W przypadku standardu 802.3ae (Ethernet 10 Gb/s) uzyskanie takiej szybkości, (x 10 w porównaniu z Ethernetem 1 Gb/s) nie było wcale taką łatwą sprawą jakby mogło to się wydawać. Między warstwą MAC (Media Access Control) obsługującą sieci Ethernet 10, 100 i 1000 Mb/s i warstwą MAC obsługującą sieci Ethernet 10 Gb/s występują istotne różnice. Warstwa MAC obsługująca sieci Ethernet 10 Gb/s zawiera mechanizmy, dzięki którym dane są przesyłane z pełną szybkością 10 Gb/s. Aby było to możliwe, twórcy standardu 802.3ae opracowali trzy opcje.

Ethernet 10 Gb/s - nowe mechanizmy wprowadzone do warstwy MAC

W sieciach Ethernet pracujących z szybkościami 10, 100 i 1000 Mb/s warstwa MAC pracuje w sposób liniowy - dane są przez tę warstwę wysyłane i odbierane szeregowo razem ze wszystkimi początkowymi i końcowymi informacjami kontrolnymi zagnieżdżanymi w ramkach (informacje sterujące taktowaniem i synchronizacją). W sieciach Ethernet 10 Gb/s sprawa jest bardziej skomplikowana.

Zobacz również:

• W technologii ważna jest wolność wyboru
• WordPress 6.5 trafia na rynek. Oto 5 najważniejszych zmian
• Usługa Threads będzie wkrótce dostępna w wersji webowej

Poniższy rysunek jest w pliku 655jch.cdr

Aby uzyskać pełną przepustowość 10 Gb/s, grupa robocza IEEE zmieniła sposób w jaki warstwa MAC interpretuje sygnały sterujące transmisją danych.

Interpretując dane, warstwa MAC nie produkuje szeregowych strumieni, a pracuje zgodnie z zasadami obowiązującymi w interfejsach równoległych. Każda z dwóch ścieżek (wysyłająca i odbierająca dane) zawiera cztery tory, a cały strumień danych, składający się z oddzielnych bajtów, jest obsługiwany przez te cztery tory, ponumerowane od 0 do 3, zgodnie z algorytmem "round-robin". W ścieżce wysyłającej dane pierwszy bajt jest przypisywany do Toru 0, drugi bajt do Toru 1, trzeci bajt do Toru 2, czwarty bajt do Toru 3, piąty bajt do Toru 0, itd.

Odległość między ramkami Ethernet transmitowanymi w trybie potokowym wyznaczają tzw. pola separacji, które zawierają specjalne znaki oraz 12-bajtowy parametr IPG (Inter Packet Gap). Pola separacji określają minimalną szczelinę jaka musi wystąpić między transmitowanymi ramkami (czas zwłoki między pakietami).

Ponieważ warstwa MAC sieci Ethernet 10 Gb/s pracuje w trybie równoległym, trudno jest przewidzieć (jest to właściwie niemożliwe), do którego toru trafi ostatni bajt poprzedniego strumienia danych. Dlatego znalezienie bitu początkowego - a jest to konieczne celem zapewnienia właściwego taktowania i synchronizacji - jest tu utrudnione. Standard 802.3ae zawiera elegancki mechanizm, który pozwala rozwiązać ten problem: "początkowy znak kontrolny", czy też inaczej pierwszy bajt nowej ramki z danymi, jest tu zawsze przypisywany do Toru 0. Jednak rozwiązanie takie komplikuje sposób, w jaki warstwa MAC zawiaduje szczeliną IPG, co ma bezpośredni wpływ na wydajność połączenia. Grupa robocza IEEE rozwiązała ten problem opracowując trzy opcje pozwalające: 1) wypełniać (zwiększać), 2) zmniejszać lub 3) uśredniać "minimalną" długość IPG.

Zwiększanie długości IPG

Jeśli ostatni znak poprzedniego pakietu przypadnie na szczelinę nr 12 w 12-bajtowym parametrze IPG, warstwa MAC nie robi nic i zostawia 12-bajtowy minimalny parametr IPG, a pierwszy znak następnego pakietu jest przypisywany automatycznie do Pozycji A w Torze 0. Jeśli jednak ostatni znak poprzedniego pakietu przypadnie na inną pozycję, warstwa MAC dodaje do parametru IPG odpowiednią liczbę bajtów, tak aby początkowy znak następnego pakietu został przypisany do właściwego miejsca, czyli do Pozycji A w Torze 0. Uzyskujemy w ten sposób minimalny parametr IPG zawierający 12-15 bajtów (12-bajtowy minimalny parametr IPG plus dodatkowe wypełnienie).

Zwiększając długość IPG, tak iż zawiera on więcej niż 12 bajtów, zmniejszamy przepustowość łącza Ethernet 10 Gb/s o ok. 10 proc. - dokładna wartość zależy od wielkości pakietów.

Zmniejszanie długości IPG

Po dodaniu odpowiedniej liczby bajtów do parametru IPG (tak aby początkowy znak został przypisany do Pozycji A), warstwa MAC usuwa z IPG jego środkową część (pozbywając się zbędnych znaków). Dzięki takiemu zabiegowi parametr IPG ma długość 8-11 bajtów (12-bajtowe minimum plus wypełnienie i minus cztery zbędne bajty).

Zmniejszenie długości IPG (przez usunięcie z jego środkowej części zbędnych bajtów) powoduje, że przepustowość łącza Ethernet 10 Gb/s wzrasta o ok. 5 proc. - dokładna wartość zależy tu też od wielkości pakietów.

Uśrednianie IPG

Ta opcja jest mieszanką opcji 1 i 3. Jej twórcy zastosowali specjalny licznik (deficit idle counter), który śledzi liczbę dodawanych oraz usuwanych zbędnych bajtów (od 0 do 3 bajtów). W niektórych przypadkach warstwa MAC dodaje bajty, a w innych usuwa. Dlatego w dłuższym przedziale czasu w sieciach Ethernet 10 Gb/s parametr IPG ma średnią długość 12 bajtów.

Dzięki takiemu rozwiązaniu (średnia długość parametru IPG wynosi 12 bajtów) sieci Ethernet 10 Gb/s przesyłają pakiety ze pełną (100 proc.) szybkością przewidzianą dla tej technologii.