一、综述
1999年3月，IEEE成立了802.3高速研究小组HSSG（High Speed Study Group）开展10GE（10 Gigabit Ethernet）专门的研究工作，并将相关标准文本定为IEEE 802.3ae，于2002年6月13日正式发布。802.3ae是针对光纤媒体的10GE标准，而针对基于铜线和5类UTP的10GE技术分别由IEEE于2002年11月成立的10GBASE-CX4研究组和10GBASE-T研究组开展研究工作，分别以802.3ak标准和802.3an标准发布。因此，十千兆以太网（10GE）的有关IEEE 802.3标准共有三个，它们的基本特征详见下表1-1。注意：这三个独立的标准最后整合到802.3-2008标准版本之中。
表 1-1：802.3ae、802.3ak和802.3an标准各自的基本特征
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为了实现10GE的设计目标，使得其物理层变得复杂了，分为上、下两部分，每部分的分层详见下图1-1。上部的层间接口XGMII和XAUI的特性详见下表1-2。
图 1-1：10GE局域网物理层的内部协议层次分层示意图
表 1-2：10GE物理层内部上部层间接口（XGMII和XAUI）特性
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下表1-3给出了802.3ae、802.3ak和802.3an标准规定的物理层标记种类及其基本含义，包括型物理层标记的种类，与其对应的应用类别、媒体类型及特性简介。
表 1-3：802.3ae、802.3ak和802.3an标准规定的物理层标记种类及其基本含义
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二、光纤媒体：802.3ae
1、概述
由表1-3可知，IEEE802.3ae规定了光纤通信媒体的3个应用类别（局域网2类、广域网1类）、7个物理层标记类型，即：10G BASE-LX4、10G BASE-SR、10G BASE-LR、10G BASE-ER、10G BASE-SW、10 GBASE-LW和10 GBASE-EW。其隔离符“-”后的字母符号的含义详见下表2-1-1；其中光纤种类、模带宽度与传输距离的关系详见下表2-1-2。下述仅对其物理层标记类型的规范参数做一简要介绍，若要详见了解其规范参数的请查阅下附件2。
表 2-1-1：IEEE802.3ae 规定的光纤通信媒体7个物理层标记类型的字母符号含义
表 2-1-2：IEEE802.3ae规定的物理层标记类型中光纤种类、模带宽度与传输距离的关系
附件 2：802.3ae-2002《802.3标准修改单：运行于10 Gbit/s的MAC层、物理层与管理的规范》
2、关于10 GBASE-LX4
10 GBASE-LX4采用芯径为50μm、波长为1310nm多模光纤，利用宽带分复用（CWDM）技术，将4个波长的8B10B编码的千兆以太网数据流（12.5 Gbit/s的数据流）分成4路3.125 Gbit/s的数据流（有效传输速率为2.5Gbit/s）在光纤中传播，最长300m的短距离传输，应用于局域网中。10 GBASE-LX4所使用的4个波长及标称速率等参数详见下表2-2。这种接口类型的优点是应用场合比较灵活，既可以使用多模光纤，应用于传输距离短、对价格敏感的场合，也可以使用单模光纤，支持较长传输距离的应用。
表 2-2：10 GBASE-LX4的部分参数
3、关于局域网类别与广域网类别
10GE与百兆和千兆以太网一样，在光纤产品中存在两种途径，即以SDH帧为载体和直接利用8B10B编码的驱动方式。利用SDH帧的方式被称为10G广域网物理层技术，直接方式被称为10GE 8B10B编码技术。两种技术的性能比较详见下表2-3-1。
表 2-3-1：10GE两种物理层技术性能的比较
10GE的有效传输速率为10Gbit/s，但因为光纤的实际传输速率并不正好是10Gbit/s。10 GBASE-R/W（R/W即局域网/广域网）的实际传输速率和使用波长范围详见下表2-3-2。
表 2-3-2：10GBASE-R/W的实际传输速率和使用波长范围
4、关于光模块类型：
