缩写解释:
AUI = ATTACHMENT UNIT INTERFACE
MDI = MEDIUM DEPENDENT INTERFACE
MII = MEDIA INDEPENDENT INTERFACE
PLS = PHYSICAL LAYER SIGNALING
PCS = PHYSICAL CODING SUBLAYER
PMA = PHYSICAL MEDIUM ATTACHMENT
MAU = MEDIUM ATTACHMENT UNIT
PHY = PHYSICAL LAYER DEVICE
PMD = PHYSICAL MEDIUM DEPENDENT

DET = data terminal equipment, Any source or destination of data connected to the local area network.

15.1 Scope

15.1.1 Overview

第 15 条、第 16 条、第 17 条和第 18 条定义了 10BASE-FP(无源)MAU、10BASE-FB 主干(同步有源)MAU、10BASE- FL Link(异步主动)MAU,10BASE-FP(被动)星型的功能、电气、光学和机械特性以及与这些 MAU 和星型一起使用的一种通用介质。 MAU 的目的是提供一种将全双工 DTE(仅限 10BASE-FL)、半双工 DTE(仅限 10BASE-FP 和 10BASE-FL)或中继器连接到本地网络介质的方法。 10BASE-FP Star 的目的是提供将 10BASE-FP MAU 互连成星形拓扑段的方法。 IEEE 802.3 中继器用于将星形段互连到其他 10 Mb/s 基带段。 15.1.3.4 提供了为各种应用选择分段类型的信息。

10BASE-F 规范建立在本标准的第 1 条至第 7 条和第 9 条之上。 对于 10BASE-FP、10BASE-FB 和 10BASE-FL,本条款与 OSI 参考模型的关系分别如图 15-1a)、图 15-1b) 和图 15-1c) 所示。

10BASE-F 专门用于可互操作并符合通过 10 Mb/s 连接单元接口 (AUI) 连接到 DTE 和中继器的要求。 在具有其他 IEEE 802.3、10 Mb/s 基带段的网络中使用 10BASE-F 受第 13 条中详述的系统注意事项的约束。

15.1.1.1 Fiber optic medium attachment units (MAUs)

本条、第 16 条 (10BASE-FP)、第 17 条 (10BASE-FB) 和第 18 条 10BASE-FL) 中指定的 MAU 具有以下一般特性:

a) 它们提供了一种通过 AUI 将 PLS 耦合到通过 MDI 的光纤段的方法。

b) 它们支持数据速率为 10 Mb/s 的消息流量。

c) 它们提供驱动长达 1 公里的光纤电缆,其中一个 10BASE-FP Star 连接在两个 10BASE-FP MAU 之间的中间。 提供在具有嵌入式 10BASE-FB MAU 的两个中继器之间驱动长达 2 公里的光缆。 可在两个 10BASE-FL MAU 之间驱动长达 2 公里的光缆。 为 FOIRL MAU 和 10BASE-FL MAU 在长达 1 公里的光缆上的通信提供向后兼容性。

d) 它们允许 DTE 测试 MAU 和介质的可用性。

e) 它们支持使用本标准中定义的 CSMA/CD 访问机制的系统配置。

f) 它们在碰撞期间提供不间断的载波侦听。
g) 它们支持星形布线拓扑。
h) 它们允许在DTE 或中继器的物理范围内的合并 MAU  。 (有关 10BASE-FB 限制,请参见第 17 条。)

15.1.1.2 Fiber optic passive star

10BASE-FP Star 是一种无源光学设备,它接收来自连接设备的光信号并将其分配给连接的设备(参见图 15–2b)。 10BASE-FP Star 不是中继器。

15.1.1.3 Repeater unit

中继器单元具有第 9 条中定义的特性。中继器单元用作星形拓扑网络中的集线器,其中 DTE 直接连接到链路段。 中继器单元还用于通过将 10BASE-FP 或同轴电缆段连接到其他段来扩展混合段的物理系统拓扑。 中继器单元用于将任何类型的 10BASE-F 段连接到其他 10BASE-F 段以及任何其他 10 Mb/s 基带媒体类型。 10BASE-FB 段仅连接中继器上的 10BASE-FB 端口。

