Локальные сети(ЛВС). Спецификации IEEE 802.3u Auto-Negotiation и 802.3x Flow Control

Спецификации IEEE 802.3u Auto-Negotiation и 802.3x Flow Control

Спецификация Auto-Negotiation ( AN ) (Авто согласование) была предложена специалистами комитета IEEE 802.3u для того, чтобы обеспечить возможность оперативного автоматического конфигурирования по принципу (Plug and Play) компонентов локальных гибридных (с точки зрения типа используемого протокола физического уровня) вычислительных сетей.

Операции, которые выполняются в пределах процедуры AN, разделены на два класса:

•  Основная операция (Basic operation);

•  Вспомогательные операции (Optional Operation).

В зависимости от типа взаимодействующих компонентов основная операция может выполняться в двух режимах:

•  Оба взаимодействующих устройства поддерживают процедуру AN;

•  Только одно из взаимодействующих устройств поддерживает процедуру AN.

Во втором случае более умное устройство должно определить единственный тип технологии, которую поддерживает его визави путем исследования типа формируемых им сигналов.

Процедура AN предусматривает выполнение дополнительных операций, которые не применяются в ходе согласования параметров информационного обмена. Дополнительные операции используются для того, чтобы обеспечить возможность быстрой локализации неисправности или предотвратить её возникновение. К числу таких дополнительных операций относятся:

•  Интерфейс управления (Management Interface);

•  Функция дополнительной страницы (Next Page Function);

•  Сигнализация об ошибке на удаленной стороне (Remote Fault Indication).

Интерфейс управления обеспечивает механизм для сбора информации о проблемах, которые могут возникнуть при выполнении процедуры AN. В частности, с помощью данной операции могут быть выполнены следующие действия:

•  Установление причины, из-за которой установление соединения было признано невозможным;

•  Определение функциональных возможностей сети;

•  Изменение информационной скорости соединения.

Для того, чтобы обеспечить возможность передачи дополнительной служебной информации между взаимодействующими устройствами, они могут обмениваться дополнительными кадрами (страницами) . Использование этой функции позволяет передавать диагностическую информацию о проблемах, которые возникли в процессе выполнения основной процедуры AN, и обеспечивает возможность дальнейшего развития всей процедуры в целом.

Сигнализация об ошибке на удаленной стороне. Для того, чтобы представить партнеру по алгоритму AN информацию о характере возникших проблем (неправильный тип кабеля, неправильная раскладка используемых пар) используется операция сигнализации об ошибке на удаленной стороне. Обычно результаты выполнения этой операции передаются с использованием функции дополнительной страницы.

Информация, которой партнеры обмениваются при выполнении процедуры Auto-Negotiation, представлена в виде кадров физического уровня.

Транспортный механизм процедурыAuto-Negotiation. Для передачи данных между партнерами при выполнении процедуры Auto-Negotiation используется группа импульсов, которые называются Fast Link Pulses (FLP). Эта группа, структура которой представлена на рисунке, может состоять из 33 импульсов, которые следуют с периодом 62.5 микросекунд. Нечетные импульсы этой последовательности, которые отмечены на рисунке светлым тоном, используются для синхронизации передаваемой группы. Шестнадцать четных импульсов FLP, которые на рисунке отмечены темным тоном, предназначены для передачи информационного слова [D0..D15]. Наличие импульса в четной позиции FLP интерпретируется как «1», его отсутствие как «0» соответствующего разряда информационного слова.

Рис 1.5.1. FLP

Последовательность FLP передается с периодом 16.8 миллисекунд. Значение периода повторения импульсов выбрано таким образом, чтобы в том случае, когда партнер не способен участвовать в процедуре Auto-Negotiation, он мог бы интерпретировать FLP импульсы в качестве обычных импульсов NLP.

В таблице представлена структура базового слова (Link Code Word - LCW) процедуры Auto-Negotiation.

Таблица 1.5.1.

D 0- D 4 - это поле выбора разновидности технологии физического уровня (Selector Field). Содержимое данного поля определяет, какая технология из набора IEEE 802(Ethernet, Token Ring), поддерживается данным устройством. В таблице приведены значения определенных на настоящий момент кодировок данного поля.

Таблица 1.5.2.

D 5- D 12 - это поле выбора типа протокола физического уровня . В таблице приведены значения определенных на настоящий момент кодировок данного поля. Остальные (А5- A 7) биты данного поля в настоящий момент определены значением «0».

Таблица 1.5.3.

Поле RF (Remote Fault) (D13). Значение 1 в поле «ошибка на удаленном объекте» указывает партнеру на возникновение аварийной ситуации на ближнем взаимодействующем компоненте.

Поле Ack (Acknowledge) ( D 14). Значение 1 в поле «подтверждение» указывает партнеру на то, что данная станция приняла как минимум три последовательных набора импульсов FLP.

ПолеNP (Next Page) ( D 15). Значение 1 в поле «следующая страница» указывает партнеру на то, что данная станция предполагает участвовать в расширенном варианте информационного обмена, при котором могут быть использованы дополнительные, по отношению к основной, информационные страницы.

Описание алгоритма Auto-Negotiation. Для обеспечения выбора оптимального типа протокола физического уровня из числа технологий поддерживаемых обоими участниками процесса Auto-Negotiation, используемые технологии упорядочены в порядке убывания предпочтения следующим образом:

•  100 Base TX Full-duplex;

•  100 Base T4;

•  100 Base TX;

•  10 Base T Full-duplex;

•  10 Base T.

