关于万兆以太网标准
计算机网络应用 万兆以太网
计算机网络应用万兆以太网在前面讲到的千兆以太网通常用作将小区用户汇聚到网络的交换中心,或者将汇聚层设备连接到骨干层。
虽然以太网多链路聚合技术已完成标准化且多厂商互通指日可待,可以将多个千兆链路捆绑使用,但是考虑光纤资源以及波长资源,链路捆绑等因素,它一般只用在POP点内或者短距离应用环境。
为了解决由带宽及传输距离而导致以太网技术不适用于用在城域网骨干/汇聚层的问题,随后由IEEE 802.3委员会成立的IEEE 802.3ae工作组制定了IEEE 802.3ae 10Gbps(10000Mbps)以太网标准,从而解决了该问题。
万兆以太网能够应用到核心层之间,以及核心层与汇聚层之间的链路上,目前包括华为3Com、Cisco、Avaya、Enterasys、Foundry和Riverstone公司在内的多家厂商已经推出多款万兆以太网交换机产品,成就了今天以太网技术的全新局面。
万兆以太网同样保留了IEEE 802.3的大部分格式,但它只支持全双工工作模式、使用光纤作为传输媒体,制定了新的光物理媒体相关子层(PMD)具有更高的数据传输速率。
万兆以太网包括IEEE 802.3ae万兆以太网标准和IEEE 802.3ak万兆以太网标准两种技术标准。
1.IEEE 802.3ae万兆以太网标准IEEE 802.3ae万兆以太网标准是基于光纤设计的,它定义了在光纤上传输10Gbps以太网的标准,传输距离从300米到40公里,它将物理层分为局域网物理层(LAN PHY)和广域网物理层(WAN PHY)两个层次,其体系结构如图5-10所示。
10GBASE-R10GBASE-W10GBASE-X图5-10 IEEE 802.ae定义的LAN和WAN物理层结构其中,局域网物理层是指与标准以太网的连接,其速率为10Gbps;广域网物理层是指与SDH/SONET的连接,其速率为9.58464Bbps。
每种PHY分别可以使用10Gbase-S(850nm 短波)、10Gbase-L(1310nm长波)、10Gbase-E(1550nm长波)3种规格,其最大传输距离分别为300m、10km、40km。
关于万兆以太网标准
万兆以太网标准关于万兆以太网标准万兆以太网物理层规格在IEEE 802.3ae中定义了万兆以太网物理层规格(PHY)和支持光模块,如下图所示(左)。
在以太网标准中,光模块被正式定义为一种物理媒体依赖接口(PMD)。
右图显示了PMD、PHY和MAC(媒体访问控制)在交换路由器板卡上的逻辑设计。
万兆以太网MAC(右图)在服务接口(向PHY)以 10Gb/s的速率运行,在MAC PHY层之间适应速率,通过调试Inter-Packet Gaps (IPG)以适应LAN PHY和WAN PHY的略有不懂的数据速率。
速率适应机制在IEEE 802.3ae中叫做Open Loop Control。
Stack Diagram of 10GE PHYS & PMDs Typical Switch Card Layout万兆以太网物理层规格(PHY)为:连续LAN PHY连续物理层由64b/66b多媒体数字信号编解码器(译码/解码)配置和serializer/deserializer (SerDes)组成。
64b/66b多媒体数字信号编解码器配置是执行包描绘的块状编码配置。
SerDes为连续光模块或PMD,在传送器上将16- bit并行数据路径(每个644 Mb/s)排序到一个10.3Gb/s的连续数据流,并将一个10.3Gb/s的连续数据流去序列化到16-bit并行数据路径(每个644Mb/s)。
连续WAN PHY连续WAN PHY由WAN接口子层(WIS)、64b/66b多媒体数据信号编解码器配置(与上文描述一样)、和SerDes组成,SerDes也与上文描述一样,除了连续数据流的速度为9.95Gb/s(OC-192),每个16-bit并行数据路径为622Mb/s。
WIS为SONET framing和X7+ X6 + 1 scrambling专门设计。
与SONET OC-192速度结合,连续WAN PHY使万兆以太网能在现有SONET OC-192设施和10Gb/s Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)光学网络上无中断运行。
传输介质标准
10M 以太网(标准以太网)100M 以太网(快速以太网)1000M 以太网(千兆以太网)10000M以太网(万兆以太网)10M以太网接口:802.3线缆10Base-T 双绞线,作为物理传输介质100m10Base5 粗,同轴电缆作为物理传输介质500m10Base2 细,同轴电缆作为物理传输介质200m10BaseF 光纤,作为物理传输介质2000m3类双绞线4类双绞线5类双绞线超5类双绞线6类双绞线100M以太网接口:快速以太网由IEEE 802.3u标准定义100Base-T 3类线,传输距离最多100米100Base-T4 3类线,传输距离最多100米100Base-TX 5类以上双绞线,传输距离最多100米,100Mbps全双工100Base-FX 单模光纤,传输距离可达10公里,100Mbps全双工100Base-F 多模光纤,传输距离最多2000米,100Mbps全双工1000M以太网接口:IEEE 802.3z和802.3ab1000Base-T 5类以上UTP双绞线,传输距离最多100米1000Base-F 多模光纤,传输距离最多500米,全双工单模光纤,传输距离最多2-3公里,全双工1000Base-SX 单模模块,只能使用多模光纤,62.5um传输275m,50um传输550m1000Base-LX 多模模块,单模、多模光纤都可使用,主要使用光纤有62.5um、50um、9um,多模550m,单模3km1000Base-CX 