O que é o tipo de comunicação da Ethernet IEEE 802.3: Síncrona ou Assíncrona?

Question

Na estrutura de quadros IEEE 802.3, há uma seção de preâmbulo de 7 bytes para sincronização. Se for realmente para sincronização, isso significa que a Ethernet é síncrona e não assíncrona?

Estrutura Ethernet para referência:

    

Answer 1

Sua pergunta parece assumir que cada quadro é transmitido um após o outro, de forma síncrona, como um quadro, depois um intervalo, em seguida, outro e, portanto, por que a necessidade de um preâmbulo. Como se um preâmbulo dissesse e apenas dissesse que há um quadro vindo. E se um preâmbulo, então por que não pode ser assíncrono. É uma boa pergunta. O preâmbulo não é para isso. Ou, de fato, para colocar de outra forma. Na verdade, é assíncrono no sentido que você quer dizer. A resposta é que o preâmbulo não é para sincronização de um quadro seguido por outro e.t.c. sincronicamente. Na verdade, não existe tal sincronização para isso. Quadros não chegam sincronicamente. É puramente para cada quadro individual, então a eletrônica, um relógio que eu suponho, lê-lo, sabe quando cada bit vai chegar - para aquele quadro - no momento em que o processamento daquele quadro alcança o começo do SFD (início do quadro delimitador). Uma vez que o quadro foi completamente lido, ele não tem idéia de quando o próximo quadro chegará. Na verdade, nunca faz ideia de quando o próximo quadro chegará.

Abaixo estão algumas citações de alguns documentos que servem como fontes pelas quais posso responder sua pergunta.

802.3-2008_section1.pdf
3.2.1 Preâmbulo de campo
O campo Preâmbulo é um campo de 7 octetos que é usado para permitir que o circuito PLS atinja sua sincronização de estado estável. com o tempo do pacote recebido (ver 4.2.5).

4.2.5 Geração de preâmbulos
Em uma implementação de LAN, a maioria dos componentes da Camada Física tem permissão para fornecer uma saída válida número de tempos de bit após serem apresentados sinais de entrada válidos. Assim, é necessário que um preâmbulo seja enviado antes do início dos dados, para permitir que o circuito PLS atinja seu estado estacionário. A pedido do TransmitLink- Para transmitir o primeiro bit de um novo quadro, o PhysicalSignalEncap primeiro transmitirá o preâmbulo, um pouco sequência utilizada para estabilização e sincronização do meio físico, seguida pelo Delimitador de Quadro de Início. Se, ao transmitir o preâmbulo ou o Delimitador de Início de Quadro, a variável de detecção de colisão se tornar verdadeira, qualquer bit restante e os bits do Delimitador de Quadro de Início devem ser enviados. O padrão de preâmbulo é: 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 Os bits são transmitidos em ordem, da esquerda para a direita. A natureza do padrão é tal que, para Manchester codificação, aparece como uma forma de onda periódica no meio que permite a sincronização de bits. Deveria ser notou que o preâmbulo termina com um "0".

link
O Delimitador de Quadro de Início (SFD) é o valor de 8 bits (1 byte) que marca o fim do preâmbulo de um quadro Ethernet. O SFD é imediatamente seguido pelo endereço MAC de destino. Tem o valor 10101011. O preâmbulo de um quadro Ethernet consiste em um padrão de 56 bits (7 bytes) de bits alternados de 1 e 0, o que permite que os dispositivos na rede detectem facilmente um novo quadro de entrada. O SFD foi projetado para quebrar esse padrão e sinalizar o início do quadro real.

    

Answer 2

Ethernet é assíncrona.

Comunicação assíncrona significa que o transmissor e o receptor não compartilham um sinal de relógio externo (como seria transmitido por um pino de "clock" ou par "clk + / clk-" em um cabo). Os cabos Ethernet não possuem pinos ou pares de clock. A Ethernet não usa um sinal de bit-clock separado, compartilhado entre o transmissor e o receptor, por isso é assíncrono.

Como os busses de comunicação assíncrona não compartilham um sinal de clock separado, o transmissor tem que codificar cada transmissão de uma maneira que permita ao receptor saber quando um bit termina e o próximo bit começa. A solução da Ethernet para isso é iniciar todas as transmissões com uma longa série de bits alternados de 0 e 1 - o preâmbulo - que permite ao receptor sincronizar temporariamente seu bit-clock com o clock do transmissor durante a duração da transmissão. Assim que um quadro termina e o próximo começa, a sincronização temporária deve começar novamente.

    

Answer 3

O preâmbulo é necessário por razões elétricas para que o MAC possa detectar facilmente quando os pacotes começam.

Eu não entendi sua pergunta sobre Ethernet sendo "synchron / assíncrono".

    

Answer 4

Perguntar se o ethernet é sync / async é uma pergunta absurda, como perguntar qual conjunto de dentes de um tubarão são dentes de leite. O dente de leite é uma coisa única humana / humano-neandertal-híbrida que os tubarões não têm. O sync / async é uma noção de engenharia de circuito digital, não uma coisa de circuito analógico. Ethernet é um produto de circuito analógico-digital híbrido.

Na especificação da ethernet, 802.3-2008_section1.pdf, o circuito PLS envolve strongmente a engenharia elétrica analógica derivada da física eletromagnética. A noção síncrona / assíncrona não incorpora conceitos de engenharia de circuitos analógicos.

Em um design de circuito digital puro, o clock aciona o sinal e o trabalho, como em um design de CPU, onde a primeira coisa é adicionar um relógio. Esse não é o caso da Ethernet, segue-se o contrário, onde o sinal aciona o relógio.