Процесс Auto-Negotiation состоит из шести последовательных стадий:

•  Оба партнера обмениваются словами LCW в которых установлены значения бита Ack=0.

•  Станция определяют отношение партнера к процедуре Auto-Negotiation по наличию дополнительных по отношению LTP импульсов в принимаемой группе импульсов

•  Станция переходит в режим «ожидание», в котором она ожидает приема 3 полных последовательных групп FLP. После того, как станция принимает ожидаемые группы, она начинает передавать LCW с признаком Ack=1.

•  После того, как станция получает от партнера более трех последовательных LCW с установленным признаком Ack=1, она переходит в режим «подтверждение», в котором возможно выполнение дальнейших действий по согласованию параметров информационного обмена.

•  После передачи более 6-8 последовательных слов LCW станции могут принять участие в информационном обмене с использованием функции Next Page. Для этого они должны предварительно согласовать тип используемого протокола физического уровня.

Функция параллельного определения (Parallel Detection Function) используется в том случае, когда только одно из взаимодействующих устройств поддерживает алгоритм автоматического согласования параметров.

В том случае, если устройству «А» удастся определить тип протокола физического уровня, который поддерживает устройство «В», канал связи между этими устройствами переводится в активное состояние и дальнейший информационный обмен по данному каналу производится в соответствии с требованиями данного протокола. В противном случае канал переводится в пассивное состояние и для протокола верхнего уровня формируется диагностика - линия неисправна («Link Fail»). Недостаток данного метода заключается в том, что с его помощью невозможно определить устройство, которое поддерживает режим Full Duplex.

Функция следующей страницы является дополнительной, которая может быть реализована для обеспечения дополнительного информационного обмена в ходе выполнения процедуры AN.

Для информационного обмена могут использоваться два типа дополнительных страниц:

•  Страница сообщения;

•  Неформатированная страница.

Структура страницы сообщения

В разрядах с D0-D10 страницы сообщения размещается код сообщения . Обычно в данном поле размещается тип информации, которая будет передаваться в последующей неформатированной странице. Признаком завершения информационного обмена с использованием функции следующей страницы является код 00000000001.

Структура неформатированной страницы

Таблица 1.5.5.

В разрядах с D0-D10 располагается кодовое поле неформатированной страницы.

В этом поле размещаются фиксированные коды, которые соответствуют типу сформированного сообщения: диагностическое сообщение о причине возникновения аварийной ситуации, уточнение типа используемого протокола физического уровня и т.д.

Служебные поля страницы сообщения и неформатированной страницы расположены в разрядах D 11- D 15.

Поле T (Toggle) используется для синхронизации передаваемых слов. Значение этого слова поочередно меняется из 1 в 0 для каждого последующего формируемого слова и таким образом, приемник может узнать о том, что он получает передаваемые слова без потерь.

Поле MP используется для того, чтобы можно было отличить страницы разных типов. Значение MP=0 соответствует неформатированной странице.

Значение MP=1 соответствует странице сообщения.

Поля Ack и Ack2 используются для размещения признаков, которые указывают на то что процесс информационного обмена с использованием дополнительных страниц протекает нормально.

Поле NP используется для того, чтобы указать на наличие или отсутствие следующей страницы, которая должна быть получена после данной. У последней дополнительной страницы в потоке признак NP устанавливается равным 1.

Cпецификация IEEE 802.3x определяет механизм выполнения процедуры Flow Control на канальном уровне IEEE 802.3.

Для обеспечения управления потоком компоненты локальной сети обмениваются кадрами специального формата, которые называются кадры паузы (PAUSE Frames).

Структура кадра PAUSE Frame. В первой строке таблицы размещены данные о длине соответствующего поля в байтах. Поля преамбулы и SFD не показаны. Признаком кадра этого типа является наличие кода 8808-0001 в смежных полях LENGTH/TYPE и OPCODE.

Таблица 1.5.6.

В поле DA (Destination Address) кадра данного типа должен быть размещен код 01-80-C2-00-00-01, который представляет собой Multicast адрес станций, которые поддерживают выполнение данной процедуры, или Unicast адрес конкретного абонента в сети, формирующего избыточный трафик для данной станции.

В поле SA (SOURCE Address) кадра типа «Пауза» помещается MAC - адрес станции, которая инициирует выполнение процедуры управления потоком.

В поле LENGTH/TYPE этого кадра размещается код 8808 зарезервированный IEEE для кадров, которые используются в процедурах управления на уровне MAC. Поле OPCODE содержит признак кадра управления потоком 0001. В последующих двух байтах размещается код, который соответствует размеру предлагаемой паузы, выраженному в битовых интервалах. Единица младшего разряда этого кода соответствует 512 битовым интервалам используемой технологии. Таким образом, размер предлагаемой паузы для технологий Fast Ethernet может иметь значение от 0 до 0.3 секунды. Остальные поля данного кадра зарезервированы для дальнейшего использования или выполняют служебные функции.

Процедура управления потоком может выполняться в двух режимах:

•  Симметричный режим;

•  Асимметричный режим.

Симметричный режим управления потоком возможен в том случае, если оба взаимодействующих устройства могут формировать и правильно интерпретировать кадры типа PAUSE. В случае, если только одно из взаимодействующих устройств поддерживает процедуру управления потоком в полном объеме, используется асимметричный режим. В таблице приведены возможные варианты режима управления потоком в зависимости от заявленных возможностей партнеров по информационному взаимодействию.

Таблица 1.5.7.