萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的更新與發(fā)展，萬(wàn)兆以太網(wǎng)（10GBase-T）技術(shù)將在不久的將來(lái)成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主流，本文綜合闡述了10GBase-T技術(shù)、市場(chǎng)及應(yīng)用。應(yīng)用10GBase-T銅纜布線解決方案構(gòu)建高性能網(wǎng)絡(luò)核心成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵字：萬(wàn)兆以太網(wǎng)  802.3ae10GE標(biāo)準(zhǔn)  10GBase-T銅纜布線  線性傳輸性能

一 以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)由施樂(lè)公司(Xerox)于1973年提出并實(shí)現(xiàn)，它采用“載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)”的共享訪問(wèn)方案,將多個(gè)工作站都連接在一條總線上，所有的工作站都不斷向總線發(fā)出監(jiān)聽(tīng)信號(hào)。但在同一時(shí)刻，只能有一個(gè)工作站在總線上傳輸，其它工作站必須等待傳輸結(jié)束后，再開(kāi)始自己的傳輸。由于以太網(wǎng)技術(shù)具有共享性、開(kāi)放性、加上設(shè)計(jì)技術(shù)上的一些優(yōu)勢(shì)(如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、算法簡(jiǎn)潔、良好的兼容性和平滑升級(jí))以及關(guān)鍵的傳輸速率的大幅提升，它不但在局域網(wǎng)領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟，而且在城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)范圍內(nèi)都得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。

最早的以太網(wǎng)傳輸速率為10Mbps。采用CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方式的局域網(wǎng)技術(shù)，由Xerox公司于1975年研制成功。而在1979年7月至1982年間，當(dāng)時(shí)的DEC、Intel和Xerox三家公司共同制定了以太網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范DIX。在這個(gè)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，形成了IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并在1989年正式成為一種以太網(wǎng)技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在20多年中，以太網(wǎng)技術(shù)經(jīng)歷了不斷發(fā)展，成為迄今最廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)技術(shù)。

千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為一種高速以太網(wǎng)技術(shù)，給用戶帶來(lái)了提高核心網(wǎng)絡(luò)的有效解決方案。它繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)價(jià)格便宜的特點(diǎn)，采用與10M以太網(wǎng)相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)。由于這項(xiàng)技術(shù)可以不用改變傳統(tǒng)以太網(wǎng)的桌面應(yīng)用和操作系統(tǒng)，因此可與10M或100M的以太網(wǎng)很好地配合工作。在升級(jí)到千兆以太網(wǎng)時(shí)，不必改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序、網(wǎng)管部件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，能夠最大程度地保護(hù)用戶投資，所以這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)前景十分被用戶看好。

再發(fā)展就進(jìn)入到以太網(wǎng)的萬(wàn)兆時(shí)代。萬(wàn)兆以太網(wǎng)使用IEEE 802.3以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制（MAC）協(xié)議、IEEE 802.3以太網(wǎng)幀格式和IEEE 802.3幀格式，不需要修改以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制（MAC）協(xié)議或分組格式。所以，能夠支持所有網(wǎng)絡(luò)的上層服務(wù)，包括在OSI七層模型的第二/三層或更高層次上運(yùn)行的智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具有高可用性、多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）、含IP語(yǔ)音（VoIP）在內(nèi)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全與策略實(shí)施、服務(wù)器負(fù)載均衡（SLB）和Web高速緩存等特點(diǎn)。

二 10GBase-T萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)（10GBase-T）始于2002年6月802.3ae10GE標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布。在物理層，802.3ae大致分為兩種類(lèi)型，一種為與傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接速率為10Gbps的“LANPHY”，另一種為連接SDH/SONET速率為9.58464Gbps的“WANPHY”；WANPHY與SONETOC-192幀結(jié)構(gòu)的融合，可以與OC-192電路和SONET/SDH設(shè)備一起運(yùn)行，保護(hù)了傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施投資，使運(yùn)營(yíng)商能夠在不同地區(qū)中通過(guò)城域網(wǎng)提供端到端以太網(wǎng)。在傳輸介質(zhì)方面，802.3ae目前可以支持9um單模、50um多模和62.5um多模光纖。在數(shù)據(jù)鏈路層，802.3ae繼承了802.3以太網(wǎng)的幀格式及最大/最小幀長(zhǎng)度，支持多層星型連接、點(diǎn)到點(diǎn)連接及上述拓?fù)涞慕M合，充分保證對(duì)已有應(yīng)用的兼容性，對(duì)上層應(yīng)用沒(méi)有影響，使得升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)極低。與全雙工快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)一樣，萬(wàn)兆以太網(wǎng)也采用全雙工，因此沒(méi)有固有的距離限制。由于萬(wàn)兆以太網(wǎng)仍然是以太網(wǎng)，使用了相關(guān)的管理工具和體系結(jié)構(gòu)，因而能縮短實(shí)施和推廣的時(shí)間。

