لماذا تظل وصلة الألياف الضوئية نشطة في غياب حركة البيانات؟
ترسل وصلة 1000BASE-X القائمة مجموعات خمول مرتبة بين الإطارات. وتساعد هذه الأنماط على استمرار استعادة الساعة والحفاظ على محاذاة مجموعات الترميز.
التحويل إلى تدفق تسلسلي
ترمّز الطبقة الفرعية PCS البايتات قبل أن تحوّل الوحدة الإشارة التسلسلية إلى ضوء.
المحاذاة
تعرّف على نمط الفاصلة، ثم تحقّق من صحة المجموعات التالية لإرساء التزامن.
المراقبة
تنقل الطبقة الفرعية PCS مجموعات الخمول، في حين لا يُظهر الالتقاط الاعتيادي إلا الإطارات التي تم تسليمها.
رسوم توضيحية للوظائف، وليست مخططًا لدائرة منتج أو أثرًا لإشارة مقيسة.
01 · تحقّق من توافق الطبقة المادية (PHY)
تأكّد من وضع 1000BASE-X ومن توافق الوحدات الضوئية.
02 · افصل بين المؤشرات
تعامل مع القدرة الضوئية وحالة الترميز وعدادات الإطارات كلًّا على حدة.
03 · أعد إجراء الاختبار
استخدم إطارات مرقّمة وأجرِ المقارنة ضمن النافذة الزمنية نفسها.
قائمة التحقق للاختبار المخبري
- سجّل وضع كل منفذ ومعرّفات الوحدات.
- سجّل القدرة المرجعية وقراءات عدادات الأخطاء المتاحة.
- أرسل إطارات اختبار مرقّمة وقارن التغيّر في قراءات العدادات.
- استخدم أدوات تشخيص PCS للتعرّف مباشرةً على المجموعات المرتبة.
يظل مبدّلان صناعيان متصلين عبر وصلة ألياف ضوئية بسرعة غيغابت بعد فصل الأجهزة التي تولّد حركة البيانات. وقد لا يظهر أي إطار في التقاط الحزم مع أن الألياف لا تزال تحمل إشارة. في وصلة 1000BASE-X قائمة، يرسل المرسِل مجموعات خمول مرتبة ومحددة بين الإطارات. وتتيح الإشارة الواردة للطرف البعيد استعادة الساعة، وتزوّده بأنماط يمكنه التعرّف عليها لمحاذاة مجموعات الترميز. وبذلك يستطيع المستقبِل قراءة الإطار التالي عند وصوله.
تتبّع الإشارة عبر ثلاث واجهات
يقدّم المبدّل الصناعي المُدار من FCTEL، المخصّص للتركيب على سكة DIN، مثالًا على وصلة صاعدة من نوع SFP بسرعة غيغابت. وتذكر مواصفات المنتج وسيطي النقل 1000BASE-SX و1000BASE-LX. يتناول هذا الدليل حالة نقل البيانات العادية لهذه الفئة من واجهات 1000BASE-X. ويشير SFP إلى عامل الشكل الخاص بالوحدة. تحقّق من وضع التشغيل والوحدات المتوافقة عند الطرفين قبل استبدال أي وحدة.
لإرسال إطار، تمرّر طبقة التحكم في الوصول إلى الوسيط (MAC) بايتات الإطار إلى الطبقة الفرعية للترميز المادي (PCS). وتمثّل هذه الطبقة البيانات ومعلومات التحكم في صورة مجموعات ترميز ملائمة للوصلة التسلسلية. وتحوّل الوحدة الإشارة الكهربائية التسلسلية إلى ضوء. ويعيد الطرف البعيد تحويلها إلى إشارة كهربائية، ويستعيد ساعة أخذ العينات، ويحاذي مجموعات الترميز ويفك ترميزها، ثم يسلّم الإطار المستلَم إلى طبقة MAC لديه. ويفصل الرسم بين هذه الوظائف للتوضيح. وقد تدمج الأجهزة الفعلية عدة وظائف منها في شريحة واحدة.
يرصد مقياس القدرة الضوئية والتقاط الحزم نقطتين مختلفتين. يقيس المقياس مقدار الضوء الوارد خلال فترة زمنية. أما محوّل الشبكة التقليدي، فعادةً ما يلتقط الإطارات التي اجتازت المستقبِل بالفعل. ولا تُظهر أيّ من الطريقتين ما إذا كان المستقبِل قد تعرّف على مجموعات الترميز الوسيطة بصورة صحيحة. وقد يخلو التقاط الحزم من الإطارات رغم وجود إشارة ضوئية نشطة، ولا تكفي قراءة القدرة وحدها لتأكيد صحة فك الترميز.
لماذا يتطلب إرسال بايت بيانات واحد عشرة بتات على الخط؟
يحوّل الترميز 8b/10b ثمانية بتات بيانات إلى مجموعة ترميز من عشرة بتات. ويختار المرمِّز مجموعة وفق جدول تحويل محدد. ويحدّ من تتابع البتات المتطابقة كي يحصل المستقبِل على انتقالات يستفيد منها في استعادة ساعة أخذ العينات. كما يضبط الفرق على المدى الطويل بين عدد الواحدات وعدد الأصفار، مما يساعد على الحد من انجراف مستوى خط الأساس في دوائر الاستقبال.