150欧姆STP双绞线,适用于交换机之间的连接,传输速率1.25Gbps,使用DB9接头或HSSDC接头,最大25m1000Base-ZX cisco标准,普通单模光纤70km,premium 单模式光纤或者色散位移单模光纤链接跨度达100 km10000M以太网接口:IEEE 802.3ae和802.3ak10GBaseCX4 4对同轴电缆,传输距离15米10GBase-S 多模光纤,50/62.5um光纤,使用波长为850nm,传输距离300米10GBase-L 单模光纤,50/62.5um光纤,使用波长为1310nm,传输距离10km10GBase-E 单模光纤,9um光纤,使用波长为1550nm,传输距离40kmV.24:用途(WAN,AUX,CONSOLE)RS-232 12V可工作在同步、异步两种模式下同步:传输速率115200bps异步:传输速率64000bps(路由器端)DB50----------DB25(外接设备端)波特率:9600 30米.115200 10米V.35:用途(控制信号RS-232 12V,数据与时钟V.35 0.5V)工作在同步模式传输速率2048000bps(路由器端)DB50----------DB34(外接设备端)DB34:DTE端为34针头(粗);DCE端为34针孔波特率:2400 1250米4800 625米9600 312米.204800 30米ISDN 两种接口BRI和PRI 参考设备(H6060 NT1+、ISDN卡)BRI 基本速率,电信向普通用户提供的是此接口,采用双绞线,速率:BRI是2B+D 则其数据数率为128+16=144kbps2个B通道(每个64K)用于传输话音、数据(一路电话只一个B通道);1个D通道(16K)用于传输信令U口,使用两芯的RJ-11或者RJ-45连接器(电话线口);S/T口,使用四芯的RJ-45连接器(网口,数字口)PRI 基群速率,用于大量数据传输,如PBX、LAN等,速率:PRI是30B+2D 数据数率为30*64+2*64=2048kbps在H3C R系列路由器上以CE1/PRI接口形式出现CE1/PRI接口CE1端为DB15针头,PRI端分为75欧姆非平衡同轴电缆的BNC头,接网络120欧姆平衡屏蔽双绞线RJ45头,接网络光纤接头:FCL圆、ST圆、SC方、LC方、MT-RJ方。
万兆以太网技术
万兆以太网技术目录1.基于光纤的局域网万兆以太网规范 (1)2.基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范 (2)3.基于光纤的广域网万兆以太网规范 (3)4.万兆以太网物理层规格 (4)4.1万兆以太网物理层规格(PHY) (4)4.2相关物理介质层(PMD) (7)万兆以太网技术万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,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。
在规范方面,总共有10多个,总共可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。
下面分别予以介绍。
1. 基于光纤的局域网万兆以太网规范目前,基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。
(1)10GBase-SR10GBase-SR中的“SR”代表“短距离”(short range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B 的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF),有效传输距离为2~300m,要支持300m传输需要采用经过优化的50μm线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50μm光纤称为OM2光纤,而线径为62.5μm的光纤称为OM1光纤)。
10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。
(2)10GBase-LR10GBase-LR中的“LR”代表“长距离”(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B 的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。
10吉比特以太网
10吉比特以太网10吉比特以太网•10吉比特以太网又称万兆位。
以太网万兆位以太网正式标准于2002年6月完成,即IEEE802.3ae万兆位以太网的主要有以下特点:•MAC子层的帧格式与10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。
•由于数据率很高,万兆位以太网的传输媒体不再使用铜线而只使用光纤。
•万兆位以太网只工作在全双工方式,因此不存在争用问题,也就不使用CSMA/CD协议。
•万兆位以太网定义了两种不同的物理层:(1)局域网物理层LAN PHY。
(2)广域网物理层WAN PHY。
10吉比特以太网的拓扑结构•10吉比特以太网在传统国际标准化组织的开放系统互连(Open Systems Interconnection,OSI)参考模型中,属于2层协议,仍然使用IEEE802.3以太网媒体访问控制(Media access Control,MAC)协议,其帧格式和大小也符合IEEE802.3标准。
