няколко възможни пътя, които се различават един от друг по показатели за грешки. При изчисляване на метриката на грешката е необходимо да се вземе предвид метриката на предишното състояние, т.е. ако за предишния момент метриката за състояние 10 е била равна на 2, тогава при преход от това състояние към състояние 01, метриката на грешката на новото състояние (метрика на целия път) ще стане равна на 2 + 1 = 3 .

За следващия момент във времето, съответстващ на получения дибит 10, отбелязваме, че има два пътя, водещи до състояния 00, 01 и 11 (фиг. 24). В този случай е необходимо да оставите само онези преходи, които съответстват на по-нисък показател за грешка. Освен това, тъй като преходите от състояние 11 към състояние 11 и към състояние 01 се отхвърлят, преходът от състояние 10 към състояние 11, съответстващ на предишния момент от време, няма продължение, така че също може да бъде отхвърлен. По същия начин преходът, съответстващ на предишния момент във времето от състояние 00 към 00, се отхвърля.

Продължавайки подобни разсъждения, можем да изчислим показателя на всички възможни пътища и да изобразим всички възможни пътища.

В същото време броят на самите възможни пътища се оказва не толкова голям, колкото може да изглежда, тъй като повечето от тях се изхвърлят в процеса на изграждане като без продължение (фиг. 25). Например при шестия такт на декодера по описания алгоритъм остават само четири възможни пътя.

По същия начин, в последния тактов цикъл на декодера има само четири възможни пътя (фиг. 26), а истинският път, който уникално възстановява оригиналната битова последователност 0101110010, съответства на показател за грешка, равен на 0.

При конструирането на разглежданите времеви диаграми е удобно да се покаже натрупаната метрика на грешката за различни състояния на енкодера под формата на таблица. Именно тази таблица е източникът на информация, въз основа на която е възможно да се възстанови оригиналната битова последователност (Таблица 4).

В случая, описан по-горе, ние предположихме, че всички получени от декодера цифри са без грешки. Нека по-нататък разгледаме ситуацията, когато получената последователност от цифри съдържа две грешки. Нека вместо правилната последователност 00 11 10 00 01 10 01 11 11 10 декодерът получи последователността 00 11 11 00 11 10 01 11 11 10, в която третата и петата скорост на потока са дефектни. Нека се опитаме да приложим алгоритъма на Viterbi, обсъден по-горе, въз основа на избора на пътя с най-малката метрика за грешка, към тази последователност и да разберем дали можем да възстановим оригиналната битова последователност в правилната форма, тоест да коригираме грешните грешки.

До получаването на третия (погрешен) бит алгоритъмът за изчисляване на метриката на грешката за всички възможни преходи не се различава от разгледания по-рано случай. До този момент пътят, маркиран на фиг. 1, имаше най-малката метрика на натрупаните грешки. 27 в червено. След получаване на такъв дибит вече няма път с показател за натрупана грешка, равен на 0. В този случай обаче ще възникнат два алтернативни пътя с показател, равен на 1. Следователно, разберете на този етапНевъзможно е да се знае кой бит от оригиналната последователност съответства на получения дибит.

Подобна ситуация ще възникне при получаване на петия (също грешен) дибит (фиг. 28). В този случай вече ще има три пътя с еднаква метрика на натрупаните грешки и истинският път може да бъде установен само когато бъдат получени следните цифри.

След получаване на десетия дибит, броят на възможните пътища с различни показатели за натрупана грешка ще стане доста голям (фиг. 29), но в горната диаграма (използвайки таблица 5, която представя показателите за натрупана грешка за различни пътища) не е трудно е да се избере единственият път с най-малката метрика (на фиг. 29

Разглежданият пример за конволюционен енкодер имаше само четири различни състояния: 00, 01, 10 и 11. Технологията 1000Base-T използва конволюционен енкодер с осем различни състояния (с три елемента на забавяне), така че се нарича осем състояния. Освен това, тъй като знаците се предават по четирите усукани двойки на кабела едновременно, като се използва PAM-5 кодиране на пет нива, това кодиране се нарича 4D/PAM-5 кодиране.

