Ji°φ Peterka

ZaΦn∞me nejprve rekapitulacφ zadßnφ, kterΘ m∞li p°ed sebou auto°i p∙vodnφho Ethernetu: toto zadßnφ po₧adovalo vytvo°it takovou technologii, kterß by vychßzela vst°φc äpoΦφtaΦov²m" p°enos∙m typu p°enosu Φi sdφlenφ soubor∙, p°enosu elektronickΘ poÜty a vzdßlenΘmu p°ihlaÜovßnφ, a p°itom souΦasn∞ byla i dostateΦn∞ robustnφ, jednoduchß na implementaci, a v neposlednφ °ad∞ i lacinß. Auto°i p°itom vychßzeli z p°edpokladu, ₧e zßt∞₧ sφt∞ bude spφÜe menÜφ ne₧ v∞tÜφ (vzhledem k jejφ celkovΘ p°enosovΘ kapacit∞), a proto se soust°edili na ävhodnΘ" chovßnφ Ethernetu prßv∞ p°i t∞chto menÜφch zßt∞₧φch. Co nebylo po autorech Ethernetu po₧adovßno, a to je dobrΘ si zd∙raznit, je äzaruΦenΘ" chovßnφ p°enosov²ch mechanism∙, v tom smyslu ₧e by dokßzaly garantovat urΦitΘ vlastnosti, aspekty Φi p°φmo parametry p°enosu. Mφsto toho Ethernet funguje na pravd∞podobnostnφm principu, a ka₧dΘmu uzlu je schopen poskytnout po₧adovanΘ mo₧nosti p°enosu jen s urΦitou pravd∞podobnostφ, nikoli se stoprocentnφ jistotou - dφky Φemu₧ sßm Ethernet m∙₧e b²t velmi jednoduch² a p°i ni₧Üφch zßt∞₧φch i velmi efektivnφ.

Ethernet a p°enosy v reßlnΘm Φase

Rozeberme si nynφ podrobn∞ji n∞kterΘ d∙sledky samotnΘ podstaty Ethernetu: skuteΦnost, ₧e jeho p°φstupovß metoda CSMA/CD vyu₧φvß ke svΘmu fungovßnφ nßhodn² prvek, v praxi znamenß, ₧e ₧ßdn² uzel nemß stoprocentn∞ zaruΦeno, ₧e v∙bec n∞kdy zφskß prßvo vysφlat (by¥ v praxi je pravd∞podobnost ne·sp∞chu opravdu hodn∞ malß). Tφm spφÜe pak ₧ßdn² uzel nemß zaruΦeno, ₧e se dostane k vysφlßnφ nejpozd∞ji za urΦitou konkrΘtnφ dobu.

Nynφ si ale p°edstavme takovΘ p°enosy, kterΘ jsou citlivΘ na ΦasovΘ zßvislosti - nap°φklad p°enosy digitalizovanΘho zvuku, obrazu apod. Po₧adavky t∞chto aplikacφ jsou diametrßln∞ odliÜnΘ od po₧adavk∙ t∞ch slu₧eb, kterΘ byly uva₧ovßny v zadßnφ autor∙m Ethernetu, a kter²m bylo po₧adovßno vyhov∞t. Nap°φklad p°i p°enosu soubor∙ nejsou nepravidelnosti v Φasov²ch odstupem mezi jednotliv²mi Φßstmi p°enßÜen²ch dat Ethernetu relevantnφ, zatφmco p°i p°enosu ä₧ivΘho" obrazu Φi zvuku jsou naopak nejkritiΦt∞jÜφm mφstem. Jestli₧e ale Ethernet nedokß₧e garantovat prßvo odvysφlat cokoli v p°edem zadanΘm Φase, pak nedokß₧e garantovat ani pravidelnΘ doruΦovßnφ jednotliv²ch Φßstφ dat, kterΘ p°edstavujφ Φßsti probφhajφcφho hovoru, videosekvence apod. Nap°φklad prßv∞ u videosekvencφ lze nejlΘpe demonstrovat praktick² efekt skuteΦnosti, ₧e Ethernet nedokß₧e garantovat pravideln² p°φsun nov²ch dat: budou-li jednotlivΘ Φßsti dat p°edstavovat nap°φklad jednotlivΘ snφmky, a budou-li dochßzet s nepravideln²mi Φasov²mi odstupy mezi sebou, jejich zobrazovßnφ by bylo obdobnΘ promφtßnφ na promφtaΦce, kterΘ neustßle (a nßhodn∞) kolφsß rychlost posunu filmovΘho pßsu. Na to by se asi neÜlo dφvat.