但是10吉比特以太网与以往的以太网标准相比,除了速度显著提高外,还有其他一些显著不同的地方•星形拓扑结构主要应用于IEEE 802.2、IEEE 802.3标准的以太局域网中;•所以是星形拓扑结构星型拓扑结构•星型拓扑由中央结点集线器与各个结点连接组成。
这种网络各结点必须通过中央结点才能实现通信。
星型结构的特点是结构简单、建网容易,便于控制和管理。
其缺点是中央结点负担较重,容易形成系统的“瓶颈”,线路的利用率也不高。
星型网络的实际应用集线器多端口的中继器,工作在物理层功能:在网段之间复制比特流,信号整形和放大可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备特点:具有与中继器同样的特点可改变网络物理拓扑形式:总线连接→星形连接逻辑上仍是一个总线型共享介质网络端口数:8,12,16,24是构成以太网拓扑结构的基本设备以太网设备集线器的类型:按结构形式划分独立式(Standalone)固定端口配置,扩充时用级连的方法。
万兆以太网技术的介绍
以太网的发展以太网(Ethernet)是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网的定义:以太网是当前广泛使用,采用共享总线型传输媒体方式的局域网。
以太网有标准以太网和快速以太网之分。
标准以太网:以太网开始以太网只有10Mbps的吞吐量,使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问的访问控制方法,这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。
以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接。
快速以太网:快速以太网(Fast Ethernet)也就是我们常说的百兆以太网,它在保持帧格式、MAC(介质存取控制)机制和MTU(最大传送单元)质量的前提下,其速率比10Base -T的以太网增加了10倍。
二者之间的相似性使得10Base-T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。
快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。
以太网的发展历程:以太网最早由Xerox(施乐)公司创建,于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。
1982年12月IEEE802.3标准的出现,标志着以太网技术标准的起步,同时也标志着符合国际标准、具有高度互通性的以太网产品的面世。
IEEE802.3标准规定以太网是以10Mbps的速度运行,采用载波侦听多路访问/冲突检测(简称为CSMA/MD)介质存取控制(简称为MAC)协议在共享介质上传输数据的技术。
1990年,为了提高网络带宽,一种能同时提供多条传输路径的以太网设备出现了,这就是以太网交换机,它标志着以太网从共享时代进入了交换时代。
1993年,全双工以太网的出现,又改变了以太网半双工的工作模式,不仅使以太网的传输速度又翻了一翻,彻底解决了多个端口的信道竞争。
1995年3月,IEEE802.3u规范的通过,标志着以100Mbps的速度运行的快速以太网时代的来临。
万兆产品重要指标
万兆产品重要指标带宽计算一、计算公式说明交换机的背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。
背板带宽标志了交换机总的数据交换能力,单位为Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。
一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。
一般来讲,计算方法如下:(1)线速的背板带宽考察交换机上所有端口能提供的总带宽。
计算公式为端口数×相应端口速率×2(全双工模式)如果总带宽≤标称背板带宽,那么在背板带宽上是线速的。
(2)第二层包转发线速第二层包转发率=千兆端口数量× 1.488Mpps+百兆端口数量× 0.1488Mpps+其余类型端口数×相应计算方法,如果这个速率能≤标称二层包转发速率,那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。
(3)第三层包转发线速第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量× 0.1488Mpps+其余类型端口数×相应计算方法,如果这个速率能≤标称三层包转发速率,那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。
所以说,如果能满足上面三个条件,那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。
目前交换机的内部结构主要有以下几种:一是共享内存结构,这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。
这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用,尤其是随着交换机端口的增加,中央内存的价格会很高,因而交换机内核成为性能实现的瓶颈;二是交叉总线结构,它可在端口间建立直接的点对点连接,这对于单点传输性能很好,但不适合多点传输;三是混合交叉总线结构,这是一种混合交叉总线实现方式,它的设计思路是,将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵,中间通过一条高性能的总线连接。
以太网详解