Друга съществена разлика между енкодера Trellis, използван в технологията 1000Base-T, е алгоритъмът за преход между различни състояния на енкодера. В най-простия пример, който разгледахме, състоянието на енкодера в следващия момент се определя единствено от текущото състояние и входния бит. Така че, ако текущото състояние е 00, а входният бит е 1, тогава следващото състояние, т.е. (входни) битове и преходите между различни състояния се определят от алгоритъма на най-голямото разстояние между точките на съзвездието на сигнала. Както следва от фиг. 30, енкодерът Trellis прилага релацията:

където d 6, d 7 и d 8 са битовете данни на редове 6, 7 и 8, съответно.

Нека обясним това с конкретен пример.

Спомнете си, че кодът PAM-5 използва пет нива за предаване на сигнали: –2, –1, 0, +1, +2. В този случай нивата +2/–2 съответстват на напрежение от +1/–1 V, а нивата +1/–1 съответстват на напрежение от +0,5/–0,5 V. Имайки предвид, че четири усукани двойки предават едновременно четири нива на сигнала и всяко от тези нива може да приеме една от пет стойности, общо получаваме 625 (5x5x5x5) различни комбинации от сигнали. Удобно е да се изобразят различните възможни състояния на сигнала върху така наречената сигнална равнина. В тази равнина всяко възможно състояние на сигнала е представено от сигнална точка, а колекцията от всички сигнални точки се нарича сигнална констелация. Естествено, не е възможно да се изобрази четириизмерно пространство, така че за по-голяма яснота, нека разгледаме двуизмерна сигнална констелация 5x5. Такова съзвездие може формално да съответства на две усукани двойки. Нека начертаем точки, съответстващи на една усукана двойка по оста X и друга по оста Y. Тогава нашето 2D съзвездие ще изглежда както е показано на фиг. 31.

Моля, обърнете внимание, че минималното разстояние между две точки от такова съзвездие е 1.

Под въздействието на шума и затихването на сигнала сигналната констелация претърпява изкривяване (фиг. 32), в резултат на което позицията на всяка сигнална точка се размива и разстоянието между тях намалява. В резултат на това точките в сигналната констелация стават трудно различими и има голяма вероятност за тяхното объркване.

Следователно, една от задачите на Trellis енкодера е да формира сигнална констелация, която да осигури максимално разстояние между различните сигнални точки. За да разберем как се прави това, обозначаваме нивата на сигнала –1 и +1 с X, а нивата –2, 0, +2 с Y. След това оригиналното съзвездие може да бъде изобразено, както е показано на фиг. 33.

Като разделите това съзвездие на две подсъзвездия, едното от които се формира от точки XX и YY, а другото от точки XY и YX, можете да увеличите разстоянието между сигналните точки до (фиг. 34).

Когато се използват две усукани двойки, задачата на Trellis енкодера е да изпрати по една усукана двойка само символите, принадлежащи към което и да е от сигналните съзвездия, например D0=XX+YY, а по втората усукана двойка - символи, принадлежащи към друго съзвездие, например D1=XY+YX. Тогава разстоянието между изпратените символи ще стане два пъти по-голямо, отколкото е било в оригиналното съзвездие. В резултат на това се подобрява разпознаването на точките в съзвездието на сигнала, тоест повишава се устойчивостта на шум.

Истинският енкодер на Trellis работи приблизително по същата схема, генерирайки символи, изпратени по четири усукани двойки, тъй като всяка точка в съзвездието съответства на четири координати (по една за всяка двойка) и всяка точка може да приеме стойността X или Y, тогава има само 16 различни комбинации, от които могат да се образуват осем подсъзвездия:

В получените подсъзвездия минималното разстояние между точките е два пъти по-голямо, отколкото в оригиналното съзвездие. В допълнение, минималното разстояние между точките на две различни подсъзвездия също е 2. Тези осем сигнални съзвездия формират диаграмата на състоянието на Trellis енкодера. Например състояние на енкодер 000 съответства на комбинация от точки от съзвездията D0D2D4D6 в смисъл, че първата двойка предава точки от съзвездието D0, втората двойка - от съзвездието D2 и т.н. Следващото възможно състояние на енкодера ще съответства на комбинация, в която минималното разстояние между изпратените символи за всяка двойка е равно на 2.

Използването на кодиране на Trellis съгласно описаната схема ви позволява да намалите съотношението сигнал / шум (SNR) с 6 dB, тоест значително да увеличите устойчивостта на шум по време на предаване на данни.

