Por que a fibra continua ativa mesmo sem tráfego?
Um enlace 1000BASE-X estabelecido transmite conjuntos ordenados de inatividade entre os quadros. Esses padrões ajudam a manter a recuperação do clock e o alinhamento dos grupos de código.
Serializar
A PCS codifica os bytes antes que o módulo converta o sinal serial em luz.
Alinhar
Reconheça uma vírgula e, em seguida, valide os grupos subsequentes para estabelecer a sincronização.
Observe
A PCS transmite conjuntos de inatividade, enquanto uma captura convencional mostra apenas os quadros entregues.
Ilustrações funcionais, não um circuito de produto nem um traçado obtido por medição.
01 · Verifique a compatibilidade da PHY
Confirme o modo 1000BASE-X e a compatibilidade dos módulos ópticos.
02 · Separe as evidências
Registre separadamente a potência óptica, o estado da codificação e os contadores de quadros.
03 · Reproduza o teste
Use quadros numerados e compare os dados do mesmo intervalo de tempo.
Lista de verificação para testes em bancada
- Registre os modos das duas portas e os identificadores dos módulos.
- Registre a potência de referência e os valores iniciais dos contadores de erros disponíveis.
- Envie quadros de teste numerados e compare as variações dos contadores.
- Use os diagnósticos da PCS para identificar diretamente os conjuntos ordenados.
Dois switches industriais permanecem conectados por fibra óptica Gigabit depois que você desconecta os dispositivos que geram tráfego. Uma captura de pacotes pode não mostrar nenhum quadro, mesmo que a fibra continue transportando um sinal. Em um enlace 1000BASE-X estabelecido, o transmissor envia conjuntos ordenados de inatividade definidos entre os quadros. O sinal recebido fornece à outra extremidade um clock a recuperar e padrões reconhecíveis para alinhar os grupos de código. Assim, o receptor pode ler o próximo quadro assim que ele chega.
Acompanhe o sinal por três interfaces
O switch industrial gerenciável para trilho DIN da FCTEL é um exemplo de equipamento com uplink Gigabit SFP. As especificações do produto listam os meios de transmissão 1000BASE-SX e 1000BASE-LX. Este guia aborda o estado normal de transferência de dados dessa classe de interface 1000BASE-X. SFP designa um formato físico de módulo. Antes de substituir um módulo, verifique o modo de operação e os módulos compatíveis nas duas extremidades.
Para transmitir um quadro, a MAC fornece os bytes do quadro à subcamada de codificação física, ou PCS. A PCS representa os dados e as informações de controle como grupos de código adequados ao enlace serial. O módulo converte o sinal elétrico serial em luz. Na outra extremidade, o sinal é convertido novamente para a forma elétrica; o receptor recupera o clock de amostragem, alinha e decodifica os grupos de código e entrega o quadro recebido à sua MAC. O diagrama separa essas funções para facilitar a compreensão. Na prática, o hardware pode integrar várias delas em um único chip.
Um medidor de potência óptica e uma captura de pacotes observam pontos diferentes. O medidor mede a quantidade de luz que chega durante um intervalo de tempo. Um adaptador de rede convencional normalmente captura quadros que já passaram pelo receptor. Nenhuma dessas medições mostra se o receptor reconheceu corretamente os grupos de código intermediários. Uma captura vazia é compatível com um sinal óptico ativo, e uma leitura de potência, por si só, não confirma a decodificação correta.
Por que um byte de dados ocupa dez bits na linha
A codificação 8b/10b mapeia oito bits de dados em um grupo de código de dez bits. O codificador seleciona um grupo segundo um mapeamento definido. Ele limita as sequências de bits idênticos para que o receptor disponha de transições que possa usar para recuperar o clock de amostragem. Também controla a diferença, a longo prazo, entre a quantidade de uns e zeros, ajudando a limitar a deriva da linha de base no circuito receptor.
A cada oito bits de dados, o enlace serial transmite dez bits na linha. Desconsiderando a sobrecarga de enquadramento e de inatividade, uma taxa de dados de 1 Gb/s corresponde, portanto, a uma taxa de linha serial de 1.25 Gb/s. Cada símbolo binário na linha transporta um bit, de modo que a taxa de símbolos também é de 1.25 GBd. A taxa de transferência da aplicação é inferior à taxa de dados da MAC quando se consideram os cabeçalhos, os intervalos entre quadros e a sobrecarga dos protocolos de camadas superiores.
O codificador acompanha a disparidade corrente, que representa o desequilíbrio acumulado entre os uns e zeros já transmitidos. Alguns caracteres têm formas positiva e negativa, e a disparidade corrente determina qual delas é válida. Mesmo os grupos de código balanceados devem obedecer às regras de codificação. Um receptor pode indicar um grupo de código inválido ou uma violação de disparidade. Como uma interferência também pode transformar um grupo válido em outro grupo válido, a sequência de verificação do quadro, ou FCS, continua sendo importante para verificar o quadro recebido.
Como o receptor reconhece a inatividade e encontra o limite dos grupos de código
Um fluxo composto apenas de zeros não ofereceria transições para o receptor acompanhar. Diante de um fluxo bruto de bits amostrados, o receptor também precisa identificar onde começa cada grupo de dez bits. O conjunto ordenado de inatividade de 1000BASE-X é composto por dois grupos de código válidos. Um conjunto de inatividade comum, /I2/, contém o caractere de controle K28.5 seguido do caractere de dados D16.2. /I1/ usa D5.6 depois de K28.5 e tem um efeito diferente sobre a disparidade corrente.