注意——虽然 9.6.6 自动分区不是 10BASE-FB 端口的强制功能,但应该认识到,在不兼容端口错误连接的可能性很高的情况下,它可能是有益的,例如,在 10BASE-FB 之间共享接线板。 FB等光纤通信技术。

15.1.3 Applications perspective: MAUs, stars, and fiber optic medium

本条款陈述了条款 15、条款 16、条款 17 和条款 18 中定义的规范的广泛目标和假设。

15.1.3.1 Objectives

a) 使用以星形拓扑连接的光纤介质,为 LAN 数据链路实体之间的通信提供物理手段。
b) 确保独立开发的物理、电气和光学接口的兼容性。
c) 提供具有高带宽和低误码率性能的通信信道。 光纤段上 AUI 之间的最终平均误码率应小于 109 分之一。
d) 便于安装和维修。
e) 确保不损害 DTE 访问的公平性。

15.1.3.2 Compatibility considerations

10BASE-FP、10BASE-FB 和 10BASE-FL 光纤系统的所有实现在根据第 9 条和第 16.5 条的限制使用时应在其各自的 MDI 上兼容。 当使用 FOIRL 段时,所有 10BASE-FL MAU 应与 9.9 中指定的 FIORL MDI 兼容,但媒体连接器应符合 15.3.2 中的规定。

任何一种类型的 10BASE-F 的实现都与 MDI 上的任何其他类型的 10BASE-F 不兼容。

第 15 条提供了第 16 条、第 17 条和第 18 条中定义的光纤 MAU 和星型互连的介质规范。16.5 中指定的星型完善了 10BASE-FP 段的介质规范。 介质本身、10BASE-FP、10BASE-FB 和 10BASE-FL MAU 的功能以及 AUI 被定义为在不同制造商设计的设备之间提供尽可能高的兼容性。 只要满足 MDI 和 AUI 规范,设计人员就可以在 MAU 内以应用相关的方式自由实现电路。 对于第 16 条和第 18 条 MAU,提供 AUI 的物理和机械实现是可选的,不适用于第 17 条 MAU。

15.1.3.3 Relationship to PLS and AUI

第 15 条与第 16 条、第 17 条或第 18 条一起定义了 LAN 的物理层和介质部分,它们必须将 DTE 或转发器消息路径耦合到介质和从介质中传出。

第 7 条与第 16 条、第 17 条和第 18 条中分别定义的 10BASE-FP、10BASE-FB 和 10BASE-FL MAU 之间存在密切关系。 第 15 条规定了物理介质参数,第 16 条、第 17 条和第 18 条规定了驻留在物理 MAU 中的 PMA 逻辑功能。 MAU 通过 AUI 向条款 7 中定义的 PLS 提供服务。 10BASE-F MAU 支持第 7 条中规定的 AUI 服务子集。10BASE-F MAU 不支持可选的隔离功能、可选的 CO 电路或 CI 电路上的可选 CS1 信号。

外部 MAU 组件的设计要求使用第 15 条、第 16 条或第 18 条以及第 7 条来了解 PLS 和 AUI 规范。

第 15 条、第 16 条、第 17 条和第 18 条中的数字和大量文本引用指的是与 AUI 相关的术语(即 DO、DI 和 CI)。 由于 10BASE-FP、10BASE-FB 或 10BASE-FL MAU 的实施例不需要实现 AUI,因此 DO、DI 和 CI 电路可能在物理上不存在。 但是,它们在逻辑上是存在的,并且 MAU 操作是根据它们的消息来定义的。

15.1.3.4 Guidelines for implementation of systems

本文定义的光纤系统涵盖了广泛的 LAN 应用,其中光纤的优势至关重要。 这些优势包括抗噪性、低衰减、带宽可升级性、数据安全性以及在使用电路存在危险的环境中使用。 这些系统允许根据第 13 章中的系统拓扑规则构建复杂的网络。系统方法的选择可以通过以下指南来帮助:

— 10BASE-FP,第 16 条:用于互连中继器或 DTE 的无源星型系统,每段最长 1 公里,适用于中央电源不可用或对预期应用不够可靠的情况。
— 10BASE-FB,第 17 条:互连中继器的系统,每段最长 2 公里,适用于必须级联大量中继器的骨干应用。
— 10BASE-FL,第 18 条:用于互连中继器或 DTE 的系统,每段最长 2 公里,并且需要向后兼容 9.9 (FOIRL)(每段最长 1 公里)。 该系统还支持全双工操作(见 1.1.2)

