01萬兆以太網(wǎng)規(guī)范

就目前來說，萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都比較繁多，在標(biāo)準(zhǔn)方面，有 2002 年的IEEE 802.3ae，2004 年的 IEEE 802.3ak，2006 年的 IEEE 802.3an、IEEE 802.3aq和 2007 年的IEEE 802.3ap；在規(guī)范方面，總共有 10多個(gè)（是一比較龐大的家族，比千兆以太網(wǎng)的 9 個(gè)又多了許多）。在這 10多個(gè)規(guī)范中，可以分為三類：一是基于光纖的局域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范，二是基于雙絞線（或銅線）的局域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范，三是基于光纖的廣域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范。下面分別予以介紹。

1基于光纖的局域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范

就目前來說，用于局域網(wǎng)的基于光纖的萬兆以太網(wǎng)規(guī)范有：10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR 和 10GBase-LX4 這六個(gè)規(guī)范。

10GBase-SR

10GBase-SR 中的"SR"代表"短距離"（short range）的意思，該規(guī)范支持編碼方式為64B/66B 的短波（波長(zhǎng)為 850nm）多模光纖（MMF），有效傳輸距離為 2～300m，要支持 300m 傳輸需要采用經(jīng)過優(yōu)化的 50μm 線徑 OM3（Optimized Multimode 3，優(yōu)化的多模 3）光纖（沒有優(yōu)化的線徑 50μm 光纖稱為 OM2 光纖，而線徑為 62.5μm 的光纖稱為 OM1 光纖）。10GBase-SR 具有最低成本、最低電源消耗和最小的光纖模塊等優(yōu)勢(shì)。

10GBase-LR

10GBase-LR 中的"LR"代表"長(zhǎng)距離"（Long Range）的意思，該規(guī)范支持編碼方式為64B/66B 的長(zhǎng)波（1310nm）單模光纖（SMF），有效傳輸距離為 2m 到 10km，事實(shí)上最高可達(dá)到 25km。10GBase-LR 的光纖模塊比下面將要介紹的 10GBase-LX4 光纖模塊更便宜。

10GBase-LRM

10GBase-LRM 中的"LRM"代表"長(zhǎng)度延伸多點(diǎn)模式"（Long Reach Multimode），對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)為 2006 年發(fā)布的 IEEE 802.3aq。在 1990年以前安裝的 FDDI 62.5?m 多模光纖的 FDDI網(wǎng)絡(luò)和 100Base-FX 網(wǎng)絡(luò)中的有效傳輸距離為 220m，而在 OM3 光纖中可達(dá) 260m，在連接長(zhǎng)度方面，不如以前的 10GBase-LX4 規(guī)范，但是它的光纖模塊比 10GBase-LX4 規(guī)范光纖模塊具有更低的成本和更低的電源消耗。

10GBase-ER

10GBase-ER 中的"ER"代表"超長(zhǎng)距離"（Extended Range）的意思，該規(guī)范支持超長(zhǎng)波（1550nm）單模光纖（SMF），有效傳輸距離為 2m 到 40km。

10GBase-ZR

幾個(gè)廠商提出了傳輸距離可達(dá)到 80km 超長(zhǎng)距離的模塊接口，這就是 10GBase-ZR 規(guī)范。它使用的也是超長(zhǎng)波（1550nm）單模光纖（SMF）。但 80km 的物理層不在 EEE 802.3ae 標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，是廠商自己在 OC-192/STM-64 SDH/SONET 規(guī)范中的描述，也不會(huì)被 IEEE 802.3 工作組接受。

10GBase-LX4

10GBase-LX4 采用波分復(fù)用技術(shù)，通過使用 4 路波長(zhǎng)統(tǒng)一為 1300 nm，工作在 3.125Gb/s的分離光源來實(shí)現(xiàn) 10Gb/s 傳輸。該規(guī)范在多模光纖中的有效傳輸距離為 2～300m，在單模光纖下的有效傳輸距離最高可達(dá) 10km。它主要適用于需要在一個(gè)光纖模塊中同時(shí)支持多模和單模光纖的環(huán)境。因?yàn)?10GBase-LX4 規(guī)范采用了 4 路激光光源，所以在成本、光纖線徑和電源成本方面較前面介紹的 10GBase-LRM 規(guī)范有不足之處。