以太网详解1.以太网是什么?以太网(Ethernet)最早是由Xerox(施乐)公司创建的局域网组网规范,1980年DEC、Intel和Xeox三家公司联合开发了初版Ethernet规范—DIX 1.0,1982年这三家公司又推出了修改版本DIX 2.0,并将其提交给EEE 802工作组,经IEEEE成员修改并通过后,成为IEEE的正式标准,并编号为IEEE 802.3。
虽然Ethernet规范和IEEE 802.3规范并不完全相同,但一般认为Ethernet和正IEEE 802.3是兼容的。
以太网是应用最广泛的局域网技术。
根据传输速率的不同,以太网分为标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbis)千兆以太网(1000Mbs)和万兆以太网(10Gbit/s),这些以太网都符合IEEE 802.3是兼容的。
2、标准以太网标准以太网是最早期的以太网,其传输速率为10Mbts,也称为传统以太网。
此种以太网的组网方式非常灵活,既可以使用粗、细缆组成总线网络,也可以使用双绞线组成星状网络,还可以同时使用同轴电缆和双绞线组成混合网络。
这些网络都符合EE8023标准,EEE8023中规定的一些传统以太网物理层标准如下。
①10 Base-2:使用细同轴电缆,最大网段长度为185m。
②10 Base-5:使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m。
③10 Base-T:使用双纹线,最大网段长度为100m。
④10 Boad-36:使用同轴电缆,最大网段长度为3600m。
⑤10 Base-F:使用光纤,最大网段长度为2000m,传输速率为10Mb/s。
以土标准中首部的数字代表传输速率,单位为Mbis;末尾的数字代表单段网线长度(基准单位为100m);Base表示基带传输,Broad表示宽带传输。
3、快速以太网随着网络的发展和各项网络技术的普及,标准以太网技术已难以满足人们对网络数据流量和速率的需求。
1993年10月以前,人们只能选择价格昂贵、基于100Mbs光缆的FDD技术组建高标准网络,1993年10月,Grand Junction 公司推出了世界上第一台快速以太网集线器FastSwitch10/100和百兆网络接口卡Fast NIC 100,快速以太网技术正式得到应用。
万兆以太网技术及应用
万兆以太网技术及应用作者:高尚来源:《数字化用户》2013年第22期【摘要】随着工业信息化的高速发展,在科研生产过程中引进了很多工业仿真、三维制图、立体建模等信息化技术,但这些信息技术的应用对企业的园区网网络带宽提出更高的要求,企业需要一种新的技术提供更快更新的网络平台。
万兆以太网正是在这样的背景下产生并发展起来的,文章作者阐述了万兆以太网络的技术要点,分析了万兆以太网络的特点,展望了万兆以太网技术在局域网、广域网,以及城域网上的应用,并总结得出万兆以太网络是未来局域网的发展方向,并且它的出现催生、促进了相关网络技术的发展,必将推动以太网性能大幅度的提高。
【关键词】万兆以太网园区网随着大型装配制造产业的发展,原有的设计、生产、管理方法已经被时代所淘汰,新型工业在研发、试制、生产的过程中越来越多的应用信息化技术,三维建模、立体仿真、工程制造管理等信息化手段促进了装配制造业的快速发展,然而信息化技术的实现需要一种新的技术提供更快更新的网络运行平台[1],因此就孕育出了以太网技术,经过多年来的发展千兆以太网已经普遍应用于校园网、企业网和公用数据网中,而更高速的万兆以太网标准的制定已经完成,并且其制造厂商已生产出符合标准的设备,其符合当今网络使用的基本设计准则,必将被广泛应用。
一、万兆以太网(10GE)标准技术要点以太网技术是当今使用最广泛的网络技术,从经典的OSI网络层次模型上看,以太网属于第2层数据链路层协议,万兆以太网(10GE)仍然属于以太网,与前几代(l0、100和1000Mbps)以太网性质相同,但万兆以太网使用IEEE802.3以太网介质接入控制(MAC)协议、IEEE802.3以太网帧格式和IEEE802.3帧格式,不需要修改以太网介质接入控制(MAC)协议或分组格式。
所以,能够支持所有网络的上层服务,包括在OSI七层模型的第二/三层或更高层次上运行的智能网络服务,具有高可用性[2]、多协议标记交换和Web高速缓存等特点。
万兆以太网规范
5.5.1 万兆以太网规范5.5.1 万兆以太网规范从前面的介绍可以得出,就目前来说,万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,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;在规范方面,总共有10多个(是一比较庞大的家族,比千兆以太网的9个又多了许多)。
在这10多个规范中,可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。
下面分别予以介绍。
1.基于光纤的局域网万兆以太网规范就目前来说,用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。
10GBase-SR10GBase-SR中的"SR"代表"短距离"(short range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF),有效传输距离为2~300m,要支持300m传输需要采用经过优化的50μm线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50μm光纤称为OM2光纤,而线径为62.5μm的光纤称为OM1光纤)。
10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。
