Кабельная система и уровень PMD

Разделение физического уровня FDDI на два подуровня PMD и PHY главной целью ставило сделать более ясной структуру стандарта. Это также позволило стандартизировать различные физические интерфейсы, модифицируя нижний подуровень PMD и не трогая верхний подуровень PHY (рис. 6.3). Далее рассмотрены стандарты уровня PMD применительно к трем различным физическим интерфейсам: на многомодовое волокно, на одномодовое волокно, и на витую пару.

Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD

Данные, прежде чем передаваться от одной станции к другой, должны преобразовываться в определенные битовые последовательности, которые затем распространяются по кабельной системе. Стандарт уровня PMD (далее просто стандарт PMD) охватывает те области, которые непосредственно связаны с физической передачей данных: оптическую и электрическую передачу и прием данных, технические требования к волоконно-оптическому и медному кабелю, оптические соединители, оптические переключатели. Сравнительные характеристики трех основных стандартов PMD приведены в табл. 6.6. FDDI стандарты MMF-PMD и SMF-PMD устанавливают основные оптические характеристики волоконно-оптической кабельной системы, среди которых: длина волны оптического передатчика, тип кабеля (оптическое волокно), затухание (величина энергетических потерь) в кабеле и другие, табл. 6.6. В качестве базовой кабельной системы в стандарте FDDI принят волоконно-оптический кабель на основе градиентного многомодового оптического волокна с диаметром 62,5/125 мкм. Допускается волокно с диаметром 50/125 мкм. Ступенчатое многомодовое волокно из-за его низкой полосы пропускания не удовлетворяет требованиям стандарта PMD. Длина волны излучения 1300 нм. Минимальное допустимое значение мощности оптического сигнала на входе станции в стандарте PMD составляет -31 дБм. В этом случае вероятность ошибки на один бит при ретрансляции не будет превышать 2,5 10 с. При увеличении мощности входного сигнала на 2 дБ, эта вероятность снижается до 1 О 12 Ниже перечислены основные требования со стороны стандарта FDDI PMD к оптическим приемопередатчикам:

— Максимальная мощность передатчика — 14 дБм;
— Минимальная мощность передатчика — 20 дБм;
— Максимальная принимаемая мощность — 14 дБм;
— Минимальная принимаемая мощность -31 дБм;
— Максимальные потери между станциями 11 дБ;
— Максимальные потери на км кабеля 2,5 дБ.

Главным требованием спецификации SMF-PMD по мощности является такое же значение, как и в MMF-PMD, минимальной допустимой мощности оптического сигнала на входе станции (-31 дБм). Это связано с идентичностью оптических приемников при MMF-PMD и SMF-PMD, рассчитанных на работу в окне 1300 нм.

Стандарт на витую пару ТР-PMD предусматривает использование витой пары на медном кабеле, как альтернативы оптическому волокну. Причиной разработки этого стандарта было стремление создать менее дорогостоящее оборудование и упростить процедуру инсталляции сети. Стандарт ТР-PMD основан на использовании как экранированной витой пары STP — тип 1 или 2 (две пары), так и неэкранированной витой пары UTP — категории 5 (4 пары).

Существует несколько категорий неэкранированной витой пары, предназначенных для передачи голоса и данных. Стандартизация такой продукции осуществляется двумя крупными организациями EIA/TIA, UL и NEMA, Категории 1 и 2 обычно используются для передачи голоса или низкоскоростной передачи данных, например, стандартный порт RS232. В локальных сетях используются следующие три категории неэкранированных витых пар (в настоящее время преимущественно выпускаются неэкранированные витые пары категории 5):

— Категория 3: охватывая полосу 10 Мбит/с (допустимая длина сегмента 100 м), используется в сетях Ethernet (10 Мбит/с);
— Категория 4: охватывая полосу 16 Мбит/с (допустимая длина сегмента 100 м), используется в сетях Token Ring 16 Мбит/с, Ethernet;
— Категория 5: охватывая полосу 155 Мбит/с (допустимая длина сегмента 100 м), используется в сетях АТМ (155 Мбит/с), FDDI, а также может использоваться в менее скоростных сетях Token Ring, Ethernet.

Функция регистрации сигнала уровня PMD

Во всех кабельных системах, принятых в FDDI, предусмотрена специальная функция, при помощи которой контролируется качество или целостность линий связи между соседними рабочими станциями. Она называется функцией регистрации сигнала (signal detect). При использовании оптического канала связи на основе этой функции осуществляется постоянный мониторинг значений мощности сигнала на входе PMD. Спецификация PMD требует от этого уровня выполнения функции Signal_Detect по определению факта наличия оптических сигналов на входе физического соединения станции. Этот сигнал передается на уровень PHY, где используется функцией определения статуса линии Line State Detect (рис. 6.10) [б],

При использовании оптической среды связи уровень PMD генерирует для PHY признак присутствия оптического сигнала Signal_Detect, если мощность входного оптического сигнала превышает -43,5 дБм, а снимает его при уменьшении этой мощности до -45 дБм и ниже. Таким образом, имеется гистерезис в 1,5 дБм для предотвращения частых изменений статуса линии при колебании входной мощности сигнала около -45 дБм.

При использовании витой пары вместо проверки мощности входного сигнала обычно используется другой, более простой способ, который основывается на контроле целостности медных пар. Аппаратно замыкаются витые пары приемника и передатчика на удаленном конце, что дает возможность мерить величину постоянного тока при подаче на такую петлю постоянного напряжения. При наличии постоянного тока определенной величины, что свидетельствует о целостности медных витых пар, уровень PMD оповещает PHY командой регист­рации сигнала Signal_Detect.

Таблица 6.6. Основные характеристики стандартов MMF-PMD, SMF-PMD и
TP-PMD подуровня PMD

* Допустимое расстояние между станциями — величина в некотором смысле условная. Главным фактором является вносимое затухание в кабельной системе, Оно может быть существенно уменьшено, если использовать оптическое волокно с лучшими оптическими характеристиками и стремиться делать меньшее число пассивных сухих соединительных стыков, в которых имеет место значительное затухание 0,5-0,7дБ/стык, а также производя высококачественную сварку волокон, что особенно важно в случае одномодового волокна. Для нормальной работы сети FDDI полное затухание в кабельной системе не должно превышать допустимого по бюджету. Отметим, что оборудование FDDI ряда фирм-производителей, s частности NBase-Fibronics, имеет более высокие характеристики, нежели установленные стандартом PMD.

** Ограничение снизу для одномодового волокна вызвано невозможностью различить битовый ноль в принимаемом сигнале от единицы, В том случав, если расстояние не достаточно велико, чтобы обеспечить требуемое затухание в 10 дБ, следует использовать специальные аттенюаторы, или аттенюаторные МЮ-соединители.

Рис. 6.10. Функция определения сигнала на входе PMD