中继器(第 9 条)必须用于将其他介质连接到上述光纤段。 中继器还必须用于互连 FOIRL、10BASE-FB、10BASE-FP 和 10BASE-FL 段。 10BASE-FB 段只能在中继器上的 10BASE-FB 端口之间使用。

15.1.3.5 Modes of operation

10BASE-F MAU 只能在正常模式下运行(见 7.1.4)。 它们不应在监控模式下运行。 连接到中继器的 MAU 不得处于全双工模式。

10BASE-FL MAU 的操作根据所连接的 DTE 是在半双工模式还是全双工模式下运行而有所不同(参见 1.1.2)。 在全双工模式下,与将传输数据 (DO) 环回到接收路径 (DI) 相关的功能被禁用(见 8.3.1.3、18.3.1.6)。

本标准中标有“仅半双工模式”的条款中规定的要求不适用于与配置为全双工操作的 DTE 一起使用的 MAU。 在全双工模式下运行的设备的设计者和/或用户有责任确保使用或合并的 10BASE-FL MAU 正确配置为全双工运行。

0BASE-FP 和 10BASE-FB MAU 只能在半双工模式下运行。

15.2 MDI optical characteristics

表 15-1 总结了 10BASE-FP、10BASE-FB 和 10BASE-FL 光纤系统的发射和接收光学参数。 光学测量应使用与 15.3.2 中规定的光连接器和 15.3.1 中规定的光纤端接的 MDI 进行。 光纤长度应足以衰减包层模式分布。

注——发射和接收光参数是指相应光纤芯中的光功率 (15.3.1)。 目前可用的光纤通常需要 1m 到 5m 才能从包层中去除光功率。

15.2.1 Transmit optical parameters

15.2.1.1 Center wavelength

光源发射的中心波长应符合表 15-1 的规定。

15.2.1.2 Spectral width

光源的半峰全宽(FWHM)光谱宽度应如表 15-1 中规定的那样。

15.2.1.3 Optical modulation extinction ratio

光调制方法是光电源的开关键控。 最小消光比应如表 15-1 中规定的,在归一化点 (15.2.1.11) 测量。

15.2.1.4 Optical Idle Signal amplitude

光空闲信号应如表 15-1 中规定的那样。

15.2.1.5 Optical transmit pulse logic polarity

AUI DO 电路上的 LO 应在 MDI 处表示为 LO,并表示为在 MDI 处传输的较高光功率电平。 AUI DO 电路上的 HI 应在 MDI 处表示为 HI 和在 MDI 处传输的较低光功率电平(见 7.4.2.1)。 10BASE-FP Star 本质上是从任何输入到任何输出的同相。

15.2.1.6 Optical transmit pulse rise and fall times

MDI 发射器的光上升和下降时间应在 10% 到 90% 的水平上测量。 上升和下降时间及其差值应按表 15-1 的规定。

15.2.1.7 Optical transmit pulse overshoot and undershoot

最大光学过冲和下冲应如表 15-1 中规定。

15.2.1.8 Optical transmit pulse edge jitter

对于由曼彻斯特编码伪随机序列组成的传输波形,在 MDI 处测量的总传输边沿抖动应符合表 15-1 的规定,最小重复周期为 511 比特。 MDI 处的抖动应在光波形的上限和下限功率电平的功率电平中值处测量(根据任何有效光比特流中的前 16 次或更多次转换确定)。 这不包括光发射脉冲占空比 (15.2.1.9) 变化的任何影响。

15.2.1.9 Optical transmit pulse duty cycle distortion

光脉冲占空比应符合表 15-1 的规定。 在电光源输出端测量的占空比失真应在光波形的高功率电平和低功率电平的功率电平中间值处测量(如 15.2.1.10 中确定的)。

