IEEE 1355
معيار IEEE 1355-1995 ، أو IEC 14575 ، أو ISO 14575 هو معيار اتصالات البيانات للربط البيني غير المتجانس (HIC).
IEC 14575 هو نظام ربط تسلسلي منخفض التكلفة ومنخفض زمن الوصول وقابل للتوسع، وكان مخصصًا في الأصل للاتصال بين أعداد كبيرة من أجهزة الكمبيوتر غير المكلفة.
يفتقر معيار IEC 14575 إلى العديد من تعقيدات شبكات البيانات الأخرى. وقد حدد المعيار عدة أنواع مختلفة من وسائط النقل (بما في ذلك الأسلاك والألياف الضوئية) لتلبية تطبيقات متنوعة.
بما أن منطق الشبكة عالي المستوى متوافق، فمن الممكن استخدام محولات إلكترونية منخفضة التكلفة. يُستخدم معيار IEEE 1355 بشكل شائع في المختبرات العلمية. ومن بين الجهات الداعمة له مختبرات كبيرة، مثل سيرن ، ووكالات علمية.
فعلى سبيل المثال، تدعو وكالة الفضاء الأوروبية إلى معيار مشتق يسمى SpaceWire .
الأهداف
صُمم هذا البروتوكول لشبكة تبديل بسيطة ومنخفضة التكلفة تتكون من روابط مباشرة . تُرسل هذه الشبكة حزم بيانات متغيرة الطول بكفاءة عالية وبسرعة فائقة، حيث تستخدم توجيه الحزم عبر تقنية "التوجيه النفقي" . على عكس شبكات Token Ring أو غيرها من الشبكات المحلية (LAN) ذات المواصفات المماثلة، فإن معيار IEEE 1355 قابل للتوسع لأكثر من ألف عقدة دون الحاجة إلى سرعات نقل بيانات أعلى. صُممت هذه الشبكة لنقل البيانات من أنواع أخرى من الشبكات، ولا سيما بروتوكول الإنترنت (IP) وتقنية وضع النقل غير المتزامن (ATM)، ولكنها لا تعتمد على بروتوكولات أخرى لنقل البيانات أو التبديل. في هذا، تُشبه تقنية تبديل الملصقات متعددة البروتوكولات (MPLS).
كان لمعيار IEEE 1355 أهدافٌ مثل Futurebus ومشتقاته Scalable Coherent Interface (SCI) و InfiniBand . كما أن نظام توجيه الحزم في IEEE 1355 مشابهٌ لنظام VPLS ، ويستخدم نظامًا لتصنيف الحزم مشابهًا لنظام MPLS.
يحقق معيار IEEE 1355 أهدافه التصميمية باستخدام إلكترونيات رقمية بسيطة نسبيًا وبرمجيات قليلة جدًا. هذه البساطة محل تقدير من قبل العديد من المهندسين والعلماء. يقول بول ووكر (انظر الروابط ) إنه عند تطبيق هذا المعيار على مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA )، فإنه يستهلك حوالي ثلث موارد الأجهزة التي يستهلكها منفذ UART (منفذ تسلسلي قياسي) ، ويوفر سعة نقل بيانات أكبر بمئة ضعف، مع إمكانية تنفيذ شبكة تبديل كاملة وسهولة أكبر في البرمجة.
تاريخيًا، اشتق معيار IEEE 1355 من شبكات الاتصال التسلسلي غير المتزامنة التي طُوّرت لواجهات البيانات التسلسلية المدمجة في شريحة Transputer طراز T9000. [ 1 ] كان Transputer معالجًا دقيقًا طُوّر لتنفيذ الحوسبة المتوازية بتكلفة منخفضة. نتج معيار IEEE 1355 عن محاولة الحفاظ على بساطة شبكة بيانات Transputer الاستثنائية. يجعل نظام ترميز نبضات البيانات هذا الروابط ذاتية التوقيت، وقادرة على التكيف تلقائيًا مع السرعات المختلفة. حصلت شركة Inmos على براءة اختراع لهذا النظام تحت رقم براءة الاختراع البريطانية 9011700.3، البند 16 (ترميز DS-Link على مستوى البت)، وفي عام 1991 تحت رقم براءة الاختراع الأمريكية 5341371، [ 2 ] البند 16. انتهت صلاحية براءة الاختراع في عام 2011.
يستخدم
استُلهمت تقنية SpaceWire من معيار IEEE 1355 ، وتُستخدم أحيانًا لتوصيل البيانات الرقمية بين الأجهزة العلمية ووحدات التحكم وأنظمة التسجيل. يُستخدم معيار IEEE 1355 في الأجهزة العلمية لسهولة برمجته وقدرته على إدارة معظم العمليات تلقائيًا دون الحاجة إلى برامج معقدة تعمل في الوقت الفعلي.
يتضمن معيار IEEE 1355 تعريفًا لوسائط الشبكات الرخيصة والسريعة وقصيرة المدى، والمخصصة لتكون البروتوكولات الداخلية للأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك معدات تبديل وتوجيه الشبكات. كما يتضمن بروتوكولات الشبكات متوسطة وطويلة المدى، والمخصصة للشبكات المحلية والشبكات واسعة النطاق .