ترسل الوصلة التسلسلية عشرة بتات على الخط مقابل كل ثمانية بتات بيانات. وباستبعاد الحمل الإضافي الناتج عن تأطير البيانات والخمول، يقابل معدلَ بيانات قدره 1 Gb/s معدلُ خط تسلسلي قدره 1.25 Gb/s. ويحمل كل رمز ثنائي على الخط بتًا واحدًا، لذا يبلغ معدل الرموز أيضًا 1.25 GBd. ويقل معدل نقل البيانات الفعلي للتطبيق عن معدل بيانات طبقة MAC عند احتساب الترويسات والفواصل بين الإطارات والحمل الإضافي لبروتوكولات الطبقات الأعلى.
يتتبّع المرمِّز التفاوت التراكمي، وهو الفرق المتراكم بين عدد الواحدات وعدد الأصفار المرسلة حتى تلك اللحظة. لبعض المحارف صيغتان، موجبة وسالبة، ويحدد التفاوت الحالي الصيغة الصالحة للاستخدام. وحتى مجموعات الترميز المتوازنة يجب أن تلتزم بقواعد الترميز. ويمكن للمستقبِل الإبلاغ عن مجموعة ترميز غير صالحة أو عن مخالفة لقواعد التفاوت. ولأن التداخل قد يحوّل أيضًا مجموعة صالحة إلى مجموعة صالحة أخرى، يظل لتسلسل التحقق من الإطار، أو FCS، دور في التحقق من الإطار المستلَم.
كيف يتعرّف المستقبِل على الخمول ويحدّد حدود مجموعات الترميز؟
لا يوفّر تدفق يتألف من الأصفار فقط أي انتقالات يستطيع المستقبِل تتبّعها. وعندما لا يتوفر سوى تدفق خام من البتات المأخوذة بالعيّنة، يحتاج المستقبِل أيضًا إلى وسيلة لتحديد بداية كل مجموعة من عشرة بتات. وتتألف مجموعة الخمول المرتبة في 1000BASE-X من مجموعتي ترميز صالحتين. وتتضمن مجموعة الخمول الشائعة /I2/ محرف التحكم K28.5 يليه محرف البيانات D16.2. أما /I1/ فتستخدم D5.6 بعد K28.5، ولها أثر مختلف في التفاوت التراكمي.
في إحدى صيغ K28.5، وهي 0011111010، تمثّل البتات 0011111 في البداية نمط الفاصلة. ويمنح هذا النمط المستقبِل علامة يمكنه التعرّف عليها لتحديد المحاذاة. ويتحقّق المستقبِل أيضًا من المجموعات التالية ضمن عملية التزامن. وتحدّد استعادة الساعة متى تؤخذ عيّنات الإشارة، بينما تحدّد المحاذاة بنمط الفاصلة أين تُقسَّم تلك العيّنات إلى مجموعات. وقد تكون الساعة المستعادة مستقرة رغم أن موضع حدود المجموعات لا يزال خاطئًا.
عند وصول الإطار التالي، تشير الطبقة الفرعية PCS إلى بدايته بمحرف تحكم. وتشير إلى نهايته بمحرف إنهاء، ثم تعود إلى تسلسل الخمول المنطبق. ولا يعرض التقاط الحزم الاعتيادي محارف التحكم هذه من الطبقة المادية على أنها إطارات إيثرنت. ويصف هذا المثال الوصلات القائمة. أما الوصلة التي لا تزال تتفاوض على إعداداتها، فقد ترسل مجموعات تهيئة مرتبة خلال فترة لا تشهد حركة بيانات للتطبيقات.
افحص الوصلة عند ثلاث نقاط رصد
أعدّ بيئة اختبار مخبرية معزولة باستخدام وحدات ضوئية متوافقة، وتحقّق من أوضاع المنافذ. واستخدم كابل توصيل ضوئيًا قصيرًا لإنشاء وصلة مستقرة. ابدأ من دون توليد حركة بيانات للاختبار. سجّل حالة مؤشر الوصلة (Link) والقدرة الضوئية المستقبَلة. استخدم التشخيص الرقمي إذا كانت الوحدة والجهاز المضيف يدعمانه، أو استخدم مقياسًا ضوئيًا مناسبًا وفق إجراءات الموقع. ولا تحتسب عدادات الإطارات مجموعات خمول PCS على أنها إطارات. ومع ذلك، قد تولّد الأجهزة حركة بيانات إدارية خاصة بها.