10GBase-LR10GBase-LR中的"LR"代表"长距离"(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。
10GBase-LR的光纤模块比下面将要介绍的10GBase-LX4光纤模块更便宜。
网络管理员-互联网应用技术局域网技术与综合布线(二)_真题-无答案
网络管理员-互联网应用技术、局域网技术与综合布线(二)(总分88,考试时间90分钟)单项选择题1. 万兆以太网标准IEEE 802.3ae支持的工作模式是______。
A.全双工 B.半双工 C.单工 D.全双工和半双工2. CSMA/CD协议可以利用多种监听算法来减小发送冲突的概率,下面关于各种监听算法的描述中,正确的是______。
A.非坚持型监听算法有利于减少网络空闲时间B.坚持型监听算法有利于减少冲突的概率C.P坚持型监听算法无法减少网络的空闲时间D.坚持型监听算法能够及时抢占信道3. 下面关于FTP协议的描述中,不正确的是______。
A.FTP协议仅支持下载文件,不能上传文件B.FTP协议使用两个端口号C.FTP报文通过TCP报文传送D.FTP是应用层协议4. ARP协议的作用是______。
A.查找目的IP地址对应的MAC地址B.查找源IP地址对应的MAC地址C.查找源MAC地址对应的IP地址D.查找目的MAC地址对应的IP地址5. 以太网交换机采用级连模式互连时,下层交换机的______连接上层交换机的以太端口。
A.Uplink端口用直通线 B.Uplink端口用交叉线C.以太端口用直通线 D.以太端口用交叉线6. 以太网交换机采用矩阵堆叠模式互连时,需要一个______来连接所有的下层交换机。
A.菊花链堆叠总线 B.堆叠中心C.菊花链中心 D.混合交换中心7. 下面关于集线器与交换机的描述中,错误的是______。
A.交换机是一种多端口网桥B.交换机的各个端口形成一个广播域C.集线器的所有端口组成一个冲突域D.集线器可以起到自动寻址的作用FTP客户登录时,使用的连接是______,对应的服务器端口为______。
8. A.建立在TCP之上的控制连接 B.建立在TCP之上的数据连接C.建立在UDP之上的控制连接 D.建立在UDP之上的数据连接9. A.20 B.210 C.25 D.8010. 配置以太网交换机时把PC的串行口与交换机的______用控制台电缆相连。
网络管理员上午基础知识考试选择题专项强化真题试卷42(题后含答案及解析)
网络管理员上午基础知识考试选择题专项强化真题试卷42(题后含答案及解析)题型有:1.1.下面关于万兆以太网IEEE802.3ae的描述中,错误的是______。
A.802.3ae物理层可以连接传统以太网和同步光纤网B.802.3ae不支持传统以太网关于最大/最小帧长的规定C.802.3ae不支持单工和半双工传输模式D.802.3ae不支持CSMA/CD协议正确答案:B解析:2002年6月,IEEE802.3ae标准发布,支持10Gb/s的传输速率,规定的几种传输介质如下表所示。
传统以太网采用CSMA/CD协议,即带冲突检测的载波监听多路访问技术。
万兆以太网基本应用于点到点线路,不再共享带宽,没有冲突检测功能,载波监听和多路访问技术也不再重要。
万兆以太网采用与传统以太网同样的帧结构,并支持传统以太网关于最大/最小帧长的规定。
万兆以太网采用全双工传输,不支持单工和半双工通信模式。
2.下图所示的两种调制方法分别是______。
A.(a)调幅(b)调相B.(a)调频(b)调相C.(a)调幅(b)调频D.(a)调频(b)调幅正确答案:C解析:使用数字信号对载波进行调制的方式称为键控(Keying),基本的键控方式有三种:幅度键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。
幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现,在数字信号为“1”时电路接通,此时信道上有载波出现;数字信号为“0”时电路被关断,此时信道上无载波出现。
在接收端可以根据载波的有无还原出数字信号的“1”和“0”。
调幅技术实现简单,但抗干扰性能较差,在数据通信中已经很少使用了。
频移键控是利用两个不同频率(f1和f2)的载波信号分别代表数字信号“1”和“0”,即用数字信号“1”和“0”来控制两个不同频率的振荡源交替输出。
这种调制技术抗干扰性能好,但占用带宽较大,频带利用率低,主要用于低速Modem中。
用数字数据的值调制载波的相位,这就是相移键控,例如用1800相移表示“1”;用00相移表示“0”。
以太网分类
一、标准以太网开始以太网只有10Mbps的吞吐量,使用的是CSMA/CD(带有碰撞检测的载波侦听多路访问)的访问控制方法,这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。
以太网主要有两种传输介质,那就是双绞线和同轴电缆。
所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准,下面列出是IEEE 802.3的一些以太网络标准,在这些标准中前面的数字表示传输速度,单位是“Mbps”,最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是 100m),Base表示“基带”的意思,Broad代表“带宽”。
·10Base-5 使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m,基带传输方法;·10Base-2 使用细同轴电缆,最大网段长度为185m,基带传输方法;·10Base-T 使用双绞线电缆,最大网段长度为100m;· 1Base-5 使用双绞线电缆,最大网段长度为500m,传输速度为1Mbps;·10Broad-36 使用同轴电缆(RG-59/U CATV),最大网段长度为3600m,是一种宽带传输方式;·10Base-F 使用光纤传输介质,传输速率为10Mbps;二、快速以太网随着网络的发展,传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。