صُمم معيار IEEE 1355 للاستخدام من نقطة إلى نقطة. ولذلك، يمكن أن يحل محل الاستخدام الأكثر شيوعًا لتقنية الإيثرنت ، إذا استخدم تقنيات إشارة مكافئة (مثل الإشارة التفاضلية منخفضة الجهد ). [ 3 ]
قد يكون معيار IEEE 1355 مناسبًا للأجهزة الرقمية الاستهلاكية. يتميز هذا البروتوكول ببساطته مقارنةً ببروتوكولات USB و FireWire و PCI وغيرها من البروتوكولات الاستهلاكية . هذه البساطة تُسهم في خفض تكلفة المعدات وتعزيز موثوقيتها. لا يُحدد معيار IEEE 1355 أي معاملات على مستوى الرسائل، لذا يجب تحديدها في معايير إضافية.
تم إنشاء منصة اختبار مكونة من 1024 عقدة تُسمى "ماكراميه" في أوروبا عام 1997. [ 4 ] وقد قدم الباحثون الذين قاموا بقياس أداء وموثوقية منصة اختبار "ماكراميه" مدخلات مفيدة للفريق العامل الذي وضع المعيار. [ 5 ]
ما هو
رُعيت أعمال معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات من قِبل لجنة معايير بنية ناقل البيانات كجزء من مبادرة أنظمة المعالجات الدقيقة المفتوحة. ترأس المجموعة كولين ويتبي-ستريفنز، وشارك في رئاستها رولاند ماربوت، وكان أندرو كوفلر المحرر. اعتُمد المعيار في 21 سبتمبر 1995 كمعيار IEEE للوصلات غير المتجانسة (HIC) (وصلات تسلسلية قابلة للتوسع ومنخفضة التكلفة وزمن الاستجابة لبناء أنظمة متوازية)، ونُشر تحت اسم IEEE Std 1355-1995. [ 6 ] شُكِّل اتحاد تجاري في أكتوبر 1999، واستمر في إدارة موقعه الإلكتروني حتى عام 2004. [ 7 ]
تستخدم هذه المجموعة من المعايير منطقًا وسلوكًا متشابهين، لكنها تعمل بسرعات متفاوتة عبر أنواع متعددة من الوسائط. ويشير واضعو المعيار إلى أنه لا يوجد معيار واحد يغطي جميع جوانب السعر والأداء للشبكة. ولذلك، يتضمن المعيار شرائح (بحسب تعبيرهم) للوصلات الكهربائية أحادية الطرف (الرخيصة)، والتفاضلية (الموثوقة)، وعالية السرعة، بالإضافة إلى وصلات الألياف الضوئية. وتُصمم الوصلات بعيدة المدى أو السريعة بحيث لا يكون هناك نقل صافٍ للطاقة عبر الكابل.
تتراوح سرعات النقل من 10 ميغابت في الثانية إلى 1 غيغابت في الثانية. تتكون بيانات الشبكة العادية من بايتات 8 بت تُرسل مع التحكم في التدفق. وهذا يجعلها متوافقة مع وسائط النقل الشائعة الأخرى، بما في ذلك روابط الاتصالات السلكية واللاسلكية القياسية.
يتراوح الحد الأقصى لطول وسائط نقل البيانات المختلفة من متر واحد إلى 3 كيلومترات. ويُعدّ معيار 3 كيلومترات هو الأسرع، بينما تُعدّ المعايير الأخرى أرخص.
تم تصميم الموصلات بحيث إذا تطابق قابس مع مقبس، فمن المفترض أن يعمل الاتصال. تحتوي الكابلات على نفس نوع القابس في كلا الطرفين، بحيث يكون لكل معيار نوع واحد فقط من الكابلات. تُعرَّف "الموسعات" بأنها مقابس ثنائية الأطراف تربط كابلين قياسيين.
تتولى إلكترونيات الواجهة معظم عمليات معالجة الحزم، والتوجيه، والصيانة، وإدارة البروتوكول. ولا حاجة إلى برامج لهذه المهام. عند حدوث خطأ، يتبادل طرفا الرابط فترة صمت أو إعادة ضبط، ثم يعيدان تشغيل البروتوكول كما لو كانا قد بدأا التشغيل من جديد.
تقرأ عقدة التبديل البايتات القليلة الأولى من الحزمة كعنوان، ثم تُعيد توجيه باقي الحزمة إلى الرابط التالي دون قراءتها أو تغييرها. يُطلق على هذه العملية اسم " تبديل الثقب الدودي " في ملحق للمعيار. لا يتطلب تبديل الثقب الدودي أي برمجيات لتنفيذ بنية التبديل، إذ يمكن لمنطق الأجهزة البسيط ترتيب عمليات التحويل إلى روابط احتياطية في حالة الأعطال.
يُعرّف كل رابط اتصالاً ثنائي الاتجاه (إرسال واستقبال متواصلين) من نقطة إلى نقطة بين جهازين إلكترونيين متصلين. يحتوي كل مسار إرسال على بروتوكول للتحكم في التدفق، بحيث يُمكن للمستقبل تقليل التدفق عند تلقيه كمية كبيرة من البيانات. يُمكن لكل جهاز إلكتروني في مسار الإرسال إرسال بيانات التحكم في الرابط بشكل منفصل عن البيانات العادية. عندما يكون الرابط في وضع الخمول، فإنه يُرسل أحرفًا فارغة (NULL). يُحافظ هذا على التزامن، ويُنهي أي إرسال متبقٍ بسرعة، ويختبر الرابط.
