Локальні мережі (лвс)
Специфікації IEEE 802.3u Auto-Negotiation і 802.3x Flow Control
Специфікація Auto-Negotiation (AN) (Авто узгодження) була запропонована фахівцями комітету IEEE 802.3u для того, щоб забезпечити можливість оперативного автоматичної конфігурації за принципом (Plug and Play) компонентів локальних гібридних (з точки зору типу використовуваного протоколу фізичного рівня) обчислювальних мереж.
Операції, які виконуються в межах процедури AN, розділені на два класи:
• Основна операція (Basic operation);
• Допоміжні операції (Optional Operation).
Залежно від типу взаємодіючих компонентів основна операція може виконуватися в двох режимах:
• Обидва взаємодіючих пристрої підтримують процедуру AN;
• Тільки одне з взаємодіючих пристроїв підтримує процедуру AN.
У другому випадку більш розумний пристрій має визначити єдиний тип технології, яку підтримує його візаві шляхом дослідження типу формованих їм сигналів.
Процедура AN передбачає виконання додаткових операцій, які не застосовуються в ході узгодження параметрів інформаційного обміну. Додаткові операції використовуються для того, щоб забезпечити можливість швидкої локалізації несправності або запобігти її виникненню. До числа таких додаткових операцій відносяться:
• Інтерфейс управління (Management Interface);
• Функція додаткової сторінки (Next Page Function);
• Сигналізація про помилку на віддаленій стороні (Remote Fault Indication).
Інтерфейс управління забезпечує механізм для збору інформації про проблеми, які можуть виникнути при виконанні процедури AN. Зокрема, за допомогою даної операції можуть бути виконані наступні дії:
• Встановлення причини, через яку встановлення з'єднання було визнано неможливим;
• Визначення функціональних можливостей мережі;
• Зміна інформаційної швидкості з'єднання.
Для того, щоб забезпечити можливість передачі додаткової службової інформації між пристроями, вони можуть обмінюватися додатковими кадрами (сторінками). Використання цієї функції дозволяє передавати діагностичну інформацію про проблеми, які виникли в процесі виконання основної процедури AN, і забезпечує можливість подальшого розвитку всієї процедури в цілому.
Сигналізація про помилку на віддаленій стороні. Для того, щоб уявити партнеру по алгоритму AN інформацію про характер виниклих проблем (неправильний тип кабелю, неправильна розкладка використовуваних пар) використовується операція сигналізації про помилку на віддаленій стороні. Зазвичай результати виконання цієї операції передаються з використанням функції додаткової сторінки.
Інформація, яку партнери обмінюються при виконанні процедури Auto-Negotiation, представлена у вигляді кадрів фізичного рівня.
Транспортний механізм процедуриAuto-Negotiation. Для передачі даних між партнерами при виконанні процедури Auto-Negotiation використовується група імпульсів, які називаються Fast Link Pulses (FLP). Ця група, структура якої представлена на малюнку, може складатися з 33 імпульсів, які слідують з періодом 62.5 мікросекунд. Непарні імпульси цієї послідовності, які відзначені на малюнку світлим тоном, використовуються для синхронізації переданої групи. Шістнадцять парних імпульсів FLP, які на малюнку відзначені темним тоном, призначені для передачі інформаційного слова [D0..D15]. Наявність імпульсу в парному позиції FLP інтерпретується як «1», його відсутність як «0» відповідного розряду інформаційного слова.
Послідовність FLP передається з періодом 16.8 мілісекунд. Значення періоду повторення імпульсів вибрано таким чином, щоб в тому випадку, коли партнер не здатний брати участь в процедурі Auto-Negotiation, він міг би інтерпретувати FLP імпульси в якості звичайних імпульсів NLP.
У таблиці представлена структура базового слова (Link Code Word - LCW) процедури Auto-Negotiation.
ПолеRF (Remote Fault) (D13). Значення 1 в поле «помилка на віддаленому об'єкті» вказує партнеру на виникнення аварійної ситуації на Близькому взаємодіючому компоненті.
Поле Ack (Acknowledge) (D 14). Значення 1 в поле «підтвердження» вказує партнеру на те, що дана станція прийняла як мінімум три послідовних набору імпульсів FLP.
ПолеNP (Next Page) (D 15). Значення 1 в поле «наступна сторінка» вказує партнеру на те, що дана станція передбачає участь в розширеному варіанті інформаційного обміну, при якому можуть бути використані додаткові, по відношенню до основної, інформаційні сторінки.
Опис алгоритму Auto-Negotiation. Для забезпечення вибору оптимального типу протоколу фізичного рівня з числа технологій підтримуваних обома учасниками процесу Auto-Negotiation, використовувані технології впорядковані в порядку убування переваги наступним чином:
• 100 Base TX Full-duplex;
• 10 Base T Full-duplex;
Процес Auto-Negotiation складається з шести послідовних стадій:
• Обидва партнери обмінюються словами LCW в яких встановлені значення біта Ack = 0.