在1993年10月以前,对于要求10Mbps以上数据流量的 LAN应用,只有光纤分布式数据接口(FDDI)可供选择,但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。
1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100,快速以太网技术正式得以应用。
随后 Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。
与此同时,IEEE802工程组亦对 100Mbps以太网的各种标准,如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。
关于万兆以太网标准
万兆以太网标准关于万兆以太网标准万兆以太网物理层规格在IEEE 802.3ae中定义了万兆以太网物理层规格(PHY)和支持光模块,如下图所示(左)。
在以太网标准中,光模块被正式定义为一种物理媒体依赖接口(PMD)。
右图显示了PMD、PHY和MAC(媒体访问控制)在交换路由器板卡上的逻辑设计。
万兆以太网MAC(右图)在服务接口(向PHY)以 10Gb/s的速率运行,在MAC PHY层之间适应速率,通过调试Inter-Packet Gaps (IPG)以适应LAN PHY和WAN PHY的略有不懂的数据速率。
速率适应机制在IEEE 802.3ae中叫做Open Loop Control。
Stack Diagram of 10GE PHYS & PMDs Typical Switch Card Layout万兆以太网物理层规格(PHY)为:连续LAN PHY连续物理层由64b/66b多媒体数字信号编解码器(译码/解码)配置和serializer/deserializer (SerDes)组成。
64b/66b多媒体数字信号编解码器配置是执行包描绘的块状编码配置。
SerDes为连续光模块或PMD,在传送器上将16- bit并行数据路径(每个644 Mb/s)排序到一个10.3Gb/s的连续数据流,并将一个10.3Gb/s的连续数据流去序列化到16-bit并行数据路径(每个644Mb/s)。
连续WAN PHY连续WAN PHY由WAN接口子层(WIS)、64b/66b多媒体数据信号编解码器配置(与上文描述一样)、和SerDes组成,SerDes也与上文描述一样,除了连续数据流的速度为9.95Gb/s(OC-192),每个16-bit并行数据路径为622Mb/s。
WIS为SONET framing和X7+ X6 + 1 scrambling专门设计。
与SONET OC-192速度结合,连续WAN PHY使万兆以太网能在现有SONET OC-192设施和10Gb/s Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)光学网络上无中断运行。
万兆以太网的标准是
万兆以太网的标准是
万兆以太网是指网络中传输速率达到10Gbps的以太网。
它是目前最先进的以太网标准之一,被广泛应用于数据中心、企业网络和高性能计算环境。
万兆以太网的标准化工作由IEEE(电气和电子工程师协会)进行,其标准为IEEE 802.3ae。
万兆以太网的标准化工作始于2002年,当时IEEE发布了802.3ae标准。
该标准定义了万兆以太网的物理层和数据链路层规范,包括光纤传输介质、MAC(媒体访问控制)协议、数据帧格式等。
与此同时,IEEE还发布了相关的光纤以太网标准,用于支持万兆以太网的光纤传输。
在万兆以太网的标准化过程中,IEEE考虑了多种因素,如成本、功耗、传输距离、兼容性等。
最终确定的标准旨在提供高速、高效、可靠的网络连接,以满足不断增长的数据传输需求。
万兆以太网的标准还包括了一系列的物理介质接口(PHY)规范,以支持不同的传输介质和连接方式。
这些规范涵盖了铜缆、光纤、无线等多种传输介质,使得万兆以太网可以适应各种不同的网络环境和应用场景。
随着技术的不断发展,万兆以太网的标准也在不断更新和完善。
IEEE发布了多个扩展标准,如IEEE 802.3an用于支持千兆以太网的双绞线传输、IEEE 802.3bj 用于支持高速串行连接等。
这些扩展标准为万兆以太网的部署和应用提供了更多的选择和灵活性。
总的来说,万兆以太网的标准是一个不断演进的过程,它不仅代表了最先进的网络技术,也反映了对于高速、高效、可靠网络连接的不断追求。
随着数字化时代的到来,万兆以太网的标准将继续发挥重要作用,推动着网络技术的进步和创新。
万兆以太网规范
5.5.1 万兆以太网规范从前面的介绍可以得出,就目前来说,万兆以太网标准和规范都比较繁多,在标准方面,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;在规范方面,总共有10多个(是一比较庞大的家族,比千兆以太网的9个又多了许多)。
在这10多个规范中,可以分为三类:一是基于光纤的局域网万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范,三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。
下面分别予以介绍。
1.基于光纤的局域网万兆以太网规范就目前来说,用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个规范。