在制定802.3ae后，IEEE著手10GBase-T網(wǎng)絡(luò)在銅線上傳送標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。2002年11月成立了兩個(gè)研究銅線萬(wàn)兆以太網(wǎng)的組織，一個(gè)組織研究在Cat5e或Cat6雙絞線上的10GBaseT；另一個(gè)組織正在研究用4對(duì)同軸電纜實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆以太網(wǎng)的方法。西蒙公司于2003年1月率先在全球市場(chǎng)推出10Gip全系統(tǒng)10G布線解決方案。近期推出的MTP 即插即用型光纖網(wǎng)絡(luò)布線解決方案，可保證對(duì)重要數(shù)據(jù)中心鏈路具有前瞻性的支持，包括10Gb/s，未來(lái)的40Gb/s以及100Gb/s的應(yīng)用。目前，西蒙是唯一擁有全套7類(lèi)/F級(jí)連接器的公司。西蒙的TERA 系統(tǒng)是完全支持4連接情況下100米萬(wàn)兆傳輸?shù)?類(lèi)F級(jí)布線系統(tǒng)，也是世界上性能最好的支持多媒體應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化銅纜布線系統(tǒng)。

隨著10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)的制定，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的光模塊技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。萬(wàn)兆以太網(wǎng)光模塊已有300針MSA模塊、XENPAK、XPAK、X2和XFP五種。其中300針MSA模塊屬于第一代模塊，最初面向SDH網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)，尺寸大并且價(jià)格比較昂貴。Xenpak是面向萬(wàn)兆以太網(wǎng)的第一代光模塊，相對(duì)300針MSA而言價(jià)格低且尺寸校現(xiàn)在各個(gè)光模塊生產(chǎn)廠商正在積極進(jìn)行小型化10G光模塊的研發(fā)。Xpak和X2是Xenpak模塊的直接改進(jìn)版，體積縮小了40％，光接口、電接口都與原來(lái)保持一致。Finisar等公司正在研發(fā)的XFP相比以上各種MSA都不同。在電接口方面沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)的XAUI接口，而是采用了自行規(guī)定的XFI接口。XFP支持局域網(wǎng)PHY和廣域網(wǎng) PHY，具有可插拔、尺寸更加小巧、價(jià)格更有競(jìng)爭(zhēng)力等特點(diǎn)。

三 10GBase-T技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)以太網(wǎng)近距離傳輸?shù)南拗?。除了?yīng)用在局域網(wǎng)和園區(qū)網(wǎng)外，也能夠方便地應(yīng)用在城域甚至廣域范圍，來(lái)構(gòu)建高性能的網(wǎng)絡(luò)核心。

1.寬帶IP城域網(wǎng)

10GBase-T網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可提供高密度萬(wàn)兆、千兆以太網(wǎng)接口，為服務(wù)提供商和企業(yè)用戶提供城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的連接。萬(wàn)兆以太網(wǎng)在裸光纖上最遠(yuǎn)可以傳送40～80公里，滿足城域范圍的要求。也可以連接DWDM和SDH/SONET設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣域范圍的傳輸。

