Computernetzwerke

Trellis-Code-Tabelle (Abbildung 2.41) zeigt, wie man sich die Bit-Umsetzung dabei vorstellen kann.
    Was diese Technik noch etwas komplizierter macht, ist die Tatsache, dass auf die Daten zusätzlich noch ein Scrambling angewendet wird. Die Daten werden gewissermaßen »zerwürfelt«, weil sie nicht gleichmäßig aus Nullen und Einsen bestehen, was schon dadurch passiert, dass die Lücken zwischen den Frames mit Idle- und Extension-Codes gefüllt werden müssen.
    Dies führt ohne Scrambling zu bestimmten Frequenzmaxima auf den Kabeln, also zu einer erhöhten Abstrahlung und damit zu Störungen. Außerdem ergibt sich dadurch auch ein unerwünschter Gleichspannungsanteil auf dem Kabel. Der Einsatz des Scrambling-Algorithmus, der auf Bit-Ebene arbeitet und daher keinen Einfluss auf die PHY-Cont-roller hat, führt zu einem gleichmäßigen Frequenzgemisch auf den Leitungen, und zwar unabhängig vom tatsächlichen Informationsinhalt der Datenpakete.
    2.10 Ethernet-Schichten und Frame-Formate
    Die Ethernet-Standards können zunächst den beiden unteren Schichten des OSI-Modells zugeordnet werden:
    ■ OSI-Schicht 1: Physikalische Schicht, Physical Layer, PHY
    ■ OSI-Schicht 2: Sicherungsschicht, Data Link Layer, LLC, MAC
    Die physikalische Schicht (PHYsical) repräsentiert die Ebene der Bitübertragung, was sich prinzipiell vom jeweiligen Medienanschluss ausgehend (MDI, Medium Dependant Interface) über die Bit-Codierung (vgl. Kapitel 2.9) bis hin zum Medium Independant Interface (MII) erstreckt. Ab hier spielen die Eigenheiten des jeweiligen medienabhängigen PHYs (z. B. Signalanpassung, Bit-Kodierung) keine Rolle mehr.

    Abbildung 2.41: Die Ethernet-Standards decken zwei Schichten des OSI-Modells ab.
    Der Übergang zur darüber folgenden OSI-Schicht (2) - dem Data Link Layer, der wiederum aus zwei Schichten (MAC, LLC) besteht - erfolgt mithilfe eines sogenannten Reconciliation Sublayer (RS) und bei 10Base mit Physical Layer Signaling (PLS). Die hier eingehenden Signale entsprechen denen des AUInterface (siehe Abschnitt 2.3.1), an das unterschiedliche Konverter und Transceiver angeschlossen werden können.
    Der Reconciliation Sublayer ist demgegenüber für die Umsetzung der (G)MII-Signale auf die MAC-Ebene vorgesehen. In umgekehrter Richtung wird natürlich ebenfalls eine Umsetzung ausgeführt, wie es auch bei den folgenden Prozessen der Fall ist, auch wenn es nicht explizit angegeben wird.
    Die Schicht Physical Medium Attachment (PMA) führt die Umsetzung der seriellen Daten in parallele (serialize/deserialize, SERDES) durch und entspricht bei 10 MBit/s der Funktion einer MAU (Media Attachment Unit, siehe Kapitel 2.2).
    Ab 100 MBit/s befindet sich zwischen MDI und PMA noch die Schicht Physical Medium Dependant (PMD), also eine Schicht, deren Funktion vom jeweiligen Medium abhängig ist und deren Signale sich auf das MDI beziehen. Die Aufgaben für Autonegotiation sowie CSMA/CD bei Halbduplex-Betrieb werden vom Physical Coding Sublayer (PCS) erledigt, wo auch die entsprechende Code-Umsetzung (4B/5B, 8B/10B, Trellis) stattfindet.
    Sowohl bei AUI als auch bei (G)MII handelt es sich um digitale Signale, wobei PLS mit der Manchester-Kodierung und RS mit der 4B/5B- bzw. 8B/10B- oder auch Trellis-Kodie-rung arbeitet, sodass hierfür unterschiedlich arbeitende Sublayer für die Anpassung an die Media Access Control-Ebene (MAC) notwendig sind.
    Das AUInterface wird üblicherweise nur von Einheiten für 10 MBit/s zur Verfügung gestellt, Buchsen für MII (100 MBit/s) gibt es eher selten, und für das Gigabit Medium Independant Interface (GMII) hat man erst gar keine Steckverbindung definiert, weil dies mit elektrischen Problemen einhergehen würde. Dies ist auch der Grund dafür, warum
    man bei Gigabit-Ethernet meist nur einen einzigen Chip auf einer Netzwerkkarte verwendet und nicht etwa zwei, die auch die elektrische und nicht nur die logische Trennung von PHY und MAC realisieren würden, wodurch ein bestimmter MAC-Chip für unterschiedliche PHY-Realisierungen verwendet werden könnte.
    Ethernet-Controller

    Übertrager (Transformer)
    Abbildung 2.42: Das Prinzip der in einem Chip kombinierten Ethernet-Komponenten
    Das GMII verwendet, wie in Kapitel 2.9.5 erläutert, die PAM5/Trellis-Kodierung, was eine Erweiterung der Signale gegenüber dem MII notwendig machte.
    Vereinfacht kann man sich die Pakete, die über (G)MII transportiert werden, so wie die Ethernet-Frames selbst vorstellen, wobei die Interfaces zum PHY spezielle