Передача даних через MII

MII викорисовує 4-х бітні порції даних для паралельної їх передачі між підрівнями MAC і підрівнем PHI. Цей канал передачі утворюється 4-х бітною шиною даних MII, яка синхронізується тактовим сигналом, що генерується MAC-підрівнем. Аналогічно анал передачі даних від PHI до MAC утворено іншою 4-х бітною шиною даних, яка синхронізується тактовим сигналом і сигналом приймання, що генерується підрівнем PHI. Якщо пристрій PHI виявив помилку в стані фізичного середовища, то він може передати повідомлення про це на підрівень MAC у вигляді сигналу “помилка приймання”. MAC-підрівень повідомляють про помилку пристрою PHI за допомогою сигналу “помилка передачі”.

Звичайно, повторювач, отримавши від PHI довільного порта “помилка сприймання” передає на всі порти PHI сигнал “помилка передачі”.

Метод кодування 4B/5B

В технології 10Mbit Ethernet використовують манчестерське кодування для представлення даних при передачі покадрово. В спеціалізації PHY FX/TX використовується потенціальний метод кодування 4B/5B. В цьому випадку кожні 4 біти даних MAC-підрівня представляються 5-ма бітами. Використання надлишкового біта дозволяє застосувати потенціальні коди при представленні кожного з п’яти біт у вигляді електронних або оптичних імпульсів.

У потенціальних кодів у порівнянні з Манчестерським кодуванням більш вузька полоса спектру сигналу і відповідно менші вимоги до полоси перепускання кадрів, але пряме використання таких кодів без надлишкового біта неможливе через погану синхронізацію приймача і джерела. При передачі довгої послідовності 1 або 0 напротязі довгого часу сигнал не змінюється і приймач не може визначити момент читання чергового біта. При використанні 5-ти біт для кодування 16-ти вхідних 4-х бітових комбінацій можна побудувати таку таблицю кодування, в якій довільний вихідний 4-х бітний код представляється 5-ти бітовим кодом, в якому чергуються 0 та 1-ці і таким чином забезпечується синхронізація.

Оскільки вихідні біти MAC підрівня повинні передаватися із швидкістю 100Мбіт/с, то наявність одного надлишкового біта примушує передавати біти результуючого коду 4B/5B із швидкістю 125Мбіт/сек, тобто міжбітна відстань пристрою PHI складає 8 нс.

Оскільки з 32-х можливих комбінацій 5-ти бітових порцій для кодування вихідних даних треба лише 16, то інші 16 комбінацій в коді 4B/5B використовуються для службових потреб. Наявність службових символів дозвилило використати в специфікації FX/TX схему неперервного обміну сигналами між передавачем і приймачем навіть при вільному стані передаючого середовища, на відміну від 10Base-T, де в незайнятому середовищі повністю відсутні імпульси інформації.

Для позначення незайнятого середовища використовується службовий символ Idle (“11111”). Цей службовий символ – середовище памивне в даний момент. Цей символ постійно циркулює між передавачем і приймачем, підтримує їх синхронізм в періоди між передачею інформації, а також дозволяє постійно контролювати фізичний стан лінії.

Рис. Обмін службовими символами Idle при незайманому передаючому середовищі

Тоді пакет, який ми передаємо, буде мати вигляд:

Для відокремлення коду Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів “Start Delimiter” – пара символів JK, а після завершення кадра перед першим символом Idle вставляється символ T (обмежувач кінця значущих символів).

Передача п’яти бітових кодів по лінії методом NRZI

Після перетворення 4-х бітових порцій MAC-підрівня в 5-ти бітові порції PHY, їх необхідно представити у вигляді оптичних або електричних сигналів в кабелі, який з’єднує вузли мережі. Специфікації PHY FX і PHY TX використовують при цьому різні методи фізичного кодування NRZI (Non return to Zero Invert to ones – метод безповернення до нуля з інверсією до 1) і MLT-3.

NRZI – це метод безповернення до нуля з інверсією до 1.

Це модифікація методу NRZ, коли для представлення 1 та 0 використовуються потенціали 2-х рівнів. В NRZI також використовуються 2 рівні, але потенціал, який використовується для кодування біжучого біта залежить від потенціалу, який використовується для кодування попереднього біта. Це так зване диференційоване кодування. Якщо біжучий біт має значення 1, то біжучий потенціал являє собою інверсію потенціала попереднього біта залежно від його значення. Якщо біжучий біт має значення 0, то біжучий потенціал повторює попередній. Таким чином для забезпечення частих змін сигналу, а значить і для підтримки самосинхронізації приймача треба визначити з коду комбінацій з надто довгою послідовністю 0-лів. Коди 4B/5B побудовані так, що гарантують небільше 3-х нулів підряд при довільній комбінації біт у вихідній інформації. Це буде виглядати так:

Основна перевага NRZI у порівнянні з NRZ полягає у більш надійному розпізнаванні “1” та “0” на лінії в умовах завад.