15.2.1.10 Optical transmit average power range

耦合到光纤纤芯的光发射平均功率应在 MDI 表 15-1 中规定的范围内。

为了满足 10BASE-FP 功率范围,可能需要使用一种或多种技术,例如具有聚焦辐射模式的发射器、光功率设置或温度补偿。

注意——表 15-1 中所示的光功率范围可以通过以下方式满足:
        10BASE-FB 和 10BASE-FL MDI
                标称平均功率,寿命开始–15 dBm
                发射功率容差*+3 dB
                发射功率下降,寿命结束–2 dB
        10BASE-FP MDI
                标称平均功率,寿命开始–12.5 dBm
                发射功率容差*+1.5 dB
                发射功率下降,寿命结束–1 dB

* 发射功率容差包括发射器、光连接器和光纤容差。

15.2.1.11 Optical transmit signal templates

标准化后,10BASE-FP MAU、10BASE-FB MAU 和 10BASE-FL MAU 的传输光波形应分别落在图 15-3、图 15-4 和图 15-5 所示的模板内。 归一化是通过线性缩放和移动波形幅度以及移动波形时基来实现的,使其与模板上黑点指示的两个归一化点相交。 这些模板显示了 15.2.1.3、15.2.1.6、15.2.1.8 和 15.2.1.9 中描述的传输参数的图形表示。 表 15–1 列出了这些参数的适当数值。 如果模板与表 15-1 之间存在任何冲突,则应优先使用该表。

“归一化光功率”的定义如图 15-3、图 15-4 和图 15-5 所示。 测量的光功率被缩放和移位,使得“0”光功率和“1”光功率的定义由图中黑点指示的点处的平均信号值确定。

15.2.1.11.1 10BASE-FP optical transmit signal template

图 15-3 模板的拐点由表 15-2 中包含的坐标对定义。

15.2.1.11.2 10BASE-FB optical transmit signal template
图 15-4 模板的拐点由表 15-3 中包含的坐标对定义。

15.2.1.11.3 10BASE-FL Optical transmit signal template
图 15-5 模板的拐点由表 15-4 中包含的坐标对定义。 此模板仅用于数据

15.2.2 Receive optical parameters

当在连接到单个 10BASE-FP、10BASE-FB 或 10BASE-FL 段的两个 AUI 之间测量时,误码率 (BER) 应小于 109 分之一,适用于所有有效光接收参数组合。 以下子条款和有效的光发射脉冲占空比失真 (15.2.1.9)。 对于集成 MAU 的情况,此测量必须通过推理进行。

15.2.2.1 Optical receive average power range

当单个发射器在介质上传输时,MDI 处的光接收平均功率应在表 15-1 中规定的范围内。

15.2.2.2 Optical receive pulse edge jitter

接收到的边沿抖动应符合由曼彻斯特编码伪随机序列组成的接收波形的规定,最小重复周期为 511 比特。 输入 MDI 处的抖动应在光波形的上下功率电平的功率电平中值处测量(根据任何有效比特流中的前 16 次或更多转换确定)。 在 DI 电路驱动器的输出处测量的抖动应在零交叉点处测量(由任何有效比特流中的前 16 个或更多转换确定)。

注—对于表 15-1 的传输光学参数和 15.3.1 的光纤参数,2 km 长光纤的抖动贡献小于 10 ps (.01 ns)。 出于计算和规范的目的,没有将抖动贡献分配给光纤段(包括任何 10BASE-FP Star)。

如果 MDI 接收器输入端的光信号的总接收抖动不超过表 15-1 中规定的值,则它们应被接收并发送到 DI 电路。

从 MDI 接收器的输入到 DI 电路驱动器的输出在 MAU 处引入的最大附加边沿抖动应如表 15-1 中规定。

DI 电路驱动器输出端的总边沿抖动不应超过表 15-1 中规定的最坏情况边沿抖动分量的总和。

15.2.2.3 Optical receive pulse logic polarity

在 MDI 接收到的较高光功率电平应在 MDI 和 AUI DI 电路上都由 LO 表示。 MDI 接收到的较低光功率电平在 MDI 和 AUI DI 电路上都应由 HI 表示(见 7.4.2.1)。

15.2.2.4 Optical receive pulse rise and fall times

MDI 接收器的光上升和下降时间应从 10% 到 90% 水平测量。 上升和下降时间及其最大差值应在 MDI 的表 15-1 中规定。

15.3 Characteristics of the fiber optic medium

光纤传输介质由一段或多段光纤电缆组成,带有任何中间连接器,这些中间连接器需要将各段连接在一起,并按照 15.3.2 的规定在光连接器插头的每一端端接。 光纤介质从一个 MDI 跨越到另一个 MDI。

