以太网定时

 以太网的物理层实现速度较快，这让冲突管理更加复杂。

 

延时

 

如前所述，每台要发送的设备必须先“侦听”介质，检查其中是否有流量。如果没有流量，该站点将立即开始发送。发送的电信号需要一定的时间（延时）传播（传送）到电缆。信号路径中的每台集线器或中继器在将比特从一个端口转发到下一个端口时，都会增加延时时间。

 

这种累加的延时将会增大冲突发生的机率，因为侦听节点可能会在集线器或中继器处理报文时跳变成发送信号。由于此节点在侦听时信号尚未到达，所以它会认为介质可以使用。这种情况通常导致冲突。 

定时和同步

 

在半双工模式中，如果冲突没有发生，发送设备将会发送 64 位的定时同步信息，称为“前导码”。

 

然后，发送设备将发送整个帧。

 

吞吐量速度为 10 Mbps 及以下的以太网通信是异步通信。这种环境下的异步通信意味着，每台接收设备将使用 8 个字节的定时信息来使接收电路与传入的数据同步，然后丢弃这 8 个字节。

 

吞吐量为 100 Mbps 及更高的以太网通信是同步通信。这种环境下的同步通信表示不需要定时信息。但是，由于兼容性的原因，“前导码”和“帧首定界符 (SFD)”字段仍然存在。

比特时间

 

不管介质速度如何，将比特发送到介质并在介质上侦听到它都需要一定的时间。这段时间称为比特时间。在 10-Mbps 以太网中，MAC 层上发送一个比特需要 100 毫微秒 (nS)；在 100 Mbps 以太网中，发送相同比特需要 10 nS；而在 1000 Mbps 中，只需要 1 nS。出于粗略估计，人们常使用每毫微秒 20.3 厘米（8 英寸）来计算 UTP 电缆中的传播延时。结果是：100 米的 UTP 电缆，10BASE-T 信号在 5 个比特时间内可以传输完。

 

为使 CSMA/CD 以太网正常工作，发送设备必须可以获知冲突才能完成最小帧的的传送。速度为 100 Mbps 时，设备定时基本不能支持 100 米的电缆。速度为 1000 Mbps 时，需要进行特殊调整，因为在第一个比特到达第一个 100 米 UTP 电缆之前，最小帧应该差不多已经全部发送。因此，万兆以太网不支持半双工模式。

 

这些定时考虑必须应用于帧间隙和回退时间 （这两个概念将在下一节中论述），这样才能确保设备发送其下一个帧时，冲突的风险降至最低。

 

碰撞槽时间

 

在半双工以太网中，数据每次只能朝一个方向传送，因此碰撞槽时间 是一个确定有多少设备可以共享网络的重要参数。对于以 1000 Mbps 或以下速度发送的所有以太网，规范个别发送方式的标准可能会短于碰撞槽时间。

 

确定碰撞槽时间时会平衡考虑以下两方面的需要：减小冲突恢复影响的需要（回退和重新发送时间），以及网络距离必须足以支持合理网络大小的需要。折衷方案是选择最大的网络直径（大约 2500 米），然后设置足以确保检测到所有冲突的最小帧长。

 

10-Mbps 和 100-Mbps 以太网的碰撞槽时间为 512 个比特时间或 64 个二进制八位数。1000-Mbps 以太网的碰撞槽时间为 4096 个比特时间或 512 个二进制八位数。

 

该碰撞槽时间确保当冲突发生时，在发送帧的前 512 个比特（千兆以太网为 4096 个）内便可检测到。这简化了发生冲突后对帧重新发送的处理。

 

碰撞槽时间是一个重要参数，因为：

512 位碰撞槽时间确定最小的以太网帧为 64 个字节。任何长度小于 64 个字节的帧都被接收站点视为“冲突碎片“或”残帧”而自动丢弃。

碰撞槽时间确定了最大网段的大小限制。如果网络扩展得太大，就可能发生延迟冲突。延迟冲突被视为网络故障，因为这种冲突在 CSMA/CD 自动处理帧发送期间被检测到的时间太迟。

 

碰撞槽时间按照约定的最大网络体系结构上的最大电缆长度计算。所有硬件传播延迟时间都是约定的最大值，检测到冲突时使用 32 位堵塞信号。

 

实际计算的碰撞槽时间刚好比在冲突域的最远两点之间发送所需的理论时间长，与另一个时间最近的发送发生冲突，然后让冲突碎片返回发送站点而被检测到。请见图。

 

为使系统正常运行，第一台设备必须在发送完最小合法帧之前检测到冲突。

 

为了让 1000 Mbps 以太网在半双工模式下运行，在单纯发送小帧时将会添加扩展字段，以使发射器保持一定的忙碌时间，让冲突碎片返回。此字段只出现在 1000-Mbps 的半双工链路上，可让最小帧保持能够满足碰撞槽时间要求的长度。扩展位将被接收设备丢弃。