2.企業(yè)和校園

醫(yī)療行業(yè)會(huì)采用10GBase-T技術(shù)，尤其是涉及到數(shù)字化放射治療計(jì)劃的時(shí)候。通過(guò)一種新出現(xiàn)的叫做熔合的過(guò)程能將多張反映身體結(jié)構(gòu)和新陳代謝變化的圖像合在一起。利用這一技術(shù)，治療計(jì)劃制定者能利用這些圖像使放射束充分對(duì)準(zhǔn)腫瘤而對(duì)周?chē)M織的傷害最小。視頻也將會(huì)受益于這項(xiàng)技術(shù)。實(shí)時(shí)交互式視頻會(huì)出現(xiàn)在大學(xué)、培訓(xùn)中心，也許下載一部電影將變得與下載一首歌一樣容易。另一個(gè)會(huì)采用這項(xiàng)技術(shù)的是CAD/CAM行業(yè)。CAD文件正變得越來(lái)越大，會(huì)因各種原因被模擬和展示，在有些情況下還被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助制造和機(jī)器人。在工程方面，這將使工程師們?yōu)闇y(cè)試任何的情形建立更好的模型。

3.數(shù)據(jù)中心和Internet交換中心

隨著Internet應(yīng)用的普及，大量的數(shù)據(jù)訪問(wèn)需要一個(gè)可升級(jí)、高性能的內(nèi)容服務(wù)匯聚網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)中心需要匯聚數(shù)百計(jì)的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)線路，在用戶端，服務(wù)器匯聚網(wǎng)絡(luò)要提供具有L2交換、L3路由的高密度GE/10GE路由器和交換機(jī)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備可滿足匯聚網(wǎng)絡(luò)的需求，并為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)預(yù)留了的空間。

中石油北京數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)

四 10GBase-T銅纜布線

開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)力是成本，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用需要降低成本。10GBase-T技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的目的是用3倍的成本實(shí)現(xiàn)10倍的性能，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是目前使用的最先進(jìn)的以太網(wǎng)技術(shù)（以千兆以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)衡量，成本是其3倍，性能達(dá)到其10倍）。對(duì)于大范圍的實(shí)施萬(wàn)兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，利用光纖傳輸?shù)慕鉀Q方案已經(jīng)被證明過(guò)于昂貴，因此銅纜的解決方案得以被開(kāi)發(fā)。

測(cè)試表明，10G以太網(wǎng)需要至少500MHz（起初是625MHz）的線性傳輸性能。大多數(shù)的增強(qiáng)五類(lèi)電纜只有150MHz或250MHz，標(biāo)準(zhǔn)也只要求有150MHz。六類(lèi)雖沒(méi)有被強(qiáng)制其性能達(dá)到500MHz，但對(duì)于高帶寬傳輸是更好的媒質(zhì)；許多制造商提供的電纜標(biāo)稱600MHz，正是預(yù)計(jì)到有應(yīng)用需要更高的性能。萬(wàn)兆銅纜以太網(wǎng)10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)工作組宣布的布線系統(tǒng)支持目標(biāo)包括：4連接器雙絞線銅纜系統(tǒng)信道；100米長(zhǎng)度 F級(jí)（7類(lèi)）布線信道；55米長(zhǎng)度 E級(jí)（6類(lèi)）布線信道；100米長(zhǎng)度 新型E級(jí)（6類(lèi)）信道。

開(kāi)放式機(jī)架安裝現(xiàn)場(chǎng)

在過(guò)去十年，對(duì)帶寬的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。以太網(wǎng)應(yīng)用從10BASE-T、100BASE-T、1000BASE-T發(fā)展到現(xiàn)在的10GBASE-T。眾所周知，芯片存儲(chǔ)和處理能力每18個(gè)月增加一倍。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和布線基礎(chǔ)設(shè)施必須和這種更新速度保持一致。出于上述原因及其他諸如不斷增加的基于IP應(yīng)用之類(lèi)的因素，對(duì)10G布線系統(tǒng)提供的帶寬需求只是時(shí)間問(wèn)題。布線系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最難升級(jí)的一部分，其使用壽命至少10年，是有源網(wǎng)絡(luò)電子設(shè)備生命周期的兩倍。盡管布線系統(tǒng)只占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總投資的5%，但它卻是構(gòu)建整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。因此當(dāng)打算更新或升級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，最好是投資高質(zhì)量、高性能的布線系統(tǒng)。

文章編輯：CobiNet(寧波)，本公司專注于電訊配件,銅纜綜合布線系列領(lǐng)域產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)七類(lèi),六類(lèi),超五類(lèi)屏蔽網(wǎng)線雙絞屏蔽線及相關(guān)模塊配件,歡迎來(lái)電咨詢0574 88168918；

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