Специфичности, захтеви, и спецификације Broadr reach Специфичности, захтеви, и спецификације

Циљеви Након завршетка овог предавања имаћете: Боље разумевање BroadR Reach магистрала: Главне карактеристике Детаљан преглед физичког слоја: остали слојеви непромењени Толеранције без којих не би могло Преглед механизама за уштеду енергије: Сегментирање мреже Динамичко успављивање

Преглед Шта смо радили: Овај час: BroadR Reach Етернет – основа интернета и претендент за ауто индустрију Детерминистички етернет – корак ближе ауто индустрији Овај час: BroadR Reach Преглед, карактеристике, побољшања Физички слој: опсези, модулација, кодовање линије, робусност сигнала Енергетска ефикасност: динамички, интелигентно и брзо гашење делова мреже

УВОД Мотивација Преглед Употреба

BroadR REACH мотивација Потреба за 100 Mbs преко UTP Направити померај у Ethernet технологији за аутомобиле Задржати генерички приступ и проширивост Мењати само физички слој остало оставити ЕМК и ЕСП Мањи домет (до 15 m) Подршка за аутомобилске утичнице

BroadR REACH ПРЕГЛЕД Унапређење Ethernet: оптимизован само PHY, остатак транспарентан Пружање 100Mbs преко неоклопљене упарене парице Уштеда у цени, смањена тежина Аутомобилски ниво ЕМК Повећан домет и пропусна моћ Флексибилност: подршка за разне медијуме

Еволуција

Стандардизација

BroadR REACH Употреба Напредни системи за помоћ возачу Камере Радари Лидари Информације/забава Мрежна окосница

PHY:Физички слој Изазови Иновација Перформансе Ожичења Толеранције

Физички изазови ауто индустрија Унутрашњи извори шума и пресликавања Залутало преслушавање између линија у пакету (без поништавања) Спољње сметње (нпр. бежични сигнал)

Сигнали и опсези UTP Препоручено користити узак основни опсег Губици при уметању (insertion loss) расту са фреквенцијом Недостаци се погоршавају са фреквенцијом Преслушавање, губици при рефлексији (return loss) Отпорност се смањује са фреквенцијом Маргине, емисије, … Препорука да се смањи пропусни опсег Повећати доступан капацитет канала Олакшање ЕМК и перформансе су критични Сигнали на више нивоа (Equalization, Echo Canceller) Компромис између отпорности и емисије Прилагодити сигнале физичком медијуму

ПРимер избора сигнала Модулација и кодовање линије: PAM-4 + LDPC Систем пребацује очекивања:20 dB маргина

Иновација

Ефикасност Постигнут циљ: 100 Mbs Преполовљен потребан пропусни опсег (27 MHz) Преполовљен број жица Смањене емисије, повећана отпорност PSD (Power Spectral Density): значајно смањење – узак појас

EMK “прљање“ спектра Fast Ethernet фреквентни спектар смета радио FM-опсегу BroadR-Reach кодовање дозвољава да се спектар ограничи испод 70 MHz

Унапређење SerDes, 10BASE-T, 100BASE-TX: Парица по смеру Најмање 2 парице (4 жице) за дуплекс BroadR Reach PHY, 1000BASE-T, 10GBASE-T> Дуплекс са једном парицом

мањи број компоненти

BroadR REACH Техничке карактеристике Домет зависи од примене и медијума: могућа повећања на уштрб пропусне моћи Велика напонска маргина: могуће је смањинти зарад боље заштите од сметњи

РЕЗУЛТАТИ ЕМК Побољшане перформансе: Тестирања: Напредна обрада сигнала PAM-3 за високу отпорност од шума Тестирања: CISPR 25: Class 5 са додатном маргином Stripline Emission: задовољава произвољне границе ISO 11452-4 2005: отпорност дуплекс преноса на 100Mbs