2基于雙絞線（或銅線）的局域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范

在 2002 年發(fā)布的幾個(gè)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范中并沒有支持銅線這種廉價(jià)傳輸介質(zhì)的，但事實(shí)上，像雙絞線這類銅線在局域網(wǎng)中的應(yīng)用是最普遍的，不僅成本低，而且容易維護(hù)，所以在近幾年就相繼推出了多個(gè)基于雙絞線（6 類以上）的萬兆以太網(wǎng)規(guī)范包括 10GBase-CX4、 10GBase-KX4、10GBase-KR、10GBase-T。下面分別予以簡(jiǎn)單介紹。

10GBase-CX4

10GBase-CX4 對(duì)應(yīng)的就是 2004 年發(fā)布的 IEEE 802.3ak 萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。10GBase-CX4使用 802.3ae 中定義的 XAUI（萬兆附加單元接口）和用于 InfiniBand 中的 4X 連接器，傳輸介質(zhì)稱之為"CX4 銅纜"（其實(shí)就是一種屏蔽雙絞線）。它的有效傳輸距離僅 15m。

10GBase-CX4 規(guī)范不是利用單個(gè)銅線鏈路傳送萬兆數(shù)據(jù)，而是使用 4 臺(tái)發(fā)送器和 4 臺(tái)接收器來傳送萬兆數(shù)據(jù)，并以差分方式運(yùn)行在同軸電纜上，每臺(tái)設(shè)備利用 8B/10B 編碼，以每信道 3.125GHz 的波特率傳送 2.5Gb/s 的數(shù)據(jù)。這需要在每條電纜組的總共 8 條雙同軸信道的每個(gè)方向上有 4 組差分線纜對(duì)。另外，與可在現(xiàn)場(chǎng)端接的 5 類、超 5 類雙絞線不同， CX4 線纜需要在工廠端接，因此客戶必須指定線纜長(zhǎng)度。線纜越長(zhǎng)一般直徑就越大。10GBase-CX4 的主要優(yōu)勢(shì)就是低電源消耗、低成本、低響應(yīng)延時(shí)，但是接口模塊比 SPF+的大。

10GBase-KX4和10GBase-KR

10GBase-KX4 和 10GBase-KR 所對(duì)應(yīng)的是 2007 年發(fā)布的 IEEE 802.3ap 標(biāo)準(zhǔn)。它們主要用于背板應(yīng)用，如刀片服務(wù)器、路由器和交換機(jī)的集群線路卡，所以又稱之為"背板以太網(wǎng)"。

萬兆背板目前已經(jīng)存在并行和串行兩種版本。并行版（10GBase-KX4 規(guī)范）是背板的通用設(shè)計(jì)，它將萬兆信號(hào)拆分為 4 條通道（類似 XAUI），每條通道的帶寬都是 3.125Gb/s。而在串行版（10GBase-KR 規(guī)范）中只定義了一條通道，采用 64/66B 編碼方式實(shí)現(xiàn) 10Gb/s高速傳輸。在 10GBase-KR 規(guī)范中，為了防止信號(hào)在較高的頻率水平下發(fā)生衰減，背板本身的性能需要更高，而且可以在更大的頻率范圍內(nèi)保持信號(hào)的質(zhì)量。IEEE 802.3ap 標(biāo)準(zhǔn)采用的是并行設(shè)計(jì)，包括兩個(gè)連接器的 1m 長(zhǎng)銅布線印刷電路板。10GBase-KX4 使用與10GBase-CX4 規(guī)范一樣的物理層編碼，10GBase-KR 使用與 10GBase-LR/ER/SR 三個(gè)規(guī)范一樣的物理層編碼。目前，對(duì)于具有總體帶寬需求或需要解決走線密集過高問題的背板，有許多家供應(yīng)商提供的 SerDes 芯片均采用 10GBase-KR 解決方案。

