Pourquoi la liaison optique reste-t-elle active en l’absence de trafic ?
Une liaison 1000BASE-X établie transmet des ensembles ordonnés d’inactivité entre les trames. Ces motifs contribuent à maintenir la récupération de l’horloge et l’alignement des groupes de codes.
Sérialiser
La PCS code les octets avant que le module ne convertisse le signal série en signal lumineux.
Aligner
Repérer une virgule, puis valider les groupes suivants pour établir la synchronisation.
Observation
La PCS transmet des ensembles d’inactivité, tandis qu’une capture classique ne montre que les trames remises au système.
Schémas fonctionnels, et non schéma de circuit d’un produit ni tracé issu de mesures.
01 · Vérifier la compatibilité au niveau du PHY
Vérifier le mode 1000BASE-X et la compatibilité des modules optiques.
02 · Distinguer les observations
Distinguer la puissance optique, l’état du codage et les compteurs de trames.
03 · Reproduire l’essai
Utiliser des trames numérotées et comparer les observations sur la même fenêtre temporelle.
Liste de vérifications sur banc d’essai
- Noter le mode de chaque port et les identifiants des modules.
- Relever la puissance de référence et les valeurs des compteurs d’erreurs disponibles.
- Envoyer des trames d’essai numérotées et comparer les variations des compteurs.
- Utiliser les diagnostics de la PCS pour identifier directement les ensembles ordonnés.
Deux commutateurs industriels restent reliés par une liaison optique Gigabit après la déconnexion des appareils qui génèrent le trafic. Une capture de paquets peut ne montrer aucune trame alors que la fibre transporte toujours un signal. Sur une liaison 1000BASE-X établie, l’émetteur transmet entre les trames des ensembles ordonnés d’inactivité définis. À l’autre extrémité, le signal reçu permet de récupérer l’horloge et fournit des motifs reconnaissables pour aligner les groupes de codes. Le récepteur peut alors lire la trame suivante dès son arrivée.
Suivre le signal à travers trois interfaces
Le commutateur industriel administrable sur rail DIN de FCTEL offre un exemple de liaison montante Gigabit SFP. Sa fiche technique mentionne les supports 1000BASE-SX et 1000BASE-LX. Ce guide traite de l’état normal de transfert de données de cette catégorie d’interface 1000BASE-X. SFP désigne un format de module. Avant de remplacer un module, vérifier le mode de fonctionnement et les modules compatibles aux deux extrémités.
Pour transmettre une trame, la MAC fournit les octets de la trame à la sous-couche de codage physique, ou PCS. La PCS représente les données et les informations de commande sous forme de groupes de codes adaptés à la liaison série. Le module convertit le signal électrique série en signal lumineux. À l’autre extrémité, le signal est reconverti sous forme électrique, l’horloge d’échantillonnage est récupérée, les groupes de codes sont alignés et décodés, puis la trame reçue est remise à la MAC. Par souci de clarté, le schéma distingue ces fonctions. Dans un équipement réel, plusieurs d’entre elles peuvent être intégrées dans une même puce.
Un appareil de mesure de puissance optique et une capture de paquets n’observent pas le même point. L’appareil mesure la puissance lumineuse reçue sur un intervalle de temps. Une carte réseau classique capture normalement les trames qui ont déjà traversé le récepteur. Aucune de ces deux observations n’indique si le récepteur a correctement reconnu les groupes de codes intermédiaires. Une capture vide est compatible avec la présence d’un signal optique actif, et une mesure de puissance ne suffit pas à confirmer que le décodage est correct.
Pourquoi un octet de données occupe dix bits sur la ligne
Le codage 8b/10b associe huit bits de données à un groupe de codes de dix bits. Le codeur sélectionne un groupe selon une table de correspondance définie. Il limite les suites de bits identiques afin que le récepteur dispose de transitions pour récupérer l’horloge d’échantillonnage. Il contrôle également l’écart à long terme entre le nombre de uns et de zéros, ce qui contribue à limiter la dérive du niveau de référence dans les circuits de réception.