يجرب بعض مستخدمي Spacewire إصدارات نصف مزدوجة. [ 1 ] تعتمد هذه التقنية عمومًا على استخدام قناة إرسال واحدة بدلًا من اثنتين. في الفضاء، يُعدّ هذا مفيدًا لأن وزن الأسلاك ينخفض إلى النصف. تقوم وحدات التحكم بعكس اتجاه الوصلة بعد إرسال رمز نهاية الحزمة. تكون هذه التقنية أكثر فعالية في الأنظمة الكهربائية ذاتية التوقيت، مثل Spacewire. أما في الشرائح الضوئية عالية السرعة، فإن معدل نقل البيانات في وضع نصف مزدوج يكون محدودًا بزمن تزامن حلقات قفل الطور المستخدمة لاستعادة توقيت البت.
تعريف
هذا الوصف عبارة عن ملخص موجز. يحدد المعيار المزيد من التفاصيل، مثل أبعاد الموصل، وهوامش الضوضاء، وميزانيات التوهين.
يُعرَّف معيار IEEE 1355 على أنه طبقات وشرائح. الطبقات هي خصائص الشبكة المتشابهة في مختلف الوسائط وتشفيرات الإشارات. أما الشرائح، فتُحدد شريحة رأسية من الطبقات المتوافقة. تُحدد الطبقة الدنيا الإشارات، بينما تُحدد الطبقة العليا الحزم. أما تركيبات الحزم، أو طبقة التطبيق أو طبقة المعاملات، فهي خارج نطاق المعيار.
يتم تعريف الشريحة، وهي تطبيق قابل للتشغيل البيني، بواسطة رمز وصفي ملائم، SC-TM-dd، حيث:
- SC هو نظام ترميز الإشارة. القيم الصالحة هي DS ( ترميز نبضة البيانات )، TS (ثلاثة من ستة)، وHS (سرعة عالية).
- TM هو وسيط النقل. القيم الصالحة هي SE (كهربائي أحادي الطرف)، DE (كهربائي تفاضلي)، وFO (ألياف بصرية).
- dd هي السرعة بوحدة مئات الميغابود (MBd). يرتبط معدل الباود بتغير الإشارة. قد ترسل ترميزات الإرسال عدة بتات في الثانية لكل باود، أو عدة باودات لكل بت في الثانية.
تشمل الشرائح المحددة ما يلي:
- DS-SE-02، رخيص الثمن، مفيد داخل المعدات الإلكترونية، (200 ميجابت/ثانية، طول أقصى أقل من متر واحد).
- DS-DE-02، وصلات كهربائية مقاومة للضوضاء بين المعدات (200 ميجابت/ثانية، <10 أمتار).
- TS-FO-02، جيد، مفيد للاتصالات بعيدة المدى (200 ميجابت/ثانية، <300 متر).
- HS-SE-10، اتصالات قصيرة وسريعة جدًا بين المعدات (1 جيجابت/ثانية، <8 أمتار).
- HS-FO-10، اتصالات طويلة وسريعة جدًا (1 جيجابت/ثانية، <3000 متر).
يُشبه Spacewire إلى حد كبير DS-DE-02، باستثناء أنه يستخدم موصلًا صغيرًا جدًا من نوع "D" ذي 9 دبابيس (أخف وزنًا)، وإشارات تفاضلية منخفضة الجهد . كما أنه يُحدد بعض تنسيقات الرسائل القياسية عالية المستوى، وطرق التوجيه، ومواد الموصلات والأسلاك التي تعمل بكفاءة في الفراغ والاهتزازات الشديدة.
الطبقة 0: طبقة الإشارة
في جميع الشرائح، يمكن لكل وصلة الإرسال بشكل مستمر في كلا الاتجاهين ("مزدوج كامل"). تحتوي كل وصلة على قناتي إرسال، واحدة لكل اتجاه.
في كابلات الوصلات، تحتوي القنوات على "نصف لفة" بحيث تتصل المدخلات والمخرجات دائمًا بنفس دبابيس الموصل على طرفي الكابل. وهذا ما يجعل الكابلات "متعددة الاستخدامات"، أي أن كل طرف من أي كابل يمكن توصيله بأي منفذ في أي جهاز.
يجب وضع علامة واضحة على كل طرف من أطراف كابل الوصلة بنوع الوصلة: على سبيل المثال "IEEE 1355 DS-DE Link Cable".
الطبقة 1: طبقة الشخصية
تُعرّف كل شريحة 256 حرفًا من البيانات. وهذا يكفي لتمثيل 8 بتات لكل حرف. وتُسمى هذه البيانات "البيانات العادية" أو "أحرف N".
تحدد كل شريحة عددًا من أحرف التحكم الخاصة بالروابط، والتي تسمى أحيانًا "أحرف L". لا يمكن للشريحة الخلط بينها وبين أحرف N.
تتضمن كل شريحة رمز التحكم في تدفق البيانات (FCC)، بالإضافة إلى رموز L للدلالة على عدم وجود بيانات (NULL)، ورمز الهروب (ESCAPE)، ونهاية الحزمة، ونهاية الحزمة الاستثنائية. وتضيف بعض الشرائح رموزًا أخرى لبدء تشغيل الرابط، وتشخيص المشكلات، وما إلى ذلك.