10GBase-T

10GBase-T 對(duì)應(yīng)的是 2006 年發(fā)布的 IEEE 802.3an 標(biāo)準(zhǔn)，可工作在屏蔽或非屏蔽雙絞線上，最長(zhǎng)傳輸距離為 100m。這可以算是萬兆以太網(wǎng)一項(xiàng)革命性的進(jìn)步，因?yàn)樵诖酥?，一直認(rèn)為在雙絞線上不可能實(shí)現(xiàn)這么高的傳輸速率，原因就是運(yùn)行在這么高工作頻率（至少為 500MHz）基礎(chǔ)上的損耗太大。但標(biāo)準(zhǔn)制定者依靠 4 項(xiàng)技術(shù)構(gòu)件使 10GBase-T 變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)：損耗消除、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換、線纜增強(qiáng)和編碼改進(jìn)。10GBase-T 的電纜結(jié)構(gòu)也可用于 1000Base-T 規(guī)范，以便使用自動(dòng)協(xié)商協(xié)議順利從1000Base-T 升級(jí)到 10GBase-T 網(wǎng)絡(luò)。10GBase-T 相比其他 10G 規(guī)范而言，具有更高的響應(yīng)延時(shí)和消耗。在 2008 年，有多個(gè)廠商推出一種硅元素可以實(shí)現(xiàn)低于 6W 的電源消耗，響應(yīng)延時(shí)小于百萬分之一秒（也就是 1μs）。在編碼方面，不是采用原來 1000Base-T 的 PAM-5，而是采用了 PAM-8 編碼方式，支持 833Mb/s 和 400MHz 帶寬，對(duì)布線系統(tǒng)的帶寬要求也相應(yīng)地修改為 500MHz，如果仍采用 PAM-5 的 10GBase-T 對(duì)布線帶寬的需求是 625MHz。在連接器方面，10GBase-T 使用已廣泛應(yīng)用于以太網(wǎng)的 650MHz 版本 RJ-45 連接器。在6 類線上最長(zhǎng)有效傳輸距離為 55m，而在 6a 類類雙線上可以達(dá)到 100m。

3基于光纖的廣域網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范

前面提到的 10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW 和 10GBase-ZW 規(guī)范都是應(yīng)用于廣域網(wǎng)的物理層規(guī)范，專為工作在 OC-192/STM-64 SDH/SONET 環(huán)境而設(shè)置，使用輕量的 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）/SONET（Synchronous Optical Networking，同步光纖網(wǎng)絡(luò)）幀，運(yùn)行速率為 9.953Gb/s。它們所使用的光纖類型和有效傳輸距離分別對(duì)應(yīng)于前面介紹的 10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-ER 和 10GBase-ZR 規(guī)范。在 10GBase-LX4 和 10GBase-CX4 規(guī)范中沒有廣域網(wǎng)物理層，因?yàn)橐郧暗?SONET/SDH。

02萬兆以太網(wǎng)的物理層結(jié)構(gòu)

萬兆以太網(wǎng)采用了 IEEE 802.3 以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議、IEEE 802.3 以太網(wǎng)幀格式，以及 IEEE 802.3 幀的最大和最小尺寸。正如千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 1000Base-X 和 1000Base-T 保留了以太網(wǎng)模型的基本內(nèi)容一樣，萬兆以太網(wǎng)在本質(zhì)上仍然是以太網(wǎng)在速度和距離方面的自然進(jìn)化。但因?yàn)槿f兆以太網(wǎng)是一種只采用全雙工的傳輸技術(shù)，所以網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不需要應(yīng)用低速的、半雙工的 CSMA/CD 協(xié)議。

在許多萬兆以太網(wǎng)規(guī)范中，也對(duì)應(yīng)了許多不同類型的萬兆以太網(wǎng)物理層，但總體類型還是與最初于 2002 年發(fā)布的幾類萬兆以太網(wǎng)規(guī)范差不多。下面分基于光纖傳輸介質(zhì)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范物理層和基于銅線傳輸介質(zhì)萬兆以太網(wǎng)規(guī)范物理層兩種類型進(jìn)行介紹。

在 2002 年發(fā)布的 7 個(gè)規(guī)范中，可以分為三大類，即 10GBase-X（僅包括 10GBase-X 規(guī)范）、10GBase-R（包括 10GBase-SR、10GBase-LR 和 10GBase-ER 三個(gè)規(guī)范）和 10GBase-W（包括 10GBase-SW、10GBase-LW 和 10GBase-EW 三個(gè)規(guī)范）。這三個(gè)子系列所對(duì)應(yīng)的物理層體系結(jié)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)圖 5-19 中的左、中、右圖（注意其中用顏色標(biāo)注的部分）。

