Podwarstwa MAC (warstwa łącza)

Warstwa ta pracuje w podobny sposób jak warstwy MAC obsługujące technologie Ethernet 100 Mb/s i 1 Gb/s. Warstwa MAC 10 Gb/s używa takiego samego modelu adresowania kart sieciowych i ramek, mających taki sam format, z tym wszakże wyjątkiem, iż obsługuje wyłącznie jeden tryb transmisji - pełny dupleks. Sieci Ethernet 10 Gb/s nie będą przesyłać pakietów w trybie półdupleksu.

Stacje podłączone do jednej z poprzednich wersji sieci Ethernet mogły współdzielić medium, wykorzystując mechanizm znany pod nazwą Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect (CSMA/CD - system wielodostępu ze śledzeniem częstotliwości nośnej i wykrywaniem kolizji). Wielu użytkowników sieci komputerowych myśli, że Ethernet i protokół CSMA/CD to nierozłączne elementy. Otóż nie. Ethernet może istnieć bez półdupleksu.

Praca w trybie półdupleksu ma tę wadę, że łącza oparte na tym protokole nie mogą mieć większych długości (wiąże się to z tym, że trzeba tu wykrywać kolizje, co przy dłuższych łączach nie jest technicznie możliwe). W przypadku Ethernetu 1 Gb/s (który może pracować w trybie półdupleksu, ponieważ wykorzystuje protokół CSMA/CD) zdecydowano się zastosować technikę rozszerzania nośnej. Następuje to wtedy, gdy dane wstawione do ramki zajmują mniej niż 512 bajtów, a ramka musi mieć taką sumą długość jak ramki 10 i 100 Mb/s, po to, aby można było wykrywać kolizje. W sieciach 10 Gb/s nie ma wykrywania kolizji ani protokołu CSMA/CD i nie ma takiego problemu. Warstwa MAC nie musi rozszerzać ramek (chodzi o ich wielkość), a łącze może mieć długość nawet kilkudziesięciu kilometrów, jeśli tylko zastosowana technika transmitowania danych pozwala na to. Ramki MAC mogą mieć w przypadku sieci 10 Gb/s długość tylko 64 bajtów i nie trzeba tu już rozszerzać nośnej (rys. 3a i 3b).

W obszarze warstwy fizycznej Ethernet 10 Gb/s można rozróżnić następujące podwarstwy, licząc od góry, czyli od pierwszej podwarstwy występującej po podwarstwie MAC: MII (Media Independent Interface), PSC (Physical Coding Sublayer), PMA (Physical Medium Attachment), PMD (Physical Medium Dependent), no i wreszcie MDI (Medium Dependent Interface). MDI to po prostu konektor łączący medium z podwarstwą PMD.

Podwarstwy tworzące warstwę fizyczną

MDI – Media Independent Interface

Podwarstwa MDI pełni rolę interfejsu sprzęgającego warstwę MAC (warstwa łącza) z warstwą fizyczną. MDI izoluje warstwę MAC od warstwy fizycznej, tak aby ta pierwsza mogła obsługiwać różne wersje warstwy fizycznej (czyli LAN PHY i WAN PHY).

PCS – Physical Coding Sublayer

Podwarstwa PCS odpowiada za kodowanie i dekodowanie strumieni danych przesyłanych do warstwy MAC i odbieranych z niej. To właśnie w obszarze tej podwarstwy jest wykonywane odpowiednie kodowanie danych, decydujące o tym, czy mamy do czynienia z warstwą fizyczną LAN czy też z warstwą fizyczną WAN.

PMA – Physical Medium Attachment

Podwarstwa PMA odpowiada za odpowiednie formowanie (szeregowanie) poszczególnych grup sygnałów, tak aby przybrały postać strumienia bitów zrozumiałego dla urządzenia warstwy fizycznej obsługującego transmisję szeregową. Podwarstwa ta zawiera też mechanizm odpowiedzialny za synchronizowanie przysyłanych sygnałów.

PMD – Physical Medium Dependent

Podwarstwa PMD odpowiada za transmitowanie sygnałów. Typowa podwarstwa PMD zawiera wzmacniacz, modulator i układ, który kształtuje w odpowiedni sposób sygnały. Różne typy podwarstw PMD obsługują różne media. Można jeszcze wspomnieć o ostatnim stopniu, to jest o MDI (Media Dependent Interface). Pod nazwą tą kryją się konektory przystosowane do obsługiwania różnego rodzaju mediów.

Warstwa fizyczna – architektura szeregowa i równoległa

W przypadku sieci 10 Gb/s są proponowane dla tej warstwy dwa rozwiązania: tzw. szeregowe i równoległe. Rozwiązanie szeregowe jest oparte na jednym szybko pracującym bloku 10 Gb/s (składającym się z podwarstw PCS/PMA/ PMD), podczas gdy rozwiązanie równoległe używa wielu takich bloków, każdy pracujący z mniejszą szybkością niż docelowa 10 Gb/s.

Implementacja szeregowa

W implementacji szeregowej (rys. 4) mamy do czynienia z jednym kanałem fizycznym, który przesyła dane z pełną szybkością 10 Gb/s. W modelu tym podwarstwa MAC przesyła słowo po słowie do modułu PCS. Moduł ten koduje dane zgodnie z wcześniej opracowanym algorytmem szyfrowania i tak zaszyfrowane sygnały przekazuje modułowi PMA. Z kolei moduł PMA szereguje sygnały i wysyła je do modułu PMD, który komunikuje się bezpośrednio ze światłowodem pracującym z szybkością 10 Gb/s.