تحتوي كل شريحة على آلية لاكتشاف الأخطاء مُعرّفة على مستوى الأحرف، وعادةً ما تستخدم التكافؤ. ويتم توزيع التكافؤ عادةً على عدة أحرف.
يُتيح رمز التحكم في التدفق للعقدة إمكانية إرسال عدد محدود من أحرف البيانات العادية. ويختلف هذا العدد باختلاف الشريحة، حيث تُرسل الشرائح الأسرع عددًا أكبر من الأحرف لكل رمز تحكم في التدفق. إن دمج التحكم في التدفق على مستوى منخفض يجعل الرابط أكثر موثوقية، ويُقلل بشكل كبير من الحاجة إلى إعادة إرسال الحزم.
الطبقة الثانية: طبقة التبادل
بمجرد بدء الاتصال، يبدأ تبادل الأحرف بشكل مستمر. وتكون هذه الأحرف فارغة (NULL) في حال عدم وجود بيانات للتبادل. يختبر هذا الاتصال، ويضمن إرسال بتات التكافؤ بسرعة لإتمام الرسائل.
لكل شريحة تسلسل بدء تشغيل خاص بها. على سبيل المثال، تكون شريحتا DS-SE وDS-DE صامتتين، ثم تبدآن الإرسال فور تلقيهما أمر البدء. الحرف المستلم هو أمر بدء.
في عملية اكتشاف الأخطاء، عادةً ما يتبادل طرفا الرابط صمتًا قصيرًا جدًا (على سبيل المثال بضع ميكروثوانٍ لـ DS-SE)، أو أمر إعادة ضبط، ثم يحاولان إعادة ضبط الرابط واستعادته كما لو كان من وضع التشغيل.
الطبقة 3: طبقة الحزم المشتركة
الحزمة عبارة عن سلسلة من البيانات العادية ذات ترتيب وتنسيق محددين، وتنتهي برمز "نهاية الحزمة". لا تتداخل البيانات من عدة حزم في الروابط. تصف الأحرف القليلة الأولى من الحزمة وجهتها. يمكن للأجهزة قراءة هذه البايتات لتوجيه الحزمة. لا تحتاج الأجهزة إلى تخزين الحزمة، أو إجراء أي عمليات حسابية أخرى عليها لنسخها وتوجيهها.
إحدى الطرق القياسية لتوجيه الحزم هي توجيه المصدر عبر الثقوب الدودية، حيث يُحدد البايت الأول من البيانات دائمًا أيًّا من منافذ الإخراج يجب أن يحمل الحزمة. ثم يقوم الموجه بإزالة البايت الأول، كاشفًا البايت التالي لاستخدامه من قِبل الموجه التالي.
الطبقة الرابعة: طبقة المعاملات
يُقرّ معيار IEEE 1355 بضرورة وجود تسلسلات من الحزم لأداء عمل مفيد، ولكنه لا يُعرّف أيًا من هذه التسلسلات.
الشريحة: DS-SE-02
يشير اختصار DS-SE إلى "البيانات والوميض، أحادي الطرف الكهربائي". وهو أقل المعايير الكهربائية تكلفة. يرسل البيانات بسرعة تصل إلى 200 ميغابت في الثانية، ولمسافة تصل إلى متر واحد، مما يجعله مفيدًا داخل الأجهزة لتوفير اتصالات موثوقة ذات عدد قليل من الأطراف.
يحتوي الاتصال على قناتين، واحدة لكل اتجاه. تتكون كل قناة من سلكين يحملان إشارة التزامن والبيانات. يتغير وضع خط إشارة التزامن عندما يبدأ خط البيانات بتًا جديدًا بنفس قيمة البت السابق. هذه الآلية تجعل الوصلات ذاتية التوقيت، وقادرة على التكيف تلقائيًا مع السرعات المختلفة.
تبدأ أحرف البيانات ببتة تكافؤ فردية، متبوعة ببتة صفر. هذا يعني أن الحرف هو حرف بيانات عادي، متبوعًا بثمانية بتات بيانات.
تبدأ رموز التحكم في الارتباط بتكافؤ فردي، متبوعًا ببت واحد، ثم بتين. يشير Odd-1 إلى أن الرمز هو رمز تحكم في الارتباط. 00 هو رمز التحكم في التدفق FCC، و01 هو رمز نهاية الحزمة العادي EOP، و10 هو رمز نهاية الحزمة الاستثنائي EEOP، و11 هو رمز الهروب ESC. أما NULL فهو التسلسل "ESC FCC".
تمنح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) الإذن بإرسال ثمانية (8) أحرف بيانات عادية.
يمكن أن يكون لكل خط حالتان: أعلى من 2.0 فولت ، وأقل من 0.8 فولت - إشارات منطقية أحادية الطرف من نوع CMOS أو TTL. [ 8 ] تبلغ المعاوقة الاسمية 50 أو 100 أوم، لأنظمة 3.3 فولت و5 فولت على التوالي. يجب أن يكون زمن الصعود والهبوط أقل من 100 نانوثانية. يجب أن تكون السعة أقل من 300 بيكوفاراد لـ 100 ميجابايت، وأقل من 4 بيكوفاراد لـ 200 ميجابايت.
لم يتم تحديد أي موصلات لأن DS-SE مصمم للاستخدام داخل المعدات الإلكترونية.