Em uma das formas de K28.5, 0011111010, a sequência inicial 0011111 é o padrão de vírgula. Esse padrão fornece ao receptor uma referência reconhecível para o alinhamento. O receptor também verifica os grupos seguintes como parte da sincronização. A recuperação do clock determina quando amostrar o sinal. O alinhamento pela vírgula determina onde dividir essas amostras em grupos. O clock recuperado pode estar estável mesmo que o limite entre os grupos ainda esteja incorreto.
Quando chega o próximo quadro, a PCS marca seu início com um caractere de controle. Ela marca o fim com um caractere de terminação e retorna à sequência de inatividade aplicável. Uma captura convencional de pacotes não apresenta esses caracteres de controle da camada física como quadros Ethernet. Este exemplo descreve enlaces estabelecidos. Um enlace que esteja negociando sua configuração pode transmitir conjuntos ordenados de configuração durante um período sem tráfego de aplicação.
Verifique o enlace em três pontos de observação
Monte uma configuração isolada em bancada com módulos ópticos compatíveis entre si e modos de porta confirmados. Use um cordão óptico curto para estabelecer um enlace estável. Comece sem gerar tráfego de teste. Registre a indicação de Link e a potência óptica recebida. Use diagnósticos digitais se tanto o módulo quanto o equipamento hospedeiro oferecerem suporte a eles, ou use um medidor óptico adequado conforme o procedimento local. Os contadores de quadros não contabilizam os conjuntos de inatividade da PCS como quadros. O equipamento ainda pode gerar seu próprio tráfego de gerenciamento.
Em seguida, envie uma breve rajada de quadros numerados a partir do lado A. Compare as variações dos contadores de transmissão e recepção e confira os números de sequência na captura do lado B. Se os contadores de tráfego pararem de aumentar após a rajada enquanto o enlace permanece ativo, essa observação é compatível com o envio de conjuntos de inatividade pela PCS. Para identificar o conjunto ordenado exato, use um instrumento de bancada ou um recurso de diagnóstico da PCS com suporte a 1000BASE-X. Um adaptador de captura convencional não permite essa observação.
Se as quedas se repetirem, registre a potência óptica, as mudanças no estado do enlace e os contadores de erros disponíveis durante o mesmo intervalo. Uma queda de potência acompanhada de perda de sincronização ou de mudanças repetidas no estado do enlace indica que convém verificar os conectores, o sentido das fibras, os módulos e a velocidade da porta. Se a potência permanecer estável enquanto aumentam os erros de codificação física, verifique o tipo de módulo, a qualidade do enlace e a configuração da porta. Se o enlace e os contadores de erros de codificação permanecerem estáveis enquanto aumentam os erros de quadro ou os descartes, diferencie os erros de recepção dos descartes na saída e verifique em qual porta de entrada o erro é registrado primeiro. Consulte a documentação do dispositivo para saber o que cada contador representa e quais eventos contabiliza. A ausência de um contador deixa uma lacuna na observação.
Mantenha um registro que permita reproduzir o teste de bancada
Para o quadro de teste 17 da ilustração, registre o horário de transmissão, os números de sequência na transmissão e na recepção e o estado das duas portas. Registre os valores de referência antes do envio e compare as variações dos contadores depois, para que erros anteriores não sejam incluídos neste teste. Se a aplicação indicar que enviou o quadro, mas o contador de transmissão do uplink óptico não aumentar como esperado, verifique a porta de entrada usada no teste e a decisão de encaminhamento. Se o uplink de A transmitir o quadro e ele não aparecer na captura de B, verifique o contador da porta de entrada de B separadamente da captura. A filtragem da captura após o adaptador de rede também pode ocultar um quadro.
Ao substituir módulos, altere uma variável por vez. Mantenha o modo da porta e a fibra, instale um módulo comprovadamente compatível e repita o mesmo teste. Altere o próximo item somente se necessário. Isso preserva as evidências para determinar se a diferença está associada à combinação de módulos ou às condições do enlace. O quadro 17 e a linha do tempo são exemplos ilustrativos, não medições nem afirmações de desempenho de um produto específico.
Deixe claro o escopo da camada física
1000BASE-T usa um mecanismo diferente na camada física em cabos de cobre. Módulos com o mesmo formato físico e portas com suporte a várias taxas também podem operar em modos diferentes. A luz recebida, a indicação de Link no painel, a sincronização da PCS e a entrega correta de um quadro do tráfego da aplicação são evidências distintas. Registre-as separadamente, junto com os identificadores dos módulos, o modo da porta e a sequência de teste. Isso permite identificar qual parte do enlace voltou a funcionar após a substituição de um módulo ou a troca da fibra.
Fontes e escopo
AMD/Xilinx PG047 — 1000BASE-X (Apêndice C) · IEEE 802.3 — K28.5 · Especificações do switch Gigabit de fibra óptica FCTEL (em chinês)
Traduzido do artigo técnico em chinês: Leia o artigo original em chinês.
Perguntas frequentes
Uma porta de fibra óptica Gigabit deixa de transmitir entre os quadros?
Um enlace 1000BASE-X estabelecido continua transmitindo conjuntos ordenados de inatividade.
Qual é a função da vírgula K28.5?
Ela fornece ao receptor um padrão de bits reconhecível para localizar o limite entre os grupos de código.
Uma captura convencional de pacotes pode mostrar grupos de código de inatividade?
Normalmente, não. Use um instrumento ou um recurso de diagnóstico da PCS com suporte a 1000BASE-X.
Leitura complementar
Codificação 4B/5B em Fast Ethernet · Potência óptica e clareza do sinal