应用比较广泛的10G光模块有以下几种：300pin、Xenpak、Xpak、X2和XFP，其中300pin属于第一代模块，主要应用于SDH，把电接口改成10G以太网16位接口（XSBI）后也可应用于10G以太网，300pin光模块在10G以太网中目前应用较少；Xenpak是针对10G 以太网推出的第一代光模块，采用IEEE 802.3ae标准中的10G连接单元接口（XAUI）作为数据通路；Xpak和X2是Xenpak光模块的直接改进版，体积缩小了40%左右；XFP是一种外形紧凑、价格低廉的光模块，有点类似于千兆以太网的小型化可拔插光模块（SFP）。光模块可按其内部结构和功能分成两类：Xenpak、Xpak和X2是光收发模块类，XFP是光收发器类。
三、铜线媒体：802.3ak和802.3an
对于采用铜线媒体的10GE以太局域网络是由IEEE 802.3标准族的802.3ak和802.3an所规范，其规范的物理层标记分别为10 GBASE-CX4和10 GBASE-T。
1、802.3ak：10 GBASE-CX4
在2004年IEEE 802.3工作组发布了802.3ak标准，即10 GBASE-CX4以太局域网，它使用8对铜线，通过短铜线跳接，传输距离在10~15m范围内。它同样使用802.3ae中定义的XAUI（十千兆连接单元接口），类似于10 GBASE-LX4，利用4个铜线信道（4台收/发信设备）把8B10B编码的12.5 Gbit/s千兆以太网数据流（差分信号），分成4路3.125 Gbit/s（有效传输速率为2.5Gbit/s）的数据流在线路中传播。10 GBASE-CX4的链路图如下图3-1所示。
图 3-1：10GBASE-CX4链路示意图
10 GBASE-CX4在媒体相关接口（MDI）的发送特性详见下表3-1-1；可见在MDI接口处10 GBASE-CX4信号速率应为3.125 GBd±100 ppm，相应的单位间隔通常为320 ps。
表 3-1-1：10GBASE-CX4的发送特性
10 GBASE-CX4在MDI处的接收特性详见下表3-1-2。10G BASE-CX4接收器应与电缆组件交流耦合（AC耦合），以实现各种10Gbit/s组件之间的最大互操作性。除非另有明确说明，否则就802.3ak标准而言，交流耦合被认为是接收器的一部分。应该注意的是，在实际实现中可能有各种各样的交流耦合方法。
表 3-1-2：10 GBASE-CX4的接收特性
下表3-1-3给出了10 GBASE-CX4电缆组件特性。电缆组件（Cable Assembly）是指包含一根或多根绝缘导体的组件（电缆），端接在连接器中，用作MDI之间的连接段（见图3-1中）。
表3-1-3：10GBASE-CX4电缆组件特性
若要详细了解10 GBASE-CX4上述更多特性参数规范要求具体内容请查阅下附件3-1。
附件 3-1：802.3ak-2004《802.3标准修改单：运行于10 Gbit/s，10 GBASE-CX4T类型的物理层规范与管理规范》
2、802.3an：10 GBASE-T
在2006年IEEE 802.3工作组又发布了802.3an标准，即10GBASE-T以太局域网。10 GBASE-T物理层是高速CSMA/CD-LAN网络规范的10GE系列之一。10 GBASE-T物理编码子层（PCS）、物理媒体附件（PMA）和基带媒体规格适用于希望通过平衡双绞线结构化布线系统获得10 Gbit/s性能的用户。10 GBASE-T使用4对5类非屏蔽双绞线（UTP），采用CML-PAM（编码多级脉冲幅度调制），最长100m的短距离传输，10 GBASE-T的目标汇列于下表3-2中。
表 3-2：10 GBASE-T以太局域网的目标
关于10 GBASE-T的特性参数，在802.3an标准中给出有物理媒体附属（PMA）子层的电气性能、链路段（双绞线媒体段）特性、媒体相关接口（MDI）规范、环境特性及管理接口规范等等。若要详细了解10 GBASE-T这些特性参数规范具体内容请查阅下附件3-2。
附件 3-2：802.3an-2006《802.3标准修改单1：运行于10 Gbit/s，10 GBASE-T类型的物理层规范与管理规范》
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