الشريحة: DS-DE-02
يشير اختصار DS-DE إلى "البيانات والوميض، الكهربائية التفاضلية". وهو المعيار الكهربائي الأفضل في مقاومة التشويش الكهربائي. ينقل البيانات بسرعة تصل إلى 200 ميغابت في الثانية، ولمسافة تصل إلى 10 أمتار، مما يجعله مناسبًا لتوصيل الأجهزة. يتميز الكابل بسماكته، والموصلات القياسية بوزنها الثقيل وارتفاع سعرها.
يحتوي كل كابل على ثمانية أسلاك لنقل البيانات. تُقسّم هذه الأسلاك الثمانية إلى قناتين، واحدة لكل اتجاه. تتكون كل قناة من أربعة أسلاك، زوجان ملتويان. يحمل أحد الزوجين الملتويين إشارة نبضية تفاضلية، بينما يحمل الآخر بيانات تفاضلية. أما ترميز طبقة الأحرف وما فوقها، فهو مطابق لتعريف DS-SE.
بما أن الكابل يحتوي على عشرة أسلاك، ثمانية منها تُستخدم لنقل البيانات، يتبقى زوج ملتوي. يحمل الزوج الأسود/الأبيض، اختيارياً، طاقة 5 فولت وسلك العودة.
يجب أن يتراوح زمن صعود إشارة القيادة بين 0.5 و2 نانوثانية. قد يتراوح الجهد التفاضلي بين 0.8 و1.4 فولت، بقيمة نموذجية 1.0 فولت - إشارات مستوى منطق PECL التفاضلية. [ 8 ] تبلغ المعاوقة التفاضلية 95 ± 10 أوم. يتراوح جهد الخرج في الوضع المشترك بين 2.5 و4 فولت. يجب أن تكون معاوقة دخل جهاز الاستقبال 100 أوم، ضمن هامش خطأ 10%. يجب أن يتراوح جهد الوضع المشترك لدخل جهاز الاستقبال بين -1 و7 فولت. يجب ألا تقل حساسية جهاز الاستقبال عن 200 مللي فولت.
يحتوي الكابل القياسي على عشرة أسلاك. الموصلات من نوع IEC-61076-4-107. القابس A (الطرف 1 أولاً، ثم الطرف 2): أ: بني/أزرق، ب: أحمر/أخضر، ج: أبيض/أسود، د: برتقالي/أصفر، هـ: بنفسجي/رمادي (الطرف 1 مُعطى أولاً). القابس B (الطرف 2 أولاً، ثم الطرف 1): هـ: بني/أزرق، د: أحمر/أخضر، ج: أسود/أبيض، ب: برتقالي/أصفر، أ: بنفسجي/رمادي. لاحظ تصميم "نصف اللفة"، حيث يتم توجيه المدخلات والمخرجات إلى نفس الأطراف في كل قابس.
قد يحمل الطرف 1C (الأسود) جهد 5 فولت، بينما يحمل الطرف 2C (الأبيض) جهد الإرجاع. في حال وجود مصدر طاقة، يجب أن يحتوي على مصهر ذاتي الإصلاح ، وقد يحتوي على حماية من أعطال التأريض. في حال عدم وجوده، يجب أن تتضمن الأطراف مقاومة 1 ميجا أوم موصولة بالأرض لتفريغ الفولتية الساكنة.
الشريحة: TS-FO-02
يشير اختصار TS-FO إلى "ثلاثة من ستة، ألياف بصرية". وهو معيار للألياف البصرية مصمم للألياف البلاستيكية ذات التكلفة المعقولة التي تعمل في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. وينقل بيانات بسرعة 200 ميغابت/ثانية لمسافة 300 متر تقريبًا.
يجب أن يتراوح الطول الموجي بين 760 و900 نانومتر، أي ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة . يجب ألا تتجاوز سرعة التشغيل 250 ميجا بايت في الثانية، مع هامش خطأ لا يتجاوز 100 جزء في المليون. يجب أن يكون النطاق الديناميكي حوالي 12 ديسيبل .
يستخدم كابل هذا الربط ليفين بصريين متعددي الأنماط بقطر 62.5 ميكرومتر . يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لتوهين الليف 4 ديسيبل لكل كيلومتر عند طول موجة الأشعة تحت الحمراء 850 نانومتر. الموصل القياسي في كل طرف هو موصل MU مزدوج. الحلقة 2 تكون دائمًا "داخلية"، بينما الحلقة 1 "خارجية". يجب أن تكون المسافة بين مركزي الليف 14 مم، وألا يتجاوز قطر الموصل 13.9 مم. يحتوي الكابل على "نصف لفة" لجعله متعدد الاستخدامات.
| بيانات | التشفير |
|---|---|
| 0 | 011010 |
| 1 | 101001 |
| 2 | 011001 |
| 3 | 110001 |
| 4 | 001101 |
| 5 | 101100 |
| 6 | 011100 |
| 7 | 110100 |
| 8 | 001011 |
| 9 | 100011 |
| أ | 010011 |
| ب | 110010 |
| ج | ٠٠١١١٠ |
| د | 100110 |
| هـ | 010110 |
| F | 100101 |
| يتحكم | 101010 |
| 010101 |
يُرسل رمز الخط "3/6" سلسلة من ستة بتات، ثلاثة منها مُفعّلة دائمًا. هناك عشرون حرفًا مُمكنًا. تُستخدم ستة عشر منها لإرسال أربعة بتات، واثنان (111000 و000111) غير مُستخدمين، واثنان يُستخدمان لإنشاء أحرف التحكم في الربط. تُعرض هذه الأحرف مع بدء إرسال البت الأول من اليسار.
