Gigabit Ethernet

Тъй като гигабитовият Ethernet пазар набира скорост след ратифицирането на стандарта IEEE 802.3z, все повече се набляга на оптимизиране на работата на различни носители и минимизиране на пространството и енергията, необходими за електрическите вериги. По този начин би било полезно да се обмислят устройства, свързани с физическия слой и как те си взаимодействат.

Първо, нека си представим как се осъществява трансферът на данни през оптични влакна. Както е показано на Диаграма # 1, Gigabit Ethernet контролерът представя предадените данни в байт формат на 125 MHz, използвайки гигабитен медиа независим интерфейс (GMII). Всеки предаден байт се кодира в 10-битова последователност, предава се паралелно (и полученият байт, съответно, се дешифрира) с помощта на 8-битов-10-битов шифър/декодер. След това 10-битов паралелен символ се предава/приема последователно с помощта на мултиплексор/демултиплексор при серийна скорост на предаване 1,25 Gb/s към предавателния лазер/от детекторния модул, който е свързан към оптичния кабел чрез стандартни IEEE SC конектори . Алтернативно, мултиплексорът/демултиплексорът може да работи до 25 метра над 150 омов екраниран меден кабел с конектори DB-9 или стандартен IEEE HSSDC. Важно е да се отбележи, че за GMII не са определени кабели и съединители. GMII се представя като логическа дефиниция или в повечето случаи като IC-IC връзка. Някои търговски Gigabit Ethernet контролери могат да включват 8bit-10bit Encoder/Decoder, но без външни портове за GMII, а само за десетбитовия интерфейс (TBI). Това е достатъчно, докато не пожелаете да използвате 100 метра контролер от неекранирана усукана двойка (UTP) Cat 5. Мултиплексорът/демултиплексорът може да се използва и като предавател. Докато 10-битовите MUX/DEMUX са често срещани, някои доставчици предлагат 20-битови MUX/DEMUX, работещи при половината от тактовата честота 62,5 MHz на цената на повече канали. Тъй като обикновено 8-10-битова схема за криптиране е вградена в контролера, повечето външни MUX/DEMUX нямат тази функция.

Схема No1. Гигабитният Ethernet контролер представя получените и предадените данни в байтов формат с тактова честота 125 MHz на GMII.

Всички Gigabit Ethernet контролери, които използват 8-битово-10-битово криптиране, са известни като 1000Base-X. Ако като предавател се използва лазер с къси вълни (850nm), стандартът се нарича 1000Base-SX, но ако се използва лазер с дълги вълни (1330nm), тогава 1000Base-LX. Когато се използва меден кабел (двуосен или четириосен), стандартът се нарича 1000Base-CX. В таблицата са изброени всички максимални разстояния за съответните стандарти и носители на предаване.

Схема No2. Сравнение на физическите слоеве на стандартите 1000Base-X и 1000Base-T

Схема No3. 10 битови интерфейсни сигнали (TBI).

Схема No4. Сигнали на интерфейса GMII

Желанието за намаляване на цената, размера и консумацията на енергия доведе до появата на няколко вида нови продукти: CMOS SerDes, интегриран контролер/MUX/DEMUX и Quad Serdes. Нека ги разгледаме по-подробно.

Доскоро галиев арсенид и биполярен силиций бяха единствените технологии, способни да предават данни със скорост 1,25 Gb/s на почти всяко разстояние. По този начин всички търговски MUX/DEMUX използват една от тези технологии, а по-сложните контролери с ниска скорост на превключване използват CMOS. Неминуемо CMOS геометрията в крайна сметка достигна точката, в която стана възможно да се поддържат такива високи скорости и CMOS Serdes започнаха да се появяват на пазара, носейки със себе си ниска цена и консумация на енергия.