Волоконно-оптические линии связи

Повторяющиеся битовые группы MAC-подуровня преобразовываются в символы, которые могут контролировать такую информацию, как начало фрейма, конец фрейма, и указать состояние простоя среды передачи. Полный фрейм разбивается на контрольные символы и символы данных (группы кодов данных). Дополнительная сложность реализации необходима для достижения десятикратного увеличения скорости сети по сравнению с Fast Ethernet. В стандарте 1000BASE-T для кодирования первой части используется алгоритм называемый 8bit- 1Quinary quarter (кодирование 8B1Q4). Вторая часть кодирования отвечает за фактическое кодирование сигнала для конкретной среды передачи и использует принцип четырехмерного пятиуровневого модулирования амплитуды импульса (4-dimensional 5 level pulse amplitude modulation – 4D-PAM5). Использование последовательно алгоритмов кодирования сигала 8B1Q4 и 4D-PAM5 обеспечивает синхронизацию, требуемую пропускную способность и необходимые характеристики для соотношения сигнал/шум, позволяющие передавать данные в дуплексном режиме по каждой из четырех используемых пар проводов одновременно. Для стандарта 1000BASE-X используется кодирование 8-bit/10-bit (8B/10B) (основанное на принципах, аналогичных алгоритму 4B/5B) простое NRZ-кодирование в линии для оптического сигнала.

Рассмотрим технологии 1000BASE-SX и 1000BASE-LX. Технология Gigabit Ethernet на основе оптоволоконного кабеля является одной из наиболее предпочтительных при создании магистральных соединений. Она имеет ряд существенных преимуществ.

скорость передачи данных составляет 1000 Мбит/с, что позволяет объединять группы широко используемых устройств Fast Ethernet.

устойчива к помехам;

отсутствуют потенциальные проблемы с заземлением между кабелем и полом, стенами или зданиями;

существует множество устройств стандарта 1000BASE-X;

максимально допустимая длина сегмента достаточно велика.

Стандарт для Gigabit Ethernet-сетей был представлен как дополнение к стандарту IEEE 802.3 под названием «802.3z-1998 1000BASE-X Gigabit Ethernet». Единственной областью, в которой применение стандартов 1000BASE-SX и 1000BASE-LX происходит медленнее других, является подключение настольных рабочих станций. В этих случаях стандарт 1000BASE-T считается наиболее проверенным и надежным для повседневного использования, кроме то, 10/100/1000 Мбит/с-интерфейсы под медный провод одинаковы.

В стандарте 1000BASE-X используется 8B/10B-кодирование, преобразованное в NRZ-кодирование сигнала в линии. Для этого в качестве источника используется либо недорогой коротковолновый лазер с длиной волны 850 нм (или в некоторых случаях светоизлучающий диод) и многомодовый оптический кабель (1000BASE-SX, где литера S означает коротковолновый либо короткий) или длинноволновый лазер 1310 нм и одномодовый оптический кабель (1000BASE-LX, где литера L означает длинноволновый либо длинный).

Метод NRZ-кодирования основан на определении уровня сигнала в пределах единичного временного интервала и вычисления на его основе битового значения для данного периода. В отличие от большинства описанных ранее схем кодирования, эта схема использует уровень сигнала, а не характерен его изменения.

Последовательный сигнал, кодированный при помощи NRZ-алгоритма, передается при помощи импульсов света в соответствии со стандартами 1000BASE-SX или 1000BASE-LX. Из-за периодических циклических задержек, возникающих каждый раз при полном включении-выключении передатчика, используются импульсы света высокой и низкой мощности. Логический нуль соответствует низкому значению, логическая единица – высокой мощности.

В таблице 3.2 показан исключительно простой интерфейс взаимного подключения Gigabit Ethernet для оптического кабеля. В большинстве случаев используются оптические соединители SC-типа.

Таблица 3.2 - Интерфейс взаимного подключения для Gigabit Ethernet.

На рисунке 3.2 показан схема подключения для стандарта 1000BASE-SX. С многомодовым оптическим кабелем обычно используется коротковолновой лазер (или иногда светоизлучающий диод).

Рисунок 3.2 - Оптическое соединение 1000BASE-SX

На рисунке 3.3 показана схема подключения для стандарта 1000BASE-LX. С одномодовым оптическим кабелем обычно используется лазерный источник, что позволяет передавать сигнал на расстояние до 5000 метров.