يكشف هذا النوع من الترميز ذي الوزن الثابت جميع الأخطاء أحادية البت. وبالاقتران مع فحص التكرار الطولي ، فإنه يغني عن الحاجة إلى CRC الذي قد يضاعف حجم الحزم الصغيرة.
تُرسل بايتات البيانات العادية على شكل حرفين، حيث يُرسل النصف بايت الأقل أهمية أولاً. أما الرموز الخاصة فتُرسل على شكل أزواج تتضمن حرف تحكم واحد على الأقل.
يُطلق على رمزي التحكم اسم "Control" و"Control*"، وذلك بحسب الرمز السابق. إذا انتهى الرمز السابق بصفر، فإن قيمة "Control" هي 010101 وقيمة "Control*" هي 101010. أما إذا انتهى الرمز السابق بواحد، فإن قيمة "Control" هي 101010 وقيمة "Control*" هي 010101.
- القيمة NULL هي قيمة التحكم*: (0) 010101 010101 أو (1) 101010 101010
- رمز التحكم في التدفق (FCC) هو: (0) 010101 101010 أو (1) 101010 010101
- INIT هو Control Control* Control* Control* (NULL Control* Control*).
- EOP_1 (نهاية الحزمة) هو مجموع التحقق للتحكم (انظر أدناه للقيمة).
- EOP_2 (نهاية الحزمة الاستثنائية) هو التحكم في المجموع الاختباري.
يتم اكتشاف أخطاء البيانات عن طريق التكافؤ الطولي: يتم إجراء عملية XOR على جميع أجزاء البيانات ثم يتم إرسال النتيجة كجزء التحقق المكون من 4 بت في رمز نهاية الحزمة.
ينقل هذا الرابط قيمًا فارغة (NULLs) عند عدم استخدامه. كل حرف من أحرف التحكم في التدفق (FCC) يُخوّل الطرف الآخر إرسال ثمانية بايتات، أي ستة عشر حرفًا من البيانات العادية.
يبدأ الرابط بإرسال أحرف التهيئة. بعد استلامها لـبعد مرور 125 ميكروثانية ، يتحول البرنامج إلى إرسال قيم فارغة (NULL). وبعد ذلك، يرسل قيمًا فارغة (NULL) لمدةبعد مرور 125 ميكروثانية ، يرسل إشارة تهيئة واحدة. عندما يرسل ويستقبل رابط ما إشارة تهيئة واحدة، فإنه قد يرسل إشارة اتصال أولية ويبدأ في استقبال البيانات.
يشير تلقي عمليتي تهيئة متتاليتين، أو العديد من الأصفار أو الآحاد، إلى انقطاع الاتصال.
كما هو الحال في رمز "اثنان من خمسة" ، يمكن فك تشفير هذا الرمز بتخصيص أوزان لمواضع البتات، في هذه الحالة 1-2-0-4-8-0. يتم تخصيص البتتين ذواتي الوزن 0 لضمان وجود ثلاث بتات مضبوطة. عندما يحتوي النصف بايت على بت واحد أو ثلاثة بتات قيمتها 1، يكون الأمر واضحًا لا لبس فيه. أما عندما يكون النصف بايت 0 أو F (صفر أو أربعة بتات قيمتها 1)، فيجب مراعاة الاستثناء. وعندما يحتوي النصف بايت على بتتين قيمتهما 1، يصبح الأمر غامضًا.
- تُشفّر النبتتان 3 و C إلى 11_00_ و 00_11_. تُستخدم الرموز 110001 و 001110، بينما تبقى الرموز 111000 و 000111 غير مستخدمة. هذا يضمن عدم وجود أكثر من أربع بتات متطابقة متتالية.
- يتم ترميز النصفين 5 و A إلى 10_10_ و 01_01_. يتم استخدام الرموز 101100 و 010011، مع تعيين الرموز 100101 و 011010 للنصفين F و 0 بدلاً من ذلك.
- يتم ترميز النصفين 6 و9 إلى 01_10_ و10_01_. يتم استخدام الرموز 011100 و100011، مع استخدام الرموز 010101 و101010 لأحرف التحكم.
الشريحة: HS-SE-10
يشير اختصار HS-SE إلى "الكهرباء أحادية الطرف عالية السرعة". وهي أسرع شريحة كهربائية، إذ تنقل بيانات بسرعة جيجابت في الثانية، إلا أن مداها البالغ 8 أمتار يحد من استخدامها في مجموعات العدادات. مع ذلك، تُستخدم ميزات التعديل والتحكم في الوصلة الخاصة بهذا المعيار أيضًا في بروتوكولات الألياف الضوئية واسعة النطاق.
يتكون كابل الربط من كابلين محوريين بقطر 2.85 مم ومقاومة 50 أوم. يجب أن تكون مقاومة خط النقل بالكامل 50 أوم ±10%. يجب أن تتوافق الموصلات مع معيار IEC 1076-4-107. يُلف الكابلان المحوريان نصف لفة بحيث يكون الطرف B دائمًا في وضع التوصيل والطرف A دائمًا في وضع الإيقاف.