بعد ذلك، أرسل دفعة صغيرة من الإطارات المرقّمة من الطرف A. قارن التغيّرات في عدادات الإرسال والاستقبال، وطابق الأرقام التسلسلية في التقاط الحزم عند الطرف B. إذا توقفت عدادات حركة البيانات عن الزيادة بعد الدفعة مع بقاء الوصلة نشطة، فهذه الملاحظة تتسق مع إرسال الطبقة الفرعية PCS لمجموعات الخمول. ولتحديد المجموعة المرتبة بعينها، استخدم جهاز اختبار مخبريًا أو أداة تشخيص PCS تدعم 1000BASE-X. ولا يستطيع محوّل التقاط تقليدي رصد ذلك.
إذا تكرر الانقطاع، فسجّل القدرة الضوئية وتغيّرات حالة الوصلة وقراءات عدادات الأخطاء المتاحة خلال الفترة نفسها. وإذا ترافق انخفاض القدرة مع فقدان التزامن أو تكرار تغيّر حالة الوصلة، فتحقّق من الموصلات واتجاه الألياف والوحدات وسرعة المنفذ. وإذا ظلت القدرة مستقرة في حين زادت أخطاء الترميز المادي، فتحقّق من نوع الوحدة وجودة الوصلة وتهيئة المنفذ. وإذا ظلت حالة الوصلة وقراءات عدادات الترميز مستقرة في حين زادت أخطاء الإطارات أو حالات إسقاطها، فميّز بين أخطاء الاستقبال وحالات الإسقاط عند الخروج، وحدّد منفذ الدخول الذي سجّل الخطأ أولًا. وراجع وثائق الجهاز لمعرفة دلالة كل عداد ونطاق ما يحصيه. فغياب أي عداد يترك فجوة في الرصد.
وثّق الاختبار المخبري بحيث يمكن تكراره
بالنسبة إلى إطار الاختبار 17 في الرسم، سجّل وقت الإرسال والأرقام التسلسلية عند الإرسال والاستقبال وحالة كلا المنفذين. خذ قراءات مرجعية قبل الإرسال، ثم قارن التغيّرات في قراءات العدادات بعده حتى لا تُحتسب الأخطاء الأقدم ضمن هذه التجربة. إذا أفاد التطبيق بأنه أرسل الإطار لكن عداد الإرسال في الوصلة الضوئية الصاعدة لم يتغيّر كما هو متوقع، فتحقّق من منفذ دخول حركة الاختبار ومن قرار التمرير. وإذا أرسلت الوصلة الصاعدة عند A الإطار ولم يظهر في التقاط الحزم عند B، فتحقّق من عداد الدخول عند B بمعزل عن نتائج الالتقاط. وقد تؤدي تصفية الحزم بعد محوّل الشبكة أيضًا إلى عدم ظهور إطار.
عند استبدال الوحدات، غيّر متغيرًا واحدًا في كل مرة. أبقِ وضع المنفذ والألياف على حالهما، وركّب وحدة معروفة التوافق، ثم كرّر الاختبار نفسه. ولا تغيّر العنصر التالي إلا عند الحاجة. وبهذا تحافظ على الأدلة اللازمة لتحديد ما إذا كان الفرق مرتبطًا بتركيبة الوحدتين عند طرفي الوصلة أم بظروف الوصلة. الإطار 17 والمخطط الزمني مثالان توضيحيان، وليسا قياسات أو ادعاءات بشأن أداء منتج بعينه.
حدّد بوضوح نطاق ما يخص الطبقة المادية
يستخدم 1000BASE-T آلية مختلفة في الطبقة المادية عبر الكابلات النحاسية. وقد تعمل أيضًا الوحدات ذات عامل الشكل نفسه والمنافذ متعددة السرعات في أوضاع مختلفة. فالضوء المستقبَل، وحالة مؤشر الوصلة (Link) على لوحة الجهاز، وتزامن PCS، والتسليم الصحيح لإطار يحمل بيانات تشغيلية، كلها مؤشرات مستقلة. سجّلها كلًّا على حدة، إلى جانب معرّفات الوحدات ووضع المنفذ وتسلسل الاختبار. ويتيح ذلك تحديد الجزء الذي عاد إلى العمل من الوصلة بعد استبدال وحدة أو تغيير الألياف.
المصادر والنطاق
AMD/Xilinx PG047 — 1000BASE-X (الملحق C) · IEEE 802.3 — K28.5 · مواصفات مبدّل الألياف الضوئية بسرعة غيغابت من FCTEL (بالصينية)
مترجم عن المقال التقني الصيني: اقرأ المقال الصيني الأصلي.
أسئلة شائعة
هل يتوقف منفذ الألياف الضوئية بسرعة غيغابت عن الإرسال بين الإطارات؟
تواصل وصلة 1000BASE-X القائمة إرسال مجموعات الخمول المرتبة.
ما وظيفة نمط الفاصلة K28.5؟
يمنح المستقبِل نمط بتات يمكنه التعرّف عليه لتحديد حدود مجموعات الترميز.
هل يمكن أن يُظهر التقاط الحزم العادي مجموعات ترميز الخمول؟
لا، عادةً. استخدم جهاز اختبار أو أداة تشخيص PCS تدعم 1000BASE-X.
قراءات إضافية
الترميز 4B/5B في إيثرنت السريع · القدرة الضوئية ووضوح الإشارة