在萬兆以太網(wǎng)技術(shù)中，其中比較突出的是一種稱之為 XAUI 的接口。XAUI 借用了原來的以太網(wǎng)附加單元接口（Attachment Unit Interface，AUI）的簡(jiǎn)稱，而 X 源于羅馬數(shù)字中的 10，代表每秒傳輸 10千兆比特的意思。XAUI 被設(shè)計(jì)成既是一個(gè)接口擴(kuò)展器，又是一個(gè)接口。其實(shí)在體系結(jié)構(gòu)中就是將在下面提到的 10Gb/s 介質(zhì)獨(dú)立接口（10 Gigabit Media Independent Interface，XGMII），也可以看成是對(duì) XGMII 接口的擴(kuò)展。XGMII 是具有 74條信號(hào)線的接口，其中的 32 條數(shù)據(jù)線用于數(shù)據(jù)的收發(fā)。XGMII 也可以作為以太網(wǎng)的 MAC層對(duì) PHY 的補(bǔ)充。XAUI 還可以在以太網(wǎng)的 MAC 層和 PHY 的互聯(lián)方面代替或作為 XGMII的擴(kuò)展，這是 XGMII 比較典型的應(yīng)用。

XAUI 直接從千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中 1000Base-X 的 PHY 發(fā)展而來，它具有自帶時(shí)鐘的串行總線。XAUI 接口的速率是 1000Base-X 的 2.5 倍。通過 4 條串行通道，保證萬兆以太網(wǎng)的 XAUI 接口所支持的數(shù)據(jù)吞吐量是千兆以太網(wǎng)的 10倍。

對(duì)比一下圖 5-16 中右圖所示的千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中的物理層可以看出，在 10GBase-X 子系列的體系結(jié)構(gòu)中，物理層結(jié)構(gòu)與千兆以太網(wǎng)的基本類似，只是 PCS 子層與 RS 子層之間的接口由原來的 GMII 變成了 XGMII，也就是前面說的 XAUI。而在 10GBase-R 子系列的三個(gè)規(guī)范中的物理層，除了上述接口換成為 XGMII 外，還有一個(gè)區(qū)別就是 PCS 子層的編碼方式由原來的 8B/10B 改變成了 64B/66B。在 10GBase-W 子系列的三個(gè)規(guī)范中相對(duì)千兆以太網(wǎng)物理層的改變更大，除了在 10GBase-R 子系列中的兩處改變外，還在 PCS 子層與 PMA 子層之間增加了一個(gè)新的子層--WIS（WAN 接口）子層。通過 WAN 接口子層（WAN Interface Sublayer，WIS），萬兆以太網(wǎng)也能被調(diào)整為較低的傳輸速率，如 9.584640Gb/s（OC-192），這就允許萬兆以太網(wǎng)設(shè)備與同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET）STS-192c 傳輸格式相兼容。

下面對(duì)萬兆以太網(wǎng)物理層的這幾個(gè)子層和接口進(jìn)行具體介紹。

PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層

PMD 子層的功能是支持在 PMA 子層和介質(zhì)之間交換串行化的符號(hào)代碼位。PMD 子層將這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于在某種特定介質(zhì)上傳輸?shù)男问?。PMD 是物理層的最低子層，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定物理層負(fù)責(zé)從介質(zhì)上發(fā)送和接收信號(hào)。

PMA（物理介質(zhì)連接）子層

PMA 子層提供了 PCS 和 PMD 層之間的串行化服務(wù)接口。它與 PCS 子層的連接稱為 PMA 服務(wù)接口。另外 PMA 子層還從接收位流中分離出用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的符號(hào)對(duì)齊（定界）的符號(hào)定時(shí)時(shí)鐘。

WIS（廣域網(wǎng)接口）子層

WIS 子層是可選的物理子層（只在 10GBase-W 子系列三個(gè)規(guī)范中采用），位于 PMA子層與 PCS 子層之間，用于廣域網(wǎng)中產(chǎn)生適配 ANSI 定義的 SONET STS-192c 傳輸格式，或 ITU 定義 SDH VC-4-64c 容器速率的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流。該速率數(shù)據(jù)流可以直接映射到傳輸層而不需要高層處理。