الوصلة الكهربائية أحادية الطرف. عند التشغيل بجهد 3.3 فولت، يكون الجهد المنخفض 1.25 فولت والجهد العالي 2 فولت. أما عند التشغيل بجهد 5 فولت، فيكون الجهد المنخفض 2.1 فولت والجهد العالي 2.9 فولت. تتراوح سرعة الإشارة من 100 ميجابت/ثانية إلى 1 جيجابت/ثانية . أقصى زمن صعود هو 300 بيكو ثانية، وأدنى زمن صعود هو 100 بيكو ثانية.
تعتمد شفرة 8B/12B الخاصة بوصلة HS على نظام تباين متوازن مزدوج ، لذا لا يوجد نقل طاقة صافٍ. ويتم ذلك من خلال الاحتفاظ بتباين مستمر، وهو عبارة عن متوسط عدد الآحاد والأصفار. وتستخدم هذه الشفرة لعكس الأحرف بشكل انتقائي. ويتم تمييز الحرف المعكوس ببت عكس مُفعّل. كما تضمن شفرة 8B/12B انتقال إشارة الساعة مع كل حرف.
يقوم 8B/12B أولاً بإرسال بت التكافؤ الفردي، متبوعًا بـ 8 بتات (البت الأقل أهمية أولاً)، متبوعًا ببت الانعكاس، متبوعًا بـ 1 (وهو بت البداية)، و 0 وهو بت الإيقاف.
عندما يكون تباين الحرف صفرًا (أي أنه يحتوي على نفس عدد الآحاد والأصفار، وبالتالي لن ينقل الطاقة)، يمكن إرساله معكوسًا أو غير معكوس دون أي تأثير على التباين الحالي. أحرف التحكم في الربط لها تباين صفري، ويتم عكسها. هذا يُحدد 126 حرف ربط ممكنًا. كل حرف آخر هو حرف بيانات عادي.
رموز الربط هي: 0: خامل، 5: طلب بدء، 1: تأكيد بدء، 2: طلب إيقاف، 3: تأكيد إيقاف، 4: تأكيد إيقاف سلبي، 125: رمز التحكم في التدفق، 6: إعادة ضبط
عند بدء الاتصال، يكون لكل طرف بت "CAL" قيمته صفر قبل معايرة جهاز الاستقبال مع الاتصال. عندما تكون قيمة CAL صفرًا، يتجاهل جهاز الاستقبال أي بيانات يستقبلها.
أثناء بدء التشغيل أحادي الاتجاه، يرسل الطرف A إشارة IDLE. وعندما تتم معايرة الطرف B، يبدأ بإرسال إشارة IDLE إلى الطرف A. وعندما تتم معايرة الطرف A، يرسل إشارة START_REQ. يرد الطرف B بإشارة START_ACK إلى الطرف A. ثم يرسل الطرف A إشارة START_REQ إلى الطرف B، فيرد الطرف B بإشارة START_ACK، وعند هذه النقطة، يمكن لأي من الطرفين A أو B إرسال رمز التحكم في التدفق وبدء استقبال البيانات.
في عملية بدء التشغيل ثنائية الاتجاه، يبدأ كلا الطرفين بإرسال إشارة الخمول (IDLE). عند معايرة الطرف (أ)، يرسل إشارة بدء التشغيل (START_REQ) إلى الطرف (ب). يرسل الطرف (ب) إشارة تأكيد بدء التشغيل (START_ACK)، وبعد ذلك يمكن للطرف (أ) إرسال إشارة بدء التشغيل (FCC) لبدء استقبال البيانات. يقوم الطرف (ب) بنفس الشيء تمامًا.
إذا لم يكن الطرف الآخر جاهزًا، فلن يستجيب برسالة تأكيد بدء الاتصال (START_ACK). بعد 5 مللي ثانية، يحاول الطرف (أ) مرة أخرى. بعد 50 مللي ثانية، يتوقف الطرف (أ) عن المحاولة، ويقطع التيار الكهربائي، ويتوقف عن العمل، ويُبلغ عن خطأ. يهدف هذا السلوك إلى منع إصابات العين الناتجة عن انقطاع اتصال الألياف الضوئية عالي الطاقة.
يُخول رمز التحكم في التدفق (FCC) جهاز الاستقبال بإرسال اثنين وثلاثين (32) حرفًا من البيانات.
يتم تكرار حرف إعادة الضبط، ثم يتسبب ذلك في بدء تشغيل أحادي الاتجاه.
إذا فقد جهاز الاستقبال المعايرة، فإنه يمكنه إما إرسال أمر إعادة ضبط، أو ببساطة إبقاء جهاز الإرسال الخاص به منخفضًا، مما يتسبب في فشل المعايرة في الرابط الآخر.
لا يتم إيقاف تشغيل الرابط إلا إذا طلب كلا العقدتين إيقاف التشغيل. يرسل الطرف أ طلب إيقاف التشغيل (STOP_REQ)، ويرد الطرف ب برسالة تأكيد إيقاف التشغيل (STOP_ACK) إذا كان جاهزًا للإيقاف، أو برسالة رفض إيقاف التشغيل (STOP_NACK) إذا لم يكن جاهزًا. يجب على الطرف ب تنفيذ نفس التسلسل.
الشريحة: HS-FO-10
يشير اختصار "HS-FO" إلى "الألياف الضوئية عالية السرعة". وهي أسرع شريحة، ولها أطول مدى أيضاً. إذ تنقل البيانات بسرعة جيجابت في الثانية لمسافة تصل إلى 3000 متر.