15.3.1 Optical fiber and cable

IEC 60793-2:1992 A1b 型规定的 62.5/125 μm 标称直径光纤满足光学介质要求,但 15.3.1.1 至 15.3.1.3 中注明的例外情况除外。 对于长度小于 5 m 的链路,可能需要使用衰减器或模式剥离滤波器等技术来衰减耦合到包层中的光功率,以满足 15.2.2.1 的要求。 该系统可以在一定的限制条件下使用多种光纤运行。 有关其他纤维尺寸的信息包含在 D.4 中。 但是,只有通过使用本条规定的光纤才能确保符合本标准以及不同供应商设备之间的互操作性。

15.3.1.1 Attenuation

本标准是在成缆光纤的基础上制定的,在 850 nm 波长处测量时衰减值小于或等于 3.75 dB/km。 只要满足 15.3.3 中的要求,较高损耗的光纤可用于较短的光纤对长度。

注——该衰减值是标准 IEC 60793-2:1992、A1b 型、3.5 dB/km 类别和 ISO/IEC 11801:2002 的放宽。

15.3.1.2 Modal bandwidth

每根光纤在 850 nm 波长处的模态带宽长度乘积不小于 160 MHz·km。

注——该模态带宽值是标准 IEC 60793-2:1992、A1b 型、>200 MHz·km 类别和 ISO/IEC 11801:2002 的放宽。

15.3.1.3 Propagation delay

传播延迟应<=5 μs/km。 (这相当于 0.67c 的传播速度。)

15.3.2 Optical medium connector plug and socket

连接到 10BASE-FP、10BASE-FB 或 10BASE-FL MAU 或 10BASE-FP Star 的光缆的每一端都应在图 15-6 所示的 BFOC/2.5 连接器插头中端接( 仅供参考)(每根光纤一根),如 IEC 60874-10:1992 中所述。 图 15-7 中所示的相应配对连接器插座(仅供参考)应用于本规范涵盖的所有网络元素(10BASE-FP MAU、10BASE-FB MAU、10BASE-FL MAU 和 10BASE-FP Star) 光缆所连接的位置。 直插式或接线板连接器可以是其他类型,但必须满足 15.3.2.1 和 15.3.2.2 的要求。

注意—最好将未使用的连接器盖住,以保护系统免受环境光的影响,并保护连接器接口免受污染

15.3.2.1 Optical connector insertion loss

该标准是在最大插入损耗为 1.0 dB 的基础上制定的(见下文注释)。 只要满足 15.3.2.2 和 15.3.3.1 或 15.3.3.2 中的要求,就可以使用具有不同损耗特性的连接器。 使用插入损耗大于 1.0 dB 的连接器可能会将可实现的传输距离减少到低于 15.1.3.4 中提到的那些。

注意——根据测试方法 ANSI/EIA/TIA 455-34-1985 [B5]、方法 A 或 ANSI/EIA/TIA 455-59-1989 [B8]。 (在制定本标准时,没有可用的 ISO/IEC 测试方法。)

15.3.2.2 Optical connector return loss

10BASE-FP 段的光连接器的回波损耗应大于 25 dB。
注——由于回波损耗的考虑,光纤对中的中间连接器的数量可能会对系统产生影响(见 B.5.2)。

15.3.3 Fiber optic medium insertion loss

只要满足 15.3.3.1 和 15.3.3.2 的要求,可以以任何方式在光缆设备的元件之间分配光插入损耗。 应根据 ANSI/EIA/TIA 526-14-1990 [B11],方法 A,两个参考跳线测量光插入损耗。
注:在制定本标准时没有可用的 ISO/IEC 测试方法。

15.3.3.1 10BASE-FP segment insertion loss

包括 10BASE-FP Star 在内的 10BASE-FP 段的光插入损耗应在 16 dB 和 26 B 之间,使用中心波长为 850 nm 和光谱宽度为 75 nm 的光信号源测量。 对于任何给定的星形输出端口,相对于所有输入端口,跨 10BASE-FP 段的测量插入损耗范围应小于 6 dB(见 16.5.2.2 中的注释)。 系统实现的例子见 B.5.2。