10GBase-SR10GBase-SR中的"SR"代表"短距离"(short range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(波长为850nm)多模光纤(MMF),有效传输距离为2~300m,要支持300m传输需要采用经过优化的50μm 线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50μm光纤称为OM2光纤,而线径为62.5μm的光纤称为OM1光纤)。
10GBase-SR具有最低成本、最低电源消耗和最小的光纤模块等优势。
10GBase-LR10GBase-LR中的"LR"代表"长距离"(Long Range)的意思,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2m到10km,事实上最高可达到25km。
10GBase-LR的光纤模块比下面将要介绍的10GBase-LX4光纤模块更便宜。
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万兆以太网标准关于万兆以太网标准万兆以太网物理层规格在IEEE 802.3ae中定义了万兆以太网物理层规格(PHY)和支持光模块,如下图所示(左)。
在以太网标准中,光模块被正式定义为一种物理媒体依赖接口(PMD)。
右图显示了PMD、PHY和MAC(媒体访问控制)在交换路由器板卡上的逻辑设计。
万兆以太网MAC(右图)在服务接口(向PHY)以 10Gb/s的速率运行,在MAC PHY层之间适应速率,通过调试Inter-Packet Gaps (IPG)以适应LAN PHY和WAN PHY的略有不懂的数据速率。
速率适应机制在IEEE 802.3ae中叫做Open Loop Control。
Stack Diagram of 10GE PHYS & PMDs Typical Switch Card Layout万兆以太网物理层规格(PHY)为:连续LAN PHY连续物理层由64b/66b多媒体数字信号编解码器(译码/解码)配置和serializer/deserializer (SerDes)组成。
64b/66b多媒体数字信号编解码器配置是执行包描绘的块状编码配置。
SerDes为连续光模块或PMD,在传送器上将16- bit并行数据路径(每个644 Mb/s)排序到一个10.3Gb/s的连续数据流,并将一个10.3Gb/s的连续数据流去序列化到16-bit并行数据路径(每个644Mb/s)。
连续WAN PHY连续WAN PHY由WAN接口子层(WIS)、64b/66b多媒体数据信号编解码器配置(与上文描述一样)、和SerDes组成,SerDes也与上文描述一样,除了连续数据流的速度为9.95Gb/s(OC-192),每个16-bit并行数据路径为622Mb/s。
WIS为SONET framing和X7+ X6 + 1 scrambling专门设计。
与SONET OC-192速度结合,连续WAN PHY使万兆以太网能在现有SONET OC-192设施和10Gb/s Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)光学网络上无中断运行。
万兆以太网物理媒体独立接口下表显示了万兆以太网PHY和万兆以太网PMD光纤类型和最大确保距离。
前四个PMD由IEEE 802.3ae定义,后两个PMD目前市场上可得。
凭借新的High-Band Multi-Mode fiber(HDMMF),850nm连续光模块支持高达300米。
万兆以太网应用——基于不同PHY和PMD的结合具有850nm连续光模块的LAN/WAN PHY(连续):Intra POP/数据中心连接具有1310nm连续光模块的WAN PHY(连续):以太网到DWDM/SONET OC-192 具有1550nm连续光模块的WAN PHY(连续):Inter POP/数据中心连接(长距离)在国际标准组织开放式系统互联(OSI)参考模型下,以太网是第二层协议。
万兆以太网使用IEEE 802.3以太网介质访问控制协议(MAC)、IEEE 802.3以太网帧格式以及IEEE 802.3最小和最大帧尺寸。
正如1000Base-X和1000Base-T(千兆以太网)都属于以太网一样,从速度和连接距离上来说,万兆以太网是以太网技术自然发展中的一个阶段。
但是,因为它是一种只适用于全双工模式,并且只能使用光纤的技术,所以它不需要带有冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)。
除此之外,万兆以太网与原来的以太网模型完全相同。
在以太网中,PHY表示以太网的物理层设备,它对应于OSI模型的第一层。
PHY 通过连接介质(光纤或铜线)与MAC层相连,而MAC层对应的是OSI模型中的第二层。
在以太网的体系结构中,PHY(第一层)进一步划分为物理介质层(PMD)和物理编码子层(PCS)。
例如,光纤收发机属于PMD,PCS 由编码器和一个并串转换器或复用功能组成。
802.3ae规范定义了两种PHY类型:局域网 PHY和广域网PHY。
广域网PHY在局域网PHY功能的基础上增加了一个扩展特性集。
这些PHY惟一的区别在PCS 上。
同时,PMD也有多种类型(请参见图1)。
图2 XAUI可充当MAC和PCS之间的一个扩展接口芯片接口(XAUI)在万兆以太网特别工作组的诸多创新中,有一个被称做XAUI(读作“Zowie”)的接口。
其中的“AUI”部分指的是以太网连接单元接口(Ethernet Attachment Unit Interface)。