Pour huit bits de données, la liaison série transmet dix bits sur la ligne. Sans tenir compte du surdébit dû à la mise en trame et aux séquences d’inactivité, un débit de données de 1 Gb/s correspond donc à un débit série sur la ligne de 1.25 Gb/s. Chaque symbole binaire sur la ligne transporte un bit : le débit de symboles est donc également de 1.25 GBd. Le débit utile de l’application est inférieur au débit de données de la MAC lorsque l’on tient compte des en-têtes, des intervalles intertrames et du surdébit des protocoles de couches supérieures.
Le codeur suit la disparité cumulée, qui décrit le déséquilibre accumulé entre les uns et les zéros déjà transmis. Certains caractères ont une forme positive et une forme négative, et la disparité courante détermine laquelle est valide. Même les groupes de codes équilibrés doivent respecter les règles de codage. Un récepteur peut signaler un groupe de codes invalide ou une violation de disparité. Comme une perturbation peut aussi transformer un groupe valide en un autre groupe valide, la séquence de contrôle de trame, ou FCS, reste utile pour vérifier la trame reçue.
Comment le récepteur reconnaît l’inactivité et repère les limites des groupes de codes
Un flux composé uniquement de zéros ne fournirait aucune transition que le récepteur puisse suivre. Face à un simple flux brut de bits échantillonnés, le récepteur doit aussi pouvoir déterminer où commence chaque groupe de dix bits. L’ensemble ordonné d’inactivité 1000BASE-X se compose de deux groupes de codes valides. Un ensemble d’inactivité courant, /I2/, contient le caractère de commande K28.5 suivi du caractère de données D16.2. /I1/ place D5.6 après K28.5 et a un effet différent sur la disparité cumulée.
Dans l’une des formes de K28.5, à savoir 0011111010, la séquence initiale 0011111 constitue le motif de virgule. Elle fournit au récepteur un repère d’alignement reconnaissable. Le récepteur vérifie aussi les groupes suivants dans le cadre de la synchronisation. La récupération de l’horloge détermine quand échantillonner le signal. L’alignement sur la virgule détermine où découper ces échantillons en groupes. L’horloge récupérée peut être stable alors que la limite entre les groupes est encore mal placée.
Lorsque la trame suivante arrive, la PCS en marque le début par un caractère de commande. Elle en marque la fin par un caractère de terminaison, puis reprend la séquence d’inactivité applicable. Une capture de paquets classique ne présente pas ces caractères de commande de la couche physique comme des trames Ethernet. Cet exemple concerne les liaisons établies. Une liaison en cours de négociation de sa configuration peut transmettre des ensembles ordonnés de configuration pendant une période sans trafic applicatif.
Vérifier la liaison à trois points d’observation
Monter un banc d’essai isolé avec des modules optiques compatibles entre eux et des modes de port vérifiés. Utiliser une jarretière optique courte pour établir une liaison stable. Commencer sans générer de trafic d’essai. Noter l’état de l’indicateur Link et relever la puissance optique reçue. Utiliser les diagnostics numériques si le module et l’équipement hôte les prennent tous deux en charge, ou un appareil de mesure optique adapté en suivant la procédure du site. Les compteurs de trames ne comptabilisent pas les ensembles d’inactivité de la PCS comme des trames. L’équipement peut néanmoins générer son propre trafic de gestion.
Envoyer ensuite une courte rafale de trames numérotées depuis le côté A. Comparer les variations des compteurs d’émission et de réception, puis vérifier la correspondance des numéros de séquence dans la capture du côté B. Si les compteurs de trafic cessent d’augmenter après la rafale alors que la liaison reste active, cette observation est compatible avec l’émission d’ensembles d’inactivité par la PCS. Pour identifier précisément l’ensemble ordonné, utiliser un instrument de banc ou un diagnostic de la PCS prenant en charge 1000BASE-X. Une carte réseau classique utilisée pour la capture ne permet pas cette observation.
