¿Por qué sigue activa la fibra si no hay tráfico?
Un enlace 1000BASE-X establecido transmite conjuntos ordenados de reposo entre tramas. Estos patrones ayudan a mantener la recuperación del reloj y la alineación de los grupos de código.
Serializar
La PCS codifica los bytes antes de que el módulo convierta en luz la señal serie.
Alinear
Detectar una coma y validar los grupos siguientes para establecer la sincronización.
Observación
La PCS transmite conjuntos de reposo, mientras que una captura convencional solo muestra las tramas entregadas.
Ilustraciones funcionales; no representan el circuito de un producto ni trazas obtenidas por medición.
01 · Verifique la compatibilidad de la capa física (PHY)
Confirme el modo 1000BASE-X y la compatibilidad de los módulos ópticos.
02 · Distinga los datos de diagnóstico
Registre por separado la potencia óptica, el estado de la codificación y los contadores de tramas.
03 · Reproduzca la prueba
Use tramas numeradas y compare los datos del mismo intervalo de tiempo.
Lista de comprobación para pruebas en banco
- Anote los modos de ambos puertos y los identificadores de los módulos.
- Registre los valores iniciales de potencia y de los contadores de errores disponibles.
- Envíe tramas de prueba numeradas y compare las variaciones de los contadores.
- Use las funciones de diagnóstico de la PCS para identificar directamente los conjuntos ordenados.
Dos switches industriales siguen enlazados por fibra Gigabit después de desconectar los dispositivos que generan tráfico. Una captura de paquetes puede no mostrar ninguna trama aunque la fibra siga transportando una señal. En un enlace 1000BASE-X establecido, el transmisor envía conjuntos ordenados de reposo definidos entre tramas. A partir de la señal entrante, el extremo remoto puede recuperar el reloj y reconocer los patrones que le permiten alinear sus grupos de código. Así, el receptor puede leer la siguiente trama en cuanto llega.
Siga la señal a través de tres interfaces
El switch industrial gestionable de FCTEL para carril DIN es un ejemplo de enlace ascendente Gigabit SFP. Las especificaciones del producto indican los medios 1000BASE-SX y 1000BASE-LX. Esta guía aborda el estado normal de transferencia de datos de esa clase de interfaz 1000BASE-X. SFP designa el factor de forma del módulo. Antes de sustituir un módulo, compruebe el modo de funcionamiento y qué módulos son compatibles en ambos extremos.
Para transmitir una trama, la MAC entrega sus bytes a la subcapa de codificación física (PCS). La PCS representa los datos y la información de control mediante grupos de código adecuados para el enlace serie. El módulo convierte la señal eléctrica serie en luz. En el extremo remoto, la señal se vuelve a convertir en eléctrica, se recupera el reloj de muestreo, se alinean y decodifican los grupos de código y se entrega la trama recibida a la MAC. El diagrama separa estas funciones para mayor claridad. En equipos reales, varias de ellas pueden estar integradas en un mismo chip.
Un medidor de potencia óptica y una captura de paquetes observan puntos distintos. El medidor mide cuánta luz llega durante un intervalo de tiempo. Un adaptador de red convencional normalmente captura tramas que ya han pasado por el receptor. Ninguna de estas observaciones permite saber si el receptor reconoció correctamente los grupos de código intermedios. Una captura vacía es compatible con una señal óptica activa, y una lectura de potencia por sí sola no permite confirmar que la decodificación sea correcta.
Por qué un byte de datos ocupa diez bits en la línea
La codificación 8b/10b convierte ocho bits de datos en un grupo de código de diez bits. El codificador selecciona un grupo según una correspondencia predefinida. Limita las secuencias de bits idénticos para que el receptor disponga de transiciones con las que recuperar el reloj de muestreo. También controla la diferencia a largo plazo entre unos y ceros, lo que ayuda a limitar la deriva del nivel de referencia en los circuitos de recepción.
Por cada ocho bits de datos, el enlace serie transmite diez bits en la línea. Si se excluye la sobrecarga debida al entramado y a los períodos de reposo, una tasa de datos de 1 Gb/s corresponde, por tanto, a una velocidad de línea serie de 1.25 Gb/s. Cada símbolo binario de línea transporta un bit, por lo que la tasa de símbolos también es de 1.25 GBd. El caudal efectivo de la aplicación es inferior a la tasa de datos de la MAC si se tienen en cuenta las cabeceras, los intervalos entre tramas y la sobrecarga de los protocolos de capas superiores.
El codificador lleva la cuenta de la disparidad acumulada, que refleja el desequilibrio entre los unos y los ceros ya transmitidos. Algunos caracteres tienen variantes positiva y negativa, y la disparidad actual determina cuál es válida. Incluso los grupos de código equilibrados deben cumplir las reglas de codificación. El receptor puede notificar un grupo de código no válido o una infracción de disparidad. Como las interferencias también pueden convertir un grupo válido en otro grupo válido distinto, la secuencia de comprobación de trama, o FCS, sigue siendo útil para verificar la trama recibida.
Cómo reconoce el receptor el reposo y encuentra los límites de los grupos
Un flujo compuesto solo por ceros no ofrecería transiciones que el receptor pudiera seguir. Si solo dispone de un flujo bruto de bits muestreados, el receptor también necesita saber dónde empieza cada grupo de diez. El conjunto ordenado de reposo de 1000BASE-X consta de dos grupos de código válidos. Un conjunto de reposo habitual, /I2/, contiene el carácter de control K28.5 seguido del carácter de datos D16.2. /I1/ usa D5.6 después de K28.5 y tiene un efecto distinto sobre la disparidad acumulada.