Prßv∞ v tomto smyslu je Ethernet nevhodn² pro p°enosy ä v reßlnΘm Φase", kterΘ jsou citlivΘ na pravidelnost doruΦovßnφ dat.

Motivace pro izochronnφ Ethernet

Ve sv∞t∞ poΦφtaΦ∙ se ale stßle vφce rozmßhajφ takovΘ aplikace, kterΘ majφ charakter äreßlnΘho Φasu" - jsou to zejmΘna nejr∙zn∞jÜφ multimedißlnφ aplikace, typu videokonferencφ, video on demand, InternetovΘho telefonovßnφ apod., a pot°eba jejich podpory je Φφm dßl tφm nalΘhav∞jÜφ. Obecn∞ p°itom platφ, ₧e äp∙vodnφm" poΦφtaΦov²m aplikacφm typu p°enosu soubor∙ vyhovujφ p°enosovΘ technologie na principu p°epojovßnφ paket∙ (mezi kterΘ pat°φ i Ethernet), zatφmco vst°φc aplikacφm charakteru äreßlnΘho Φasu" nejlΘpe vychßzφ pro zm∞nu p°enosovΘ technologie fungujφcφ na principu p°epojovßnφ okruh∙. Zkombinovat v²hody obou dvou variant p°enosov²ch technologiφ se pokusila technologie ATM (Asynchronous Transfer Mode), a to velmi v²razn²m zmenÜenφm velikosti p°enßÜen²ch paket∙ (a₧ na velmi malΘ bu≥ky, kter²ch je sice hodn∞, ale jsou schopnΘ pojmout pouh²ch 48 byt∙ u₧iteΦn²ch dat).

Technologie izochronnφho Ethernetu p°edstavuje jinΘ mo₧nΘ °eÜenφ toho, jak skloubit v²hody obou sv∞t∙. D∞lß to tak, ₧e z ka₧dΘho sv∞ta si zvolφ jednu ji₧ existujφcφ a dob°e zavedenou technologii, a nechß je koexistovat vedle sebe äna jednom drßt∞". KonkrΘtn∞ jde o äklasick²" desetimegabitov² Ethernet se vÜemi jeho vlastnostmi, a o technologii ISDN, kterou lze pova₧ovat za technologii fungujφcφ na principu p°epojovßnφ okruh∙. Prßv∞ od nφ takΘ pochßzφ p°φvlastek äizochronnφ", znamenajφcφ äse stejn²m Φasovßnφm": jednotlivΘ kanßly ISDN, p∙vodn∞ vyvinutΘ pro p°enos telefonnφho hovoru v digitßlnφ podob∞, jsou schopnΘ p°enßÜet data v p°esn∞ danΘm rytmu (taktu).

Podstata izochronnφho Ethernetu

P°edstava izochronnφho Ethernetu

Izochronnφ Ethernet si tedy lze p°edstavit jako soub∞₧nΘ provozovßnφ klasickΘho Ethernetu a technologie ISDN na jednΘ p°enosovΘ infrastruktu°e, kterß je v zßsad∞ shodnß s rozvody na bßzi kroucenΘ dvoulinky (a ze kterΘ vychßzφ i standard 10BaseT). Rozdφl je vÜak v tom, ₧e se tato p°enosovß infrastruktura vyu₧φvß jinak - na principu ΦasovΘho multiplexu (kter² mß mnohem blφ₧e do sv∞ta ISDN) je rozd∞lena mezi jeden 10 Mbps kanßl pro pot°eby Ethernetu, a 96 kanßl∙ po 64 kbps ka₧d², kterΘ jsou vyu₧φvßny jako klasickΘ kanßly ISDN typu B (a dßle je zde jeÜt∞ jeden kanßl typu D, pro pot°eby °φzenφ, alias signalizace).