“X”代表罗马数字10,它意味着每秒万兆(10Gbps)。
XAUI 被设计成一个接口扩展器,它扩展的接口就是XGMII(与介质无关的万兆接口)。
XGMII是一个74位信号宽度的接口(发送与接收用的数据路径各占32位),可用于把以太网MAC层与物理层(PHY)相连。
在大多数典型的以太网MAC和PHY 相连的、芯片对芯片的应用中,XAUI可用来代替或者扩展XGMII。
XAUI是一种从1000Base-X万兆以太网的物理层直接发展而来的低针数、自发时钟串行总线。
XAUI接口的速度为1000Base-X 的2.5倍。
通过调整4根串行线,这种4bit的XAUI接口可以支持万兆以太网10倍于千兆以太网的数据吞吐量。
XAUI使用与1000Base-X同样的8B/10B传输编码,并通过印刷电路板上的铜线等常用介质提供高质量的完整数据。
XAUI还包括其他一些优势:由于采用自发时钟,所以产生的电磁干扰(EMI)极小;具有强大的多位总线变形补偿能力;可实现更远距离的芯片对芯片的传输;具备较强的错误检测和故障隔离功能;功耗低,能够将XAUI输入/输出集成到CMOS中等。
许多零部件厂商都已经宣布在自己的独立芯片、专用集成电路(ASIC)芯片、甚至FPGA(可编程门阵列)中提供XAUI接口能力。
万兆以太网的XAUI 技术与其他主要的工业标准是相同或相当的,如InfinaBand、万兆光纤通道以及通用的铜线和光纤主干互连等,这一点可以确保万兆互连技术能够在健康有序的市场竞争中,以低廉的的成本提供出色的产品。
XAUI的具体应用目标包括:从MAC到物理层芯片之间的互连,以及从MAC到光纤收发器模块之间的直接连接。
XAUI是标准草案建议中万兆可插式光纤模块(XGP)的接口。
将XAUI解决方案与XGP集成为一体后,万兆以太网的多个端口便可以实现MAC与光纤模块之间的互连。
这种连接方式成本低、效率高,而且只需要通过印刷线路的铜导线便可实现MAC与光纤模块之间的连接。
相关物理介质层(PMD)IEEE 802.3ae 特别工作组已经开发了一个标准草案,它所提供的物理层可以支持光纤传输介质。
其连接距离如右表所示。
为了达到特定的距离,特别工作组共选择了4个PMD。
其中,特别工作组选择了1310纳米串联PMD来实现2公里和10公里单模式光纤(SMF)的连接;选择1550纳米的串联方案来实现(或者超越)40公里的SMF目标。
对40公里PMD的支持说明,千兆以太网已经能够成功地应用在城域网和局域网的远距离通信中。
特别工作组还选用串行850纳米收发器,在多模光纤上使用850纳米的PMD实现65米的传输目标。
另外,特别工作组选择了两种宽波分复用(WWDM)的PMD,其中一种是1310纳米的单模光纤,用于10公里范围的应用;另一种1310纳米PMD用于在已安装的多模光纤上实现300米的传输目标。
物理层(PHY)局域网物理层和广域网物理层将在共同的PMD上工作,因此,它们支持的距离也相同。
这些物理层的惟一区别在于物理编码子层(PCS)各有不同。
万兆局域网物理层的用途是以10倍的带宽来支持现有的千兆以太网应用,这也是目前性价比最高的解决方案。
随着时间的推移,预计LAN PHY将被用于纯光纤交换网络环境中,并且可以扩展到广域网的范围。
然而,为了能与现有的广域网兼容,万兆以太网WAN PHY将会支持现有的和未来将要安装的SONET/SDH(同步光纤网络/同步数字层)电路交换话音接入设备。
广域网物理层(WAN PHY)与局域网物理层(LAN PHY)的区别在于广域网接口子层(WIS)包含一个简化的SONET/SDH 帧编制器。
因为SONET OC-192/SDH STM-64的运行速率只有万兆以太网的百分之几,所以要想实施一个能够与局域网物理层以10Gbps和谐工作的MAC也较为简单;同样,也可以以较为简单的方式实施能够与广域网物理层配合工作的MAC,其有效速率大约为9.29Gbps。
为了降低广域网物理层在实施过程中的成本,工作组没有实现物理层与SONET/SDH波动、分层时钟,以及某些光纤规格兼容。
从根本上来说,广域网物理层是使用通用以太网PMD实现的高性价比连接。
它可以向SONET/SDH基础设施提供访问能力,使基于包的IP/以太网交换机可以附加至 SONET/SDH和时分复用(TDM)基础设施上。
在广域网传输主干网上,这一特性使得以太网可以将SONET/SDH作为其第一传输层。
还有一点需要指出的是,以太网仍然是一种异步连接。
与任何以太网一样,万兆以太网的计时和同步工作在每个字符的数据位流中进行,但是接收端的集线器、交换机或路由器可能会对数据进行重新计时和同步。
相比之下,同步协议,包括SONET/SDH在内,要求所有设备共享同一系统时钟,其目的是避免在传送和接收设备之间出现时间错乱。
因为如果发生时间错乱,网络传输过程中的错误会增多,特别对于那些需要及时传输数据的网络来说,时间错乱是最为致命的问题。
表工作组确定光纤传输的目标距离广域网物理层将诸如交换机或路由器这样的数据设备连入SONET/SDH或光纤网络中。
这样便可以以最简单的方式对以上网络中的以太网进行扩展。
因此,两台路由器在工作时就好像它们是通过以太网链路直接连在一起的。
由于在它们之间不需要网桥或存储转发缓存设备,所以,不同服务中所有的IP流量管理系统都是在连接两台路由器的扩展万兆以太网链路中运行的。
为简化扩展万兆以太网链路的管理工作,广域网物理层可以提供多种SONET/SDH 管理信息,网络管理员能够像查看SONET/SDH链路一样,查看以太广域网物理层的信息。
网络管理员还可以利用SONET/SDH管理功能,在整个网络中进行性能监测和错误隔离操作,操作对象包括万兆以太网广域网链路。
SONET/SDH管理信息是由广域网接口子层(WIS)提供的,WIS的工作范围介于局域网物理层的64B/66B PCS和串行PMD层之间。