PCS（物理編碼）子層

PCS 子層位于協(xié)調(diào)子層（通過 GMII）和物理介質(zhì)接入層（PMA）子層之間。PCS 子層完成將經(jīng)過完善定義的以太網(wǎng) MAC 功能映射到現(xiàn)存的編碼和物理層信號(hào)系統(tǒng)的功能上去。PCS 子層和上層 RS 子層的接口由 XGMII 提供，與下層 PMA 接口使用 PMA 服務(wù)接口。

RS（協(xié)調(diào)子層）和XGMII（10Gb/s介質(zhì)無關(guān)接口）

協(xié)調(diào)子層的功能是將 XGMII 的通路數(shù)據(jù)和相關(guān)控制信號(hào)映射到原始 PLS 服務(wù)接口定義（MAC/PLS）接口上。XGMII 接口提供了 10Gb/s 的 MAC 和物理層間的邏輯接口。XGMII和協(xié)調(diào)子層使 MAC 可以連接到不同類型的物理介質(zhì)上。

03萬兆以太網(wǎng)MAC子層

應(yīng)用于局域網(wǎng)的萬兆以太網(wǎng)的 MAC 子層與千兆以太網(wǎng)的 MAC 子層的幀格式基本一樣（參見圖 5-17），但不再支持 CSMA/CD 介質(zhì)控制方式，只允許進(jìn)行全雙工傳輸。這就意味著萬兆以太網(wǎng)的傳輸將不受 CSMA/CD 沖突字段的限制，從而突破了局域網(wǎng)的概念，進(jìn)入到了城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)范疇。

又由于 10G 以太網(wǎng)可以在廣域網(wǎng)上使用，所以為了與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)兼容，必須采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的幀格式承載業(yè)務(wù)。為了達(dá)到 10Gb/s 的高速率可以采用 SONET/SDH 網(wǎng)絡(luò)中的 OC-192c 幀格式傳輸，這就需要在物理子層實(shí)現(xiàn)從以太網(wǎng)幀到 OC-192c 幀格式的映射功能。同時(shí)，由于以太網(wǎng)的原設(shè)計(jì)是面向局域網(wǎng)的，網(wǎng)絡(luò)管理功能較弱，傳輸距離短并且其物理線路沒有任何保護(hù)措施。當(dāng)以太網(wǎng)作為廣域網(wǎng)進(jìn)行長(zhǎng)距離、高速率傳輸時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致線路信號(hào)頻率和相位產(chǎn)生較大的抖動(dòng)，而且以太網(wǎng)的傳輸是異步的，在接收端實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步比較困難。因此，如果以太網(wǎng)幀要在廣域網(wǎng)中傳輸，需要對(duì)以太網(wǎng)幀格式進(jìn)行修改。

以太網(wǎng)一般利用物理層中特殊的 10B（Byte）代碼實(shí)現(xiàn)幀定界。當(dāng) MAC 層有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，PCS 子層對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行 8B/10B 編碼，當(dāng)發(fā)現(xiàn)幀頭和幀尾時(shí)，自動(dòng)添加特殊的碼組 SFD（幀起始定界符）和 EFD（幀結(jié)束定界符）；當(dāng) PCS 子層收到來自底層的 10B 編碼數(shù)據(jù)時(shí)，可以很容易地根據(jù) SFD（幀起始字界符）和 EFD（幀結(jié)尾定界符）找到幀的起始和結(jié)束，從而完成幀定界。但是 SDH 中承載的千兆以太網(wǎng)幀定界不同于標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)幀定界，因?yàn)閺?fù)用的數(shù)據(jù)已經(jīng)恢復(fù)成 8B 編碼的碼組，去掉了 SFD 和 EFD。如果只利用千兆以太網(wǎng)的前導(dǎo)碼（Preamble）和 SFD 進(jìn)行幀定界，由于信息數(shù)據(jù)中出現(xiàn)與前導(dǎo)和幀起始定界符相同碼組的概率較大，采用這樣的幀定界策略可能會(huì)造成接收端始終無法進(jìn)行正確的以太網(wǎng)幀定界。為了避免上述情況，10G 以太網(wǎng)采用了 HEC（Header-Error-Check，頭部錯(cuò)誤檢測(cè)）策略。在以太網(wǎng)幀中添加了"長(zhǎng)度"字段和"HEC"字段。為了在定幀過程中方便查找下一個(gè)幀位置，同時(shí)又確保最大幀長(zhǎng)為 1518 字節(jié)，所以把原來"前導(dǎo)碼"字段的兩個(gè)字節(jié)改用為"長(zhǎng)度"字段，然后對(duì)前面的 8 字節(jié)進(jìn)行 CRC-16 校驗(yàn)，將最后得到的兩個(gè)字節(jié)作為"HEC"字段插入 SFD 之后，DA 字段之前。