رمز الخط والمستويات الأعلى تشبه تمامًا HS-SE-10.
يشبه هذا الكابل كابل الألياف الضوئية الآخر TS-FO-02، باستثناء الملصق الإلزامي والموصل، الذي يجب أن يكون من نوع IEC-1754-6. مع ذلك، في الكابلات القديمة، غالبًا ما يكون مطابقًا تمامًا لـ TS-FO-02، باستثناء الملصق. لا يتوافق كابل HS-FO-10 مع كابل TS-FO-02.
يتوفر هذا الكابل بثلاثة أنواع: كابل متعدد الأنماط بقطر 62.5 ميكرومتر، وكابل متعدد الأنماط بقطر 50 ميكرومتر، وكابل أحادي النمط بقطر 9 ميكرومتر. وتختلف هذه الأنواع في التكلفة والمسافات التي تسمح بها: 100 متر، و1000 متر، و3000 متر على التوالي.
بالنسبة للألياف متعددة الأنماط، تبلغ قدرة الإرسال لجهاز الإرسال عادةً -12 ديسيبل ميلي واط . ويتراوح الطول الموجي بين 760 و900 نانومتر ( الأشعة تحت الحمراء القريبة ). أما في جهاز الاستقبال، فيبلغ النطاق الديناميكي 10 ديسيبل، والحساسية -21 ديسيبل ميلي واط، مع معدل خطأ بت واحد لكل 10^ 12 بت.
بالنسبة للألياف أحادية النمط، تبلغ قدرة الإرسال لجهاز الإرسال عادةً -12 ديسيبل ميلي واط. ويتراوح الطول الموجي بين 1250 و1340 نانومتر ( أشعة تحت الحمراء البعيدة ). أما في جهاز الاستقبال، فيبلغ النطاق الديناميكي 12 ديسيبل، والحساسية -20 ديسيبل ميلي واط، مع معدل خطأ بت واحد لكل 10 ^12 بت.
مراجع
- 1 2 باري إم. كوك؛ سي. بول إتش. ووكر (17 سبتمبر 2009). "مراجعة SpaceWire وIEEE 1355" (ملف PDF) . المؤتمر الدولي لـ Spacewire .
- ↑ US 5341371 "واجهة اتصال"
- ↑ كوك، باري م.؛ ووكر، بول (سبتمبر 2006). "إيثرنت عبر سبيس واير - مشكلات البرمجيات" (ملف PDF) . المؤتمر الدولي للملاحة الفضائية . 61 ( 1-6 ): 250. Bibcode : 2007AcAau..61..250C . doi : 10.1016/j.actaastro.2007.01.008 .يصف هذا النص شبكة لينكس ناجحة توفر وظائف إيثرنت باستخدام واجهات Spacewire التجارية. Spacewire مشتقة من معيار IEEE 1355 وتستخدم تقنية LVDS .
- ↑ هاس، س.؛ ثورنلي، د.أ.؛ تشو، م.؛ دوبينسون، ر.و.؛ هيلي، ر.؛ مارتن، ب. (3 نوفمبر 1997). "نتائج من شبكة تبديل ماكراميه 1024 عقدة IEEE 1355". المؤتمر الأوروبي للوسائط المتعددة والأنظمة المدمجة والتجارة الإلكترونية . CiteSeerX 10.1.1.50.6138 .
- ↑ ستيفان هاس. "معيار IEEE 1355: التطورات والأداء والتطبيق في فيزياء الطاقة العالية" . 1998. ص 121.
- ↑ "معيار IEEE 1355-1995 للوصلات غير المتجانسة" . الموقع الرسمي . جمعية معايير IEEE . 30 أكتوبر 1998. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 13 سبتمبر 2011 .
- ↑ "جمعية 1355" . 24 فبراير 2000. مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2004.
- 1 2 د. إس إم باركس. "عالي السرعة، منخفض الطاقة، ممتاز EMC: LVDS لمعالجة البيانات على متن الطائرة" . ص 2.
للمزيد من القراءة
- بي. طومسون؛ إيه إم جونز؛ إن جيه ديفيز؛ إم إيه فيرث؛ سي جيه رايت، محررون (1997). دليل مصمم الشبكات . المجلد 51: سلسلة هندسة الأنظمة المتزامنة. دار نشر IOS. رقم ISBN 978-90-5199-380-6.
روابط خارجية
- معيار IEEE 1355-1995 للوصلات غير المتجانسة (HIC) (وصلات تسلسلية قابلة للتوسع ومنخفضة التكلفة وزمن الاستجابة لبناء أنظمة متوازية) . جمعية معايير IEEE . 1996. doi : 10.1109/IEEESTD.1996.81004 . ISBN 978-1-55937-595-5.المواصفات الرسمية؛ تتطلب دفع رسوم
- نسخة CERN العامة من معيار IEEE الرسمي 1355-1995
- موقع وكالة الفضاء الأوروبية الخاص بـ SpaceWire، وهو معيار مشتق.
- بول ووكر (1 أغسطس 2000). "مرحباً بكم في 4Links، لوحات، رقائق، حقوق ملكية فكرية، واستشارات لمعيار IEEE 1355" . موقع إلكتروني . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 فبراير 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2011 .
- حافلات الكمبيوتر
- معايير الشبكات
- الحافلات التسلسلية