Si les pertes se répètent, relever la puissance optique, les changements d’état de la liaison et les valeurs des compteurs d’erreurs disponibles sur le même intervalle. Si une baisse de puissance s’accompagne d’une perte de synchronisation ou de changements d’état répétés de la liaison, vérifier les connecteurs, le sens de raccordement des fibres, les modules et le débit des ports. Si la puissance reste stable alors que les erreurs de codage physique augmentent, vérifier le type de module, la qualité de la liaison et la configuration des ports. Si l’état de la liaison et les compteurs d’erreurs de codage restent stables alors que les erreurs ou les rejets de trames augmentent, distinguer les erreurs de réception des rejets en sortie et déterminer quel port d’entrée enregistre l’erreur en premier. Consulter la documentation de l’équipement pour savoir ce que signifie et couvre chaque compteur. En l’absence d’un compteur, l’observation reste incomplète.
Consigner les données du banc pour pouvoir reproduire l’essai
Pour la trame d’essai 17 de l’illustration, noter l’heure d’émission, les numéros de séquence à l’émission et à la réception, ainsi que l’état des deux ports. Relever les valeurs de référence avant l’envoi, puis comparer les variations des compteurs afin de ne pas inclure les erreurs antérieures dans cet essai. Si l’application signale un envoi mais que le compteur d’émission de la liaison montante optique n’évolue pas comme prévu, vérifier le port d’entrée utilisé pour l’essai et la décision de transfert. Si la liaison montante de A transmet la trame et que la capture de B ne la montre pas, vérifier le compteur d’entrée de B indépendamment de la capture. Un filtrage de capture appliqué en aval de la carte réseau peut aussi masquer une trame.
Lors du remplacement de modules, ne modifier qu’une variable à la fois. Conserver le mode du port et la fibre en place, installer un module dont la compatibilité est connue et répéter le même essai. Ne modifier l’élément suivant qu’en cas de besoin. Cette méthode permet de conserver les éléments nécessaires pour déterminer si la différence observée est liée à la combinaison de modules ou aux conditions de la liaison. La trame 17 et la chronologie sont des exemples illustratifs, et non des mesures ni des affirmations sur les performances d’un produit particulier.
Bien délimiter ce qui relève de la couche physique
1000BASE-T utilise un autre mécanisme de couche physique sur cuivre. Des modules de même format et des ports multidébits peuvent aussi fonctionner dans des modes différents. La lumière reçue, l’état du voyant Link en façade, la synchronisation de la PCS et la remise correcte d’une trame applicative sont des éléments d’observation distincts. Les consigner séparément, avec les identifiants des modules, le mode des ports et la séquence d’essai. Cela permet de déterminer quelle partie de la liaison a été rétablie après le remplacement d’un module ou un changement de fibre.
Sources et portée
AMD/Xilinx PG047 — 1000BASE-X (annexe C) · IEEE 802.3 — K28.5 · Caractéristiques techniques du commutateur optique Gigabit FCTEL (en chinois)
Traduit de l’article technique en chinois : Lire l’article original en chinois.
Questions fréquentes
Un port optique Gigabit cesse-t-il d’émettre entre les trames ?
Une liaison 1000BASE-X établie continue de transmettre des ensembles ordonnés d’inactivité.
À quoi sert la virgule du caractère K28.5 ?
Elle fournit au récepteur un motif binaire reconnaissable pour repérer la limite entre les groupes de codes.
Une capture de paquets classique peut-elle montrer les groupes de codes d’inactivité ?
En général, non. Utiliser un instrument ou un diagnostic de la PCS prenant en charge 1000BASE-X.
Pour en savoir plus
Codage 4B/5B sur Fast Ethernet · Puissance optique et qualité du signal