ЕТЕРНЕТ Физички слој

Физички слој преглед Флексибилност Транспарентност изнад MAC MII сучеља (Medium Independent Interface) Виши слојеви су изоловани од детаља физичког слоја Независно од медијума: UTP copper, STP copper, fiber, coax, POF, etc. Независност од физичког слоја кроз PMD - Physical Medium Dependent 100BASE-TX, 100BASE-T2, 100BASE-T4, 100BASE-FX, or 100 Mbps BroadR-Reach Ethernet Јефтиније (мање жице, лакше и тање) него код MOST или LVDS

BR-PCS BR - Physical Coding Sublayer Прилагођавање сигнала медијуму Оптимизација: отпорност, разноврсност, уклањање DC

BR-PCS ЕТАПЕ Каскадни процес обраде и прилагођавања сигнала Најпре се преко MII сучеља добије ток четвртки (бита) 4B3B претварање: Претварање тока у фреквентном домену: 4-бита@25 MHz у 3-бита@33 MHz такту Шифровање (енг. scrambling): уравнотежавање, усклађивање такта Мапирање сигнала 3B2T: Претварају се ниске од 3 бита у тернарне симболе Преплитање 2-D у 1-D (енг. Interleaving) Више (2) токова података се „замеша“ и направи серијски излаз @66 MHz такт Исправљање рафалних грешака Излаз и са грешком се лако претпостави Претварање напона: серијски излаз на 3 нивоа (+1, 0, -1) се прилагођава медијуму

МАпирање сигнала S(Е)SD: Start(End)-of-Stream Delimiter

4B3B претварање

Преплитање Користе се 2 различите секвенце тернарних симбола: (TAn, TBn) or (TBn, TAn) Међусобни редослед секвенци је битан Усклађивање примопредаје. Податке прати ESD, затим IDLE, онда SSD, и на крају DATA Двострука брзина у односу на претходну етапу Пример:

BR-PMA BR - Physical Media Attachment Сучеље између прилагођавања сигнала и самог медијума Улога: претварање напонских нивоа у енкодован сигнал и обрнуто PAM3 (3-level Pulse Amplitude Modulation): три дискретна нивоа [-1, 0, +1] вредности зависе од медијума

BR-PCF BR - PHY Control Function Улога: контролише успоставу везе између 2 уређаја контролише сигнализацију: размена или мировање (BR-PCS) Не постоји аутоматизам Улоге (руководилац и зависни) уређаја се додељују: према хардверским подешавањима претходним контролним подешавањима

ТОЛЕРАНЦИЈЕ

Напонскo пропадање Output voltage droop Настаје при оптерећивању магистрале Вредност: 100*(Vd/Vpk) Рачуна се 500 ns од проласка кроз 0 Толеранција: мање од 26.9%. Важи за позитивне и негативне

Карактеристична импеданса и терминирање Карактеристична импеданса и терминирање Вредност: 100 Ω Толеранција: карактеристична импеданса кабла: +/-10% терминатор (оптерећење): ± 1%

BER/кашњење/учестаност BER: bit error ratio толеранција 10-10 Кашњење: слање: од MII до UTP: 240 ns пријем: од UTP до MII: 780 ns. Учестаност према излазу: 66MHz ± 100 ppm

Губици прилагођења Insertion Loss Укључује губитке у самом UTP, ожичењу уређаја и прикључку Додатни губици се посебно дефинишу: нпр. чок (енг. choke), нископропусни филтер Рачунају се на референтни 15 m UTP < 1.0 dB at f = 1 MHz < 2.6 dB at f = 10 MHz < 4.9 dB at f = 33 MHz < 7.2 dB at f = 66 MHz