КомпютърПрес 2"2002

Развитието на мултимедийните технологии доведе до необходимостта от увеличаване честотна лентакомуникационни линии. В тази връзка е разработена технологията Gigabit Ethernet, осигуряваща предаване на данни със скорост от 1 Gbit/s. В тази технология, както и в Fast Ethernet, се поддържа приемственост с Ethernet технологията: форматите на кадрите остават практически непроменени, запазенметод за достъп CSMA/ CDв полудуплексен режим. На логическо ниво се използва кодиране 8 б/10 б. Тъй като скоростта на предаване се е увеличила 10 пъти в сравнение с Fast Ethernet, това беше необходимо илинамалете диаметъра на мрежата до 20 – 25 м, или увеличете минималната дължина на рамката. Технологията Gigabit Ethernet пое втория път, увеличавайки минималната дължина на рамката до 512 байт вместо това 64 байтове в технологиите Ethernet и Fast Ethernet. Диаметърът на мрежата е 200 m, точно като Fast Ethernet. Увеличаването на дължината на рамката може да стане по два начина. Първият метод включва попълване на полето с данни на кратък кадър със символи на забранени кодови комбинации, което ще доведе до непродуктивно натоварване на мрежата. Вторият метод ви позволява да предавате няколко къси кадъра подред с обща дължина до 8192 байт.

Съвременните Gigabit Ethernet мрежи, като правило, са изградени на базата на комутатори и работят в режим на пълен дуплекс. В този случай не говорим за диаметъра на мрежата, а за дължината на сегмента, която се определя от техническите средства на физическия слой, преди всичко от физическата среда за предаване на данни. Gigabit Ethernet осигурява използването на:

едномодов оптичен кабел; 802.3 z

многомодов оптичен кабел; 802.3 z

балансиран UTP кабел категория 5; 802.3 аб

коаксиален кабел.

Когато предавате данни по оптичен кабел, светодиодите, работещи на дължината на вълната, се използват като излъчватели 830 nm, или лазери – на дължината на вълната 1300 nm. В съответствие с този стандарт 802.3 zопредели две спецификации 1000 База- SXИ 1000 База- LX. Максималната дължина на сегмент, реализиран на 62.5/125 многомодов кабел със спецификация 1000Base-SX, е 220 м, а на кабел 50/125 - не повече от 500 м. Максималната дължина на сегмент, реализиран на едномодов Спецификацията 1000Base-LX е 5000 м. Дължината на сегмента на коаксиалния кабел не надвишава 25 m.

Разработен е стандарт за използване на съществуващи балансирани UTP кабели от категория 5. 802.3 аб. Тъй като в технологията Gigabit Ethernet данните трябва да се предават със скорост от 1000 Mbit/s, а усуканата двойка категория 5 има честотна лента от 100 MHz, беше решено данните да се предават паралелно по 4 усукани двойки и да се използва UTP категория 5 или 5e с честотна лента от 125 MHz. Така всяка усукана двойка трябва да предава данни със скорост 250 Mbit/s, което е 2 пъти по-високо от възможностите на UTP категория 5e. За да се елиминира това противоречие, се използва кодът 4D-PAM5 с пет потенциални нива (-2, -1, 0, +1, +2). Всяка двойка проводници едновременно предава и получава данни със скорост от 125 Mbit/s във всяка посока. В този случай възникват сблъсъци, при които се формират сигнали със сложни форми от пет нива. Разделянето на входните и изходните потоци се извършва чрез използване на хибридни разединителни вериги з(фиг. 5.4). Използват се такива схеми сигнални процесори. За да изолира получения сигнал, приемникът изважда собствения си предаван сигнал от общия (предаван и приет) сигнал.

По този начин технологията Gigabit Ethernet осигурява високоскоростен обмен на данни и се използва главно за пренос на данни между подмрежи, както и за обмен на мултимедийна информация.

Ориз. 5.4. Пренос на данни по 4 двойки UTP категория 5

Стандартът IEEE 802.3 препоръчва технологията Gigabit Ethernet с предаване на данни по влакна да бъде гръбнак. Времевите интервали, форматът на рамката и предаването са общи за всички 1000 Mbps версии. Физическият слой се определя от две схеми за кодиране на сигнала (фиг. 5.5). Схема 8 б/10 бизползвани за оптични влакнаи медни екранирани кабели. За симетрични кабели UTPизползва се импулсна амплитудна модулация (код PAM5 ). технология 1000 БАЗА- хизползва логическо кодиране 8 б/10 би линейно кодиране ( NRZ).