【注意】10G WAN 物理層并不是簡(jiǎn)單地將以太網(wǎng) MAC 幀用 OC-192c 承載。雖然借鑒了 OC-192c 的塊狀幀結(jié)構(gòu)、指針、映射以及分層的開銷，但是在 SDH 幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做了大量的簡(jiǎn)化，使得修改后的以太網(wǎng)對(duì)抖動(dòng)不敏感，對(duì)時(shí)鐘的要求不高。減少了許多不必要的開銷，簡(jiǎn)化了 SDH 幀結(jié)構(gòu)，與千兆以太網(wǎng)相比，增強(qiáng)了物理層的網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)，可在物理線路上實(shí)現(xiàn)保護(hù)倒換。其次，避免了煩瑣的同步復(fù)用，信號(hào)不是從低速率復(fù)用成高速率流，而是直接映射到 OC-192c 凈負(fù)荷中。

10G 以太局域網(wǎng)和 10G 以太廣域網(wǎng)（采用 OC-192C）物理層的速率不同，10G 以太局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)率為 10Gb/s，而 10G 以太廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)率為 9.58464Gb/s（SDH OC-192c，是 PCS層未編碼前的速率），但是兩種速率的物理層共用一個(gè) MAC 層，MAC 層的工作速率為 10Gb/s。采用什么樣的調(diào)整策略將 10G MII 接口的 10Gb/s 傳輸速率降低，使之與物理層的傳輸速率 9.58464Gb/s 相匹配，是 10G 以太廣域網(wǎng)需要解決的問題。

04萬兆以太網(wǎng)的主要特性和優(yōu)勢(shì)

萬兆以太網(wǎng)定義在 IEEE 802.3ae 協(xié)議中，其數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到百億比特每秒?；诋?dāng)今廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù)，萬兆以太網(wǎng)提供了與各種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相似的有利特點(diǎn)。但同時(shí)它又具有相對(duì)以前幾種以太網(wǎng)技術(shù)鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1物理層結(jié)構(gòu)不同

萬兆以太網(wǎng)是一種只采用全雙工數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其物理層（PHY）和 OSI 參考模型的第一層（物理層）一致，負(fù)責(zé)建立傳輸介質(zhì)（光纖或銅線）和 MAC 層的連接，MAC 層相當(dāng)于 OSI 參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）。萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層分為兩部分，分別為 LAN 物理層和 WAN 物理層。LAN 物理層提供了現(xiàn)在正廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)接口，傳輸速率為 10Gb/s；WAN 物理層則提供了與 OC-192c 和 SDH VC-6-64c 相兼容的接口，傳輸速率為 9.58Gb/s。與 SONET 不同的是，運(yùn)行在 SONET 上的萬兆以太網(wǎng)依然以異步方式工作。WIS（WAN 接口子層）將萬兆以太網(wǎng)流量映射到 SONET 的 STS-192c 幀中，通過調(diào)整數(shù)據(jù)包間的間距，使 OC-192c 略低的數(shù)據(jù)傳輸率與萬兆以太網(wǎng)相匹配。

2提供多種物理接口

千兆以太網(wǎng)的物理層每發(fā)送 8 比特的數(shù)據(jù)要用 10比特組成編碼數(shù)據(jù)段，網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率只有 80%；萬兆以太網(wǎng)則每發(fā)送 64 比特只用 66 比特組成編碼數(shù)據(jù)段，比特利用率達(dá) 97%。雖然這是犧牲了糾錯(cuò)位和恢復(fù)位換取的，但萬兆以太網(wǎng)采用了更先進(jìn)的糾錯(cuò)和恢復(fù)技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

基于光纖的萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層可進(jìn)一步細(xì)分為 5 種具體的接口，分別為 1550nm LAN 接口、1310nm 寬頻波分復(fù)用（WWDM）LAN 接口、850nm LAN 接口、1550nm WAN接口和 1310nm WAN 接口。