Амбијентални шум Врсте шума: Ехо: Позадински шум: FEXT or NEXT: последица дељеног дуплекс медијума и нехомогености импедансе Технике за поништавање еха доводе BER на циљни ниво Позадински шум: последица термичког шума: -140 dBm/Hz Није критично због довољне маргине на 15m UTP FEXT or NEXT: унакрсно пресликавање са улаза на улаз/излаз Не постоји независно али уколико се пакује више парица заједно може наступити Ограничење на 6 парова UTP: (dB) > 31.5 – 10*log10 (f/100)

Линијски сегмент Потребни и довољни елементи: UTP 15 m 2 х линијска прикључка 2 х крајња прикључка

Топологија Повезивање Линијски сегменти

топологијЕ преглед ауто стандарда

ТОПОлогија Broadr REach Звезда Централна тачка: комутатор Крајни уређаји: тачка на тачку Свака веза: 100% доступне пропусне моћиSwitches Принцип: LAN

Руководилац Подређени Сваки пар уређаја чини везу у којој се морају установити улоге Улоге (руководилац и подређени) су потребне због усклађивања времена Подразумевана улога након гашења или поновног покретања: подређени Софтвер за управљаље може да подеси улогу руководиоца Подешавање: 802.3-2012 Auto-Negotiation process – предуго траје BR: присилна додела зависно од физичког положаја после гашења Централном уређају се подеси улога руководиоца Парнер се сам врати у подразумевану улогу подређеног

Напредни механизми

функционалности Енергетски ефикасан рад Оптимизован за строге захтеве: ЕМК и отпорност на шум Омогућава значајне уштеде током периода неактивности Напајање преко BroadR-Reach Ethernet Мешовито: подаци и напајање преко заједничког UTP Рационално и лагано решење | нестандардизовано Наменско: IEEE стандард за Power over Ethernet 1PPoDL, одобрено од CFI

Напајање преко BR-Eth Додатне погодности Цена: уштеда на ожичењу, прикључцима, простору Безбедност и поузданост: Мање жица, мање проблема (отказивања и корозија) Могућност управљања гашењем Симултана провера кабла и интегритета везе

НаПАЈАЊЕ преко BR-Eth ПРИМЕР Модули као камере се лако напајају преко PoE Могућност селективног паљења и гашења Могућност надгледања потрошње и заштита од преоптерећења

Енергетска ефикасност Сегментиране мреже

Сегментирана мрежа Концепт: Могућност коришћења само потребног сегмента мреже у датом моменту Мања потрошња: мање горива и CO2 или већа аутономија батерије

Сегментирање мреже бирано буђење

Сегментирање мреже бирано буђење

Сегментирање мреже бирано буђење

Сегментирање мреже бирано буђење

Сегментирање мреже бирано буђење

Сегментирање мреже Глобално буђење са посебном линијом

Сегментирање мреже Глобално буђење са посебном линијом

Сегментирање мреже Глобално буђење са посебном линијом

Сегментирање мреже Глобално буђење са посебном линијом

Сегментирање мреже Глобално буђење са Eteрнеtom

Сегментирање мреже Глобално буђење са Eteрнеtom

Сегментирање мреже Глобално буђење са Eteрнеtom

Сегментирање мреже Глобално буђење са Eteрнеtom

Сегментирање мреже Глобално буђење са Eteрнеtom

Концепти буђења Поређење s

Глобално буђење са Eteрнеtom Омогућава сегментирање мреже Брзина: буђење чвора/групе за мање од 250 ms Потрошња: спавање троши мање од 10 μA по утичници Отворени стандард: примењиво и на Gigabit Ethernet Без промена у MAC слоју Буђење отпорно на сметње: без лажне узбуне

ПРОЦЕС буђења

ПРОЦЕС успављивања

Дијаграм стања режими напајања

закључци за понети Шта смо радили

Закључци BroadR Reach: главни претендент за аутомобилски Ethernet Фундаменталне промене на физичком слоју: робусно прилагођење сигнала Усаглашен са остатком слојева Топологија звезде: комутатор као у LAN Значајне уштеде енергије: паметно и брзо сегментирање мреже у лету