En una de las formas de K28.5, 0011111010, la secuencia inicial 0011111 es el patrón de coma. Esta secuencia proporciona al receptor una referencia de alineación que puede reconocer. Como parte de la sincronización, el receptor también comprueba los grupos siguientes. La recuperación del reloj determina cuándo se debe muestrear la señal. La alineación por coma determina dónde se deben dividir las muestras en grupos. El reloj recuperado puede ser estable aunque el límite de los grupos siga siendo incorrecto.
Cuando llega la siguiente trama, la PCS marca su inicio con un carácter de control. Marca el final con un carácter de terminación y vuelve a la secuencia de reposo que corresponda. Una captura de paquetes convencional no muestra estos caracteres de control de la capa física como tramas Ethernet. Este ejemplo describe enlaces ya establecidos. Un enlace que esté negociando su configuración puede transmitir conjuntos ordenados de configuración durante un período sin tráfico de aplicación.
Compruebe el enlace en tres puntos de observación
Monte un banco de pruebas aislado con módulos ópticos compatibles entre sí y con los modos de los puertos verificados. Use un latiguillo corto para establecer un enlace estable. Comience sin generar tráfico de prueba. Registre el estado del indicador Link y la potencia óptica recibida. Use las funciones de diagnóstico digital si tanto el módulo como el equipo anfitrión las admiten, o bien un medidor óptico adecuado siguiendo el procedimiento de la instalación. Los contadores de tramas no contabilizan los conjuntos de reposo de la PCS como tramas. Aun así, el equipo puede generar su propio tráfico de gestión.
A continuación, envíe una ráfaga corta de tramas numeradas desde el lado A. Compare las variaciones de los contadores de transmisión y recepción y coteje los números de secuencia con los de la captura del lado B. Si los contadores de tráfico dejan de aumentar tras la ráfaga mientras el enlace sigue activo, esa observación es coherente con el envío de conjuntos de reposo por parte de la PCS. Para identificar el conjunto ordenado exacto, use un instrumento de banco o una función de diagnóstico de la PCS compatible con 1000BASE-X. Un adaptador de captura convencional no permite realizar esa observación.
Si vuelven a producirse caídas, registre la potencia óptica, los cambios de estado del enlace y los contadores de errores disponibles durante el mismo intervalo. Una caída de potencia acompañada de una pérdida de sincronización o de cambios repetidos en el estado del enlace indica que conviene revisar los conectores, el sentido de la fibra, los módulos y la velocidad del puerto. Si la potencia se mantiene estable pero aumentan los errores de codificación física, revise el tipo de módulo, la calidad del enlace y la configuración del puerto. Si el enlace y los contadores de errores de codificación permanecen estables mientras aumentan los errores de trama o los descartes, distinga los errores de recepción de los descartes de salida y compruebe qué puerto de entrada registra primero el error. Consulte la documentación del dispositivo para conocer el significado y el alcance de cada contador. Si falta un contador, queda un punto sin observar.
Registre los datos necesarios para reproducir la prueba en banco
Para la trama de prueba 17 de la ilustración, anote la hora de transmisión, los números de secuencia transmitidos y recibidos, y el estado de ambos puertos. Registre los valores iniciales antes de transmitir y compare después las variaciones de los contadores para no atribuir errores anteriores a esta prueba. Si la aplicación indica que se ha enviado una trama, pero el contador de transmisión del enlace ascendente óptico no cambia como se esperaba, compruebe el puerto de entrada usado en la prueba y la decisión de reenvío. Si el enlace ascendente de A transmite la trama y esta no aparece en la captura de B, compruebe el contador de entrada de B por separado. El filtrado de captura posterior al adaptador de red también puede ocultar una trama.
Al sustituir módulos, cambie una sola variable cada vez. Mantenga el modo del puerto y la fibra, instale un módulo cuya compatibilidad esté confirmada y repita la misma prueba. Cambie el siguiente elemento solo si es necesario. Así podrá determinar si la diferencia está asociada a la combinación de módulos o a las condiciones del enlace. La trama 17 y la secuencia temporal son ejemplos ilustrativos, no mediciones ni afirmaciones sobre el rendimiento de un producto específico.
Distinga qué corresponde a la capa física
1000BASE-T emplea en cobre un mecanismo de capa física diferente. Los módulos con el mismo factor de forma y los puertos que admiten varias velocidades también pueden funcionar en modos distintos. La presencia de luz en recepción, el estado del indicador Link del panel, la sincronización de la PCS y la entrega correcta de una trama de tráfico operativo son indicios distintos. Regístrelos por separado, junto con los identificadores de los módulos, el modo del puerto y la secuencia de prueba. Así podrá determinar qué parte del enlace se recuperó después de sustituir un módulo o cambiar la fibra.
Fuentes y alcance
AMD/Xilinx PG047 — 1000BASE-X (apéndice C) · IEEE 802.3 — K28.5 · Especificaciones del switch de fibra Gigabit FCTEL (en chino)
Traducido del artículo técnico en chino: Leer el artículo original en chino.
Preguntas frecuentes
¿Deja de transmitir un puerto de fibra Gigabit entre tramas?
Un enlace 1000BASE-X establecido sigue transmitiendo conjuntos ordenados de reposo.
¿Para qué sirve la coma de K28.5?
Proporciona al receptor un patrón de bits reconocible para identificar el límite entre grupos de código.
¿Puede una captura de paquetes convencional mostrar los grupos de código de reposo?
Por lo general, no. Use un instrumento o una función de diagnóstico de la PCS compatible con 1000BASE-X.
Lecturas adicionales
Codificación 4B/5B en Fast Ethernet · Potencia óptica y claridad de la señal
