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基于CSMA/CD以太局域网物理层与媒体标记方法(以太网的命名方法)

浏览:7997  来源:通信人在线  日期:2023-06-02

局域网的物理层是国际标准化组织(ISO)定义的开放系统互联/基本参考模型(OSI/RM)的最底层,直接与传输媒体相连,承载信息传输;关键是,在采用载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)技术的媒体访问方法的以太局域网,与IEEE 802标准所规范的其它媒体控制访问方法的局域网相比,其物理层(PHY)支持的传输媒体形式、传输数据速率及相关特征等要复杂的多,产生了众多的物理层种类,如我们常见的1BASE510BASE-T100BASE-FX1000BASE-X10BROAD36等等。那么它们的含义如何,有什么规律呢?这即是以太局域网物理层与媒体的标记方法,也或称以太网的命名方法。下述依据IEEE 802.3标准予以介绍之。

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1、早期的物理层与媒体标记法

在早期的IEEE 802.3IEEE Standard for Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems- Local and Metropolitan Area Networks- Specific Requirements Part 3 Carrier Sense Multiple Access With Collision DetectionCSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications》(IEEE标准-信息技术-系统间的电信和信息交换-局域网和城域网-特殊要求-3部分:带有碰撞检测的载波侦听多址(CSMA/CD)访问方法和物理层规范)中,规定了局域网物理层与媒体的标记法,它规定了一种采用三字段的表示法,如:

< data rate in Mbit/s> < medium type > < maximum segment length (x 100 m)> 

< 数据速率(Mbit/s> < 媒体类型 > < 最大段长(x 100 m>

例如:包含一种10Mbit/s基带规范,标识为“TYPE 10BASE5”,其含义是10Mbit/s基带媒体,其最大段长度为500m。这种标记方法是基于早期研究的局域网物理层(PHY)的分层而做出的,如下图1所示。且媒体(介质)的种类相对较少,如当初的同轴电缆(粗缆或细缆)。

1:早期局域网物理层的分层

2、改版的物理层与媒体标记法

然而,随着基于载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)技术的媒体访问方法,在物理层上其逻辑划分及相互间的适应性、包括在实现上(各种媒体种类)的研究发展与演进,其物理层的逻辑划分变得异常复杂,如下图2所示(事实上,已将千兆位媒体不相关接口(GMII)演进成xGMII,其中x目前已达400)。再用早期的标记方法已经无法表征或涵盖一台局域网物理层和媒体的更多特征。因此,在新版的IEEE 802.3IEEE Standard for Ethernet标准中,将其物理层与媒体三字段标记法修改为:

< data rate > < modulation type > < additional distinction > 

< 数据速率 > < 调制类型 > < 额外区别 >

2:新的局域网物理层的分层

此时,对于数据速率(data rate),如果仅是数字,则表示速率为Mbit/s;如果数字后缀一个“G”字母,则表示数据速率为Gbit/s。目前其物理层的数据传输速率种类可多达十多种,且最大传输数据速率已达400Gbit/s。调制类型(modulation type表示如何在媒体上传输编码数据,如“BASE”、“BROAD”、“PASS”等(“BROAD”和“PASS”使用的较少)。额外的区别(additional distinction)用以识别传输或媒体的特性,在某些情况下,使用于物理编码子层(PCS)的编码类型,如:“T”表示双绞线,“F”表示光纤;“B”表示双向光纤,“X”表示用于一个操作速度的PCS块编码(如64B/66B等)。事实上对于“额外区别(additional distinction)” 在新版的IEEE 802.3标准中有很多的符号来表示不同的媒体的类型或不同PCS编码类型及通道数等。

3、标记示例

下表3-1给出了关于“数据速率”、“调制类型”、“额外区别”的含义及符号示例。下表3-2给出了早期(802.3an标准之前,即10G及以下系统)常用的以太网网物理层与媒体的标记,包括种类(31种)、含义及对应的IEEE802.x标准族编号等。

3-1:以太局域网物理层与媒体的标记方法及其符号的含义

3-2:常用以太局域网物理层与媒体标记的种类、含义及特点

从表3-2中看出,在最早的标记方法中,在媒体类型(调制类型)和最大段长(额外区别)之间是没有连线“-”的,如10BASE5等,这也是新旧标记方法的一个不同点,后来的标记方法中要使用一个连线的,如10BASE-T等等,且信号的表示符号通常要大写。

下表3-3列出了ISO/IEC 8802.3-2021《信息技术-电信和交换系统间互联-局域网和城域网-特性要求要求-3部分:以太网标准》中,物理层(包括物理划分子层,如物理编码子层(PCS)、物理介质附件(PMA)子层、物理介质相关(子层PMD)等)和物理层媒体(介质)的所有系统的标记类型种类(约80多种)。

3-3ISO/IEC 8802.3-2021中物理层和媒体的标记种类

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附录
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