15.3.3.2 10BASE-FB and 10BASE-FL segment insertion loss

10BASE-FB 和 10BASE-FL 段的光插入损耗应小于 12.5 dB,使用中心波长为 850 nm 和光谱宽度为 75 nm 的光信号源测量。

15.3.4 Electrical isolation

连接到光纤电缆的 MDI 之间应提供电气隔离。 光介质连接器插头与光缆内的任何导电元件之间不应有导电路径。 这种隔离应至少经受以下电气强度测试之一:

a) 1500 V rms,50 Hz 至 60 Hz,持续 60 秒,按 IEC 60950:1991 的 5.3.2 规定应用。
b) 2250 Vdc,持续 60 秒,按照 IEC 60950:1991 的 5.3.2 中的规定应用。
c) 一系列交替极性的 2400 V 脉冲,以不少于 1 秒的间隔施加。 脉冲的形状应为 IEC 60060 中定义的 1.2/50 μs(1.2 μs 虚拟前沿时间,50 μs 半值虚拟时间)。

测试期间不应出现 IEC 60950:1991 的 5.3.2 中定义的绝缘击穿。 测试后的电阻应至少为 2 M,在 500 Vdc 下测得。

15.4 MAU reliability

MAU 应设计为具有至少 1000 万小时连续运行的平均故障前时间 (MTBF),而不会导致连接到网络的其他站之间的通信故障。 MAU 电子设备中的组件故障不应妨碍网络上其他 MAU 之间的通信。

15.5 MAU–AUI specification

当 MAU 包含物理 AUI 连接器时,应满足以下规范。

15.5.1 MAU–AUI electrical characteristics

MAU 中连接到 AUI 的驱动器和接收器组件的电气特性应与 7.4 和 7.5 中规定的相同。 此外,AUI DO 接收器应拒绝小于 ± 160 mV 差分的输入波形。

15.5.2 MAU–AUI mechanical connections

MAU 应配备 7.6 中规定的 15 针公连接器。

15.5.3 Power consumption

上电后,MAU 通过 AUI 汲取的浪涌电流应使 Ip  Tw 小于或等于 2  10–3 安培-秒,其中 Ip 是峰值浪涌电流,Tw 是持续时间 电流超过 0.5 A 或 0.5  Ip 中的较大者。 上电 100 ms 后,由 AUI 供电时,MAU 消耗的电流不得超过 0.5 A。

MAU 应能够在所有可能的 AUI 电压源下工作,包括那些电流限制为 0.5 A 的电压源,由 DTE 或中继器通过所有允许的 AUI 电缆的电阻提供。

作为一种选择,允许为 MAU 提供单独的电源。 如果使用单独的电源,则应确保在任何情况下都不能从 AUI 的引脚 13(电路 VP)上获得电源。 如果实施单独的电源,应至少经受 15.3.4 中的一项试验。

MAU 应在外部进行标记,以标识实现 AUI 时设备所需的电源电流最大值。
MAU 不得在 MDI 或 AUI 的 DI 或 CI 电路上引入任何上电或掉电时的无关信号。

15.5.4 MAU–AUI messages

DTE 中的 PLS 和 MAU 中的 PMA 之间的消息应符合 7.2.1。 这些消息也用于中继器单元与 PMA 通信。

15.5.4.1 PLS to PMA messages

以下消息由 DTE 中的 PLS 或中继器发送到 MAU 中的 PMA(见 7.2.1.1):

15.5.4.2 PMA to PLS messages

以下消息由 MAU 中的 PMA 发送到 DTE 或中继器中的 PLS(见 7.2.1.2):

15.5.4.2.1 signal_quality_error message

signal_quality_error (SQE) 消息应以下列方式运行:

a) The SQE message shall be sent whenever a collision exists, as described in 16.3.4, 17.3.3 or 18.3.1.4.
b) The SQE message shall be sent whenever a jabber condition exists, as described in 16.3.6 or 18.3.1.6.
c) The SQE message shall be sent as a result of SQE Test, as described in 16.3.5 or 18.3.1.5. SQE Test shall not be performed by MAUs connected to repeaters.
d) Under all other conditions, the MAU shall send the mau_available message.

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