Pro u₧ivatele je podstatnΘ to, ₧e logicky jsou ob∞ p°enosovΘ technologie odd∞leny. Pro vyu₧itφ vÜech p°enosov²ch mo₧nostφ izochronnφho Ethernetu jsou zapot°ebφ specißlnφ sφ¥ovΘ karty do koncov²ch uzl∙, a stejn∞ tak musφ b²t specifickΘ i p°epojovacφ uzly, oznaΦovanΘ jako äIso-Ethernet Access Unit (zkratkou AU, fungujφcφ z pohledu Ethernetu jako b∞₧nΘ opakovaΦe, a z pohledu ISDN jako ·st°edny). Z∙stat beze zm∞ny oproti klasickΘmu Ethernetu vÜak m∙₧e celß kabelß₧ (ovÜem jen tehdy, jde-li o kabelß₧ na kroucenΘ dvoulince).

D∙le₧itß je p°itom skuteΦnost, ₧e k jednotkßm AU (Access Units) mohou b²t p°ipojovßna i za°φzenφ, uzp∙sobenß jen pro äklasick²" Ethernet dle standardu 10BaseT (samoz°ejm∞ s tφm, ₧e nemohou vyu₧φvat p°enosov²ch slu₧eb ISDN). TakΘ dφky tomu je mo₧n² postupn² p°echod z klasickΘho Ethernetu na Ethernet izochronnφ, a nenφ nutnΘ jej °eÜit skokem.

Kde se vzalo 6 Mbps navφc?

SeΦteme-li p°enosovΘ rychlosti vÜech kanßl∙ v izochronnφm Ethernetu (10 Mbps na Ethernetov² kanßl, 96 kanßl∙ B ß 64 kbps a 1 kanßl D ß 64 kbps, dostaneme se p°es hranici 16 Mbps na kabelß₧i, ze kterΘ klasick² Ethernet dokßzal ävy₧dφmat" jen 10 Mbps. Odkud se vzalo dalÜφch 6 Mbps?

Vysv∞tlenφ lze najφt ve faktu, ₧e klasick² Ethernet vyu₧φvß dostupnou Üφ°ku p°enosovΘho pßsma jen na 50 procent: na ka₧d² datov² bit spot°ebovßvß dv∞ zm∞ny p°enßÜenΘho signßlu (jedna zm∞na p°edstavuje vlastnφ datov² bit, zatφmco druhß odpovφdß Φasovßnφ). KonkrΘtnφ zp∙sob k≤dovßnφ je p°itom oznaΦovßn jako tzv. k≤dovßnφ Manchester. K≤dovßnφ, pou₧φvanΘ v izochronnφm Ethernetu, ji₧ tak ne·spornΘ nenφ: jde o k≤dovßnφ NRZI (non-return to zero inverted), kterΘ vystaΦφ s jednou zm∞nou na jeden datov² bit. Pot°ebnΘ Φasovßnφ je pak do p°enßÜen²ch bit∙ äzamφchßno" tak, ₧e ke ka₧d²m Φty°em datov²m bit∙ je p°idßvßn jeden dalÜφ re₧ijnφ bit (jde o k≤dovßnφ oznaΦovanΘ jako 4B/5B). Efektivnost vyu₧itφ dostupnΘ p°enosovΘ kapacity (p°esn∞ji: Üφ°ky p°enosovΘho pßsma) tφm stoupß a₧ na 80 procent, a prßv∞ to vysv∞tluje zmφn∞n²ch vφce ne₧ 16 Mbps.

DalÜφ motivace pro izochronnφ Ethernet

Izochronnφ Ethernet byl standardizovßn v rßmci pracovnφ skupiny 802 spoleΦnosti IEEE, ovÜem nikoli podskupinou 3 (resp. 802.3), kterß se zab²vß Ethernetem, ale samostatnou pracovnφ podskupinou 802.9 (jako standard IEEE 802.9a). Jeho vznik byl z°ejm∞ motivovßn takΘ snahou poskytnout jednotnΘ p°enosovΘ prost°edφ v sφtφch LAN i WAN (na bßzi ISDN), a souΦasn∞ s tφm p°isp∞t i k °eÜenφ problΘmu tzv. poslednφ mφle - neboli pot°eby rozvΘst p°enosovΘ technologie z prost°edφ rozlehl²ch sφtφ (ISDN) a₧ k jednotliv²m koncov²m uzl∙m.