以上每種接口都有其對(duì)應(yīng)的最適宜的傳輸介質(zhì)：850nm LAN 接口適用于 50/125μm 多模光纖上，最大傳輸距離為 65m；50/125μm 多模光纖現(xiàn)在已用得不多，但由于這種光纖制造容易，價(jià)格便宜，所以用來連接服務(wù)器比較劃算；1310nm 寬頻波分復(fù)用（WWDM）LAN接口適用于 66.5/125μm 多模光纖上，傳輸距離為 300m；66.5/125μm 的多模光纖又叫 FDDI光纖，是目前企業(yè)使用得最廣泛的多模光纖，從 20世紀(jì) 80年代末 90年代初開始在網(wǎng)絡(luò)界大行其道；1550nm WAN 接口和 1310nm WAN 接口適合在單模光纖上進(jìn)行長(zhǎng)距離的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸；1310nm WAN 接口支持的傳輸距離為 10km；1550nm WAN 接口支持的傳輸距離為 40km。

另外，在 10GBase-T 規(guī)范中，還支持最常見的雙絞線 RJ-45 接口。

3帶寬更寬，傳輸距離更長(zhǎng)

萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)意味著以太網(wǎng)將具有更高的帶寬（10Gb/s）和更遠(yuǎn)的傳輸距離（最長(zhǎng)傳輸距離可達(dá) 80km）。另外，過去有時(shí)需采用數(shù)個(gè)千兆捆綁以滿足交換機(jī)互連所需的高帶寬，因而浪費(fèi)了更多的光纖資源，現(xiàn)在可以采用萬兆互連，甚至 4 個(gè)萬兆捆綁互連，達(dá)到 40Gb/s的寬帶水平。

4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便、價(jià)格低廉

由于萬兆以太網(wǎng)只工作于光纖模式（屏蔽雙絞線也可以工作于該模式），沒有采用載波偵聽多路訪問和沖突檢測(cè)（CSMA/CD）協(xié)議和訪問優(yōu)先控制技術(shù)，簡(jiǎn)化了訪問控制的算法，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的管理，并降低了部署的成本，也因而得到了廣泛的應(yīng)用。

5便于管理

采用萬兆以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)管理者可以用實(shí)時(shí)方式，也可以用歷史累積方式輕松地看到第 2層到第 7 層的網(wǎng)絡(luò)流量。允許"永遠(yuǎn)在線"監(jiān)視，能夠鑒別干擾或入侵監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸，獲取計(jì)費(fèi)信息或呼叫數(shù)據(jù)記錄，從網(wǎng)絡(luò)中獲取商業(yè)智能。

6應(yīng)用更廣

萬兆以太網(wǎng)主要工作在光纖模式上，所以它不僅在局域網(wǎng)中可以得到應(yīng)用，更在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中有著非常廣闊的用途，把原來僅用于局域網(wǎng)的以太網(wǎng)帶到了廣闊的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。

另外，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入，WAN/MAN 與 LAN 融合已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，各自的應(yīng)用領(lǐng)域也將獲得新的突破，而萬兆以太網(wǎng)技術(shù)讓工業(yè)界找到了一條能夠同時(shí)提高以太網(wǎng)的速度、可操作距離和連通性的途徑，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用必將為三網(wǎng)發(fā)展與融合提供新的動(dòng)力。

7具有更高多功能，服務(wù)質(zhì)量更好

萬兆以太網(wǎng)技術(shù)提供了更多的更新功能，大大提升 QoS，具有相當(dāng)?shù)母锩?，因此，能更好地滿足網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量、鏈路保護(hù)等多個(gè)方面的需求。

當(dāng)然，最重要的特性就是，萬兆以太網(wǎng)技術(shù)基本承襲了以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)及千兆以太網(wǎng)技術(shù)，因此在用戶普及率、使用方便性、網(wǎng)絡(luò)互操作性及簡(jiǎn)易性上都占有極大的優(yōu)勢(shì)。在升級(jí)到萬兆以太網(wǎng)解決方案時(shí)，用戶不必?fù)?dān)心既有的程序或服務(wù)是否會(huì)受到影響，升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)非常低，可實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，保護(hù)了用戶的投資；同時(shí)在未來升級(jí)到 40Gb/s 甚至 100Gb/s都將是很明顯的優(yōu)勢(shì)。

來源：汽車以太網(wǎng)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室

審核編輯：湯梓紅