说到PCS子层,这个话题涉及到以太网的帧格式。除了数据帧本身,每个数据帧之前有8个字节的前导码,两个数据帧之间还有最少96 比特时间的的帧间隔。
这样看起来似乎很清楚,链路空闲96 比特时间之后,一旦出现8个字节的前导码,后面就是数据帧,数据帧后面链路又变为空闲状态。但是,从百兆以太网开始,帧间隔期间链路并不是真正的空闲,而是需要一直传送IDLE信号。这样,链路上始终都有连续的信号(这里暂不考虑EEE功能)。这种情况下,要想分辨数据帧的起始和结束位置,就不太现实了。
百兆以太网的PCS子层,引入了4B/5B编码机制。按照4B/5B的编码规则,接收端可以很容易地解析数据帧。简单来讲,4B/5B编码把每4个比特转换成5个比特。5个比特位有32种组合,其中16种组合用来表示4比特对应的0到15这16个数值,剩余的16种组合就可以用作控制码。这样,数据码和控制码就可以区分开了。http://cafe007.blog.51cto.com/
下面看一下百兆以太网编码前后的对比,就很容易理解PCS子层所做的工作。通常所理解的数据帧格式如下:
经过4B/5B编码之后,变成了下面的码流:
上图中,出现了/I/,/J/,/K/,/T/,/R/这些符号。这些符号对应着4B/5B编码中的控制码,其中/J/和/K/码位于前导码的第一个字节的位置,而/T/和/R/码则占据了帧间隔的8比特时间。百兆以太网共有7种控制码,汇总如下:
控制码 | 编码 | 说明 |
/I/码 | 11111 | 对应Idle码流 |
/J/码 | 11000 | 用于标识数据帧的起始位置,和/K/码总是成对出现。 |
/K/码 | 10001 | 同上 |
/T/码 | 01101 | 用于标识数据帧的结束位置,和/R/码总是成对出现。 /T/和/R/码紧邻数据帧的FCS域,占用8个比特时间的帧间隔。 |
/R/码 | 00111 | 同上 |
/H/码 | 00100 | Transmit Error; used to force signaling errors |
/P/码 | 00000 | SLEEP,用于EEE功能;其他情况下,为无效编码。 |
不同类型的以太网使用的PCS子层不尽相同,采用的编码机制也不同,例如:1000BASE-X以太网使用了8B/10B编码,10GBASE-R以太网使用了64B/66B编码。这些编码机制的具体实现方式,笔者无法在此一一分析,但是PCS编码的思想应该是类似的。
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