Фиг.5.5. Спецификации на технологията Gigabit Ethernet

Сигнали NRZпредавани по влакна с помощта на къси вълни ( къс- дължина на вълната), или дълги вълни ( дълго- дължина на вълната) източници на светлина. Светодиоди с дължина на вълната от 850 nm за предаване през многомодово оптично влакно (1000BASE-SX). Тази по-евтина опция се използва за предаване на къси разстояния. Дълговълнови лазерни източници ( 1310 nm) използвайте едномодово или многомодово оптично влакно (1000BASE-LX). Лазерните източници с едномодово влакно са способни да предават информация на разстояния до 5000 м.

При връзки от точка до точка ( точка- да се- точка) за предаване ( Tx) и прием ( Rx) се използват отделни влакна, затова се реализира пълен дуплексВръзка. Технологията Gigabit Ethernet ви позволява да инсталирате само единственият ретранслатормежду две станции. По-долу са параметрите на технологиите 1000BASE (Таблица 5.2).

Таблица 5.2

Сравнителни характеристики на спецификациите на Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet мрежите са изградени на комутатори, където разстоянието на пълнодуплексните връзки е ограничено само от средата, а не от времето за двупосочно движение. В този случай, като правило, топологията „ звезда" или " разширена звезда“, а проблемите се определят от логическата топология и потока от данни.

Стандартът 1000BASE-T използва почти същия UTP кабел като стандартите 100BASE-T и 10BASE-T. 1000BASE-T UTP кабелът е същият като 10BASE-T и 100BASE-TX кабела, с изключение на това, че се препоръчва кабел от категория 5e. С дължина на кабела от 100 m, оборудването 1000BASE-T работи на границата на своите възможности.

Полетата Преамбюл на рамка (7 байта) и разделител на начална рамка (SFD) (1 байт) в Ethernet се използват за синхронизиране между предавателни и приемащи устройства. Тези първи осем байта от рамката се използват за привличане на вниманието на приемащите възли. По същество първите няколко байта казват на приемниците да се подготвят за получаване на нов кадър.

Поле MAC Address Destination

Полето MAC адрес на дестинация (6 байта) е идентификатор за желания получател. Както може би си спомняте, този адрес се използва от слой 2, за да помогне на устройствата да определят дали дадена рамка е адресирана до тях. Адресът в рамката се сравнява с MAC адреса на устройството. Ако адресите съвпадат, устройството приема рамката.

Поле за MAC адрес на източника

Полето MAC адрес на местоназначението (6 байта) идентифицира изпращащия NIC или интерфейс на рамката. Превключвателите също използват този адрес, за да го добавят към своите таблици за съпоставяне. Ролята на превключвателите ще бъде обсъдена по-късно в този раздел.

Дължина/тип на полето

За всеки стандарт IEEE 802.3 преди 1997 г. полето Length указва точната дължина на полето с данни на рамката. Това по-късно се използва по-късно като част от FCS, за да се гарантира, че съобщението е получено правилно. Ако целта на полето е да уточни типа, както в Ethernet II, полето Type описва кой протокол е внедрен.

Тези две приложения в областта бяха официално комбинирани през 1997 г. в стандарта IEEE 802.3x, тъй като и двете приложения бяха общи. Полето Ethernet тип II е включено в текущата дефиниция на рамка 802.3. Когато даден възел получи рамка, той трябва да провери полето Length, за да определи кой протокол от по-висок слой присъства. Ако стойността на два октета е по-голяма или равна на шестнадесетично число 0x0600 или десетичното число 1536, след това съдържанието на полето за данни се декодира според определения тип протокол. Ако стойността на полето е по-малка или равна на шестнадесетичен 0x05DC или десетичен 1500, полето Дължина се използва за указване на използването на формат на рамка IEEE 802.3. Това прави разлика между Ethernet II и 802.3 рамки.

Полета Данни и Подпълване

Полетата Data и Padding (от 46 до 1500 байта) съдържат капсулирани данни от по-високия слой, който е типичен PDU слой 3, обикновено IPv4 пакет. Всички кадри трябва да са с дължина поне 64 байта. Ако опаковката е капсулована по-малък размер, Пълнежът се използва за увеличаване на размера на рамката до този минимален размер.

IEEE поддържа списък с типове Ethernet II с общо предназначение.