• Станція визначають ставлення партнера до процедури Auto-Negotiation по наявності додаткових по відношенню LTP імпульсів в прийнятої групі імпульсів
• Станція переходить в режим «очікування», в якому вона чекає на прийом 3 повних послідовних груп FLP. Після того, як станція приймає очікувані групи, вона починає передавати LCW з ознакою Ack = 1.
• Після того, як станція отримує від партнера більше трьох послідовних LCW з встановленим ознакою Ack = 1, вона переходить в режим «підтвердження», в якому можливе виконання подальших дій за погодженням параметрів інформаційного обміну.
• Після передачі більше 6-8 послідовних слів LCW станції можуть взяти участь в інформаційному обміні з використанням функції Next Page. Для цього вони повинні попередньо узгодити тип використовуваного протоколу фізичного рівня.
Функція паралельного визначення (Parallel Detection Function) використовується в тому випадку, коли тільки одне з взаємодіючих пристроїв підтримує алгоритм автоматичного узгодження параметрів.
У тому випадку, якщо пристрою «А» вдасться визначити тип протоколу фізичного рівня, який підтримує пристрій «В», канал зв'язку між цими пристроями перекладається в активний стан і подальший інформаційний обмін з даного каналу проводиться відповідно до вимог даного протоколу. В іншому випадку канал переводиться в пасивний стан і для протоколу верхнього рівня формується діагностика - лінія несправна ( «Link Fail»). Недолік даного методу полягає в тому, що з його допомогою неможливо визначити пристрій, який підтримує режим Full Duplex.
Функція наступної сторінки є додатковою, яка може бути реалізована для забезпечення додаткового інформаційного обміну в ході виконання процедури AN.
Для інформаційного обміну можуть використовуватися два типи додаткових сторінок:
Структура сторінки повідомлення
У розрядах з D0-D10 розташовується кодове поле неформатований сторінки.
У цьому полі розміщуються фіксовані коди, які відповідають типу сформованого повідомлення: діагностичне повідомлення про причини виникнення аварійної ситуації, уточнення типу використовуваного протоколу фізичного рівня і т.д.
Службові поля сторінки повідомлення і неформатований сторінки розташовані в розрядах D 11- D 15.
Поле T (Toggle) використовується для синхронізації переданих слів. Значення цього слова по черзі змінюється з 1 в 0 для кожного наступного формованого слова і таким чином, приймач може дізнатися про те, що він отримує передані слова без втрат.
Поле MP використовується для того, щоб можна було відрізнити сторінки різних типів. Значення MP = 0 відповідає неформатований сторінці.
Значення MP = 1 відповідає сторінці повідомлення.
Поля Ack і Ack2 використовуються для розміщення ознак, які вказують на те що процес інформаційного обміну з використанням додаткових сторінок протікає нормально.
Поле NP використовується для того, щоб вказати на наявність або відсутність наступної сторінки, яка повинна бути отримана після даної. У останній додатковій сторінки в потоці ознака NP встановлюється рівним 1.
Специфікація IEEE 802.3x визначає механізм виконання процедури Flow Control на канальному рівні IEEE 802.3.
Для забезпечення управління потоком компоненти локальної мережі обмінюються кадрами спеціального формату, які називаються кадри паузи (PAUSE Frames).
Структура кадру PAUSE Frame. У першому рядку таблиці розміщені дані про довжину відповідного поля в байтах. Поля преамбули і SFD не показані. Ознакою кадру цього типу є наявність коду 8808-0001 в суміжних полях LENGTH / TYPE і OPCODE.
В поле LENGTH / TYPE цього кадру розміщується код 8808 зарезервований IEEE для кадрів, які використовуються в процедурах управління на рівні MAC. Поле OPCODE містить ознака кадру управління потоком 0001. У наступних двох байтах розміщається код, який відповідає розміру пропонованої паузи, вираженого в бітових інтервалах. Одиниця молодшого розряду цього коду відповідає 512 бітовим інтервалам використовуваної технології. Таким чином, розмір пропонованої паузи для технологій Fast Ethernet може мати значення від 0 до 0.3 секунди. Решта поля даного кадру зарезервовані для подальшого використання або виконують службові функції.
Процедура управління потоком може виконуватися в двох режимах:
Симетричний режим управління потоком можливий в тому випадку, якщо обидва взаємодіючих пристрої можуть формувати і правильно інтерпретувати кадри типу PAUSE. У разі, якщо тільки одне з взаємодіючих пристроїв підтримує процедуру управління потоком в повному обсязі, використовується асиметричний режим. У таблиці наведені можливі варіанти режиму управління потоком в залежності від заявлених можливостей партнерів з інформаційного взаємодії.