一、概述
对于基于CSMA/CD技术的媒体访问控制方法的以太局域网,就所支持的数据传输速率而言,其发展已经历了多个阶段,即:以太网、快速以太网、千兆以太网、10G以太网和更高速率以太网阶段。它们的基本特征详见下表1-1,包括所属的物理层标记类型及对应的802.3标准族,从中也可以看出其年代发展。
表 1-1:不同阶段以太网的基本特征
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需要说明的是:大于10G以太网的更高速率以太网,目前包括有25G、40G、50G、100G及200G等等,这些接口的物理实现主要是应用于芯片到芯片(集成电路到集成电路)的接口,在印刷电路板上实现走线,也可作为集成电路中ASIC逻辑模块之间的逻辑接口。因此,下述重点对以太网(10M)、快速以太网(FE,100M)、千兆以太网(GE)、10G以太网(10 GE)做以对比介绍,因为它们是我们日常经常使用的,如办公自动化的局域网络、数字业务的接入网络等。
以太网(Ethernet)是IEEE 802标准委员会初始开发的局域网,它是以Xerox、Intel和DEC三家公司开发的称为“以太局域系统(Ethernet)”为基础,这就是局域网(LAN)也称为以太网(Ethernet)的由来。此时的局域以太网一般使用同轴电缆(粗缆和细缆)和特种双绞线,系统的传输速率为10Mbit/s,其媒体访问控制方法是基于CSMA/CD技术,是一种最早产生于1985年的标准。
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快速以太网(FE,Fast Ethernet)是相对于以太网,其物理层数据传输速率比以太网提高了10倍,即100Mbit/s以太网。此时,局域网的物理层的分层相对于10Mbit/s以太网发生了较大变化,增加了物理层媒体相关(PMD)子层,其物理媒体通常可采用平衡双绞线(UTP或STP网线)或光纤(MMF或SMF)。使得局域网的性能得到了进一步的提升,应用得到了进一步的普及。
千兆比特以太网(GE,Gigabit Ethernet),也称吉比特以太网,是一种提供高速数据接入的局域网系统。该系统也称为超高速以太网,与快速以太网相比,除了将速率提高到1000Mbit/s外,其它的技术要点基本上和快速以太网相同,即:采用全双工模式,帧格式和媒体接入技术采用802.3。由于以太网方式适合IP网,因此,目前千兆比特以太网主要用作Internet接入。
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十千兆以太网(10 GE)又称万兆以太网或十吉比特以太网,也有人称为甚高速以太网。2002年6月,IEEE 802标准委员会于2002年推出的。10G以太网作为传统以太网技术的一次较大的升级,它的物理层的内部分层更加复杂,在原有的千兆以太网的基础上将传输速率又提高了10倍,传输距离也大大增加,摆脱了传统以太网只能应用于局域网范围的限制,使以太网延伸到了城域网和广域网,从而实现端到端的以太网传输。目前,十千兆以太网的帧格式已经成为宽带IP城域网的首选方案。下表1-2给出了10GE以太网与其它速率以太网相比的主要特点。10G以太网的优点在于保留了IEEE 802.3以太网媒体访问控制(MAC)协议,保持以太网的MAC帧格式不变。
表 1-2:10GE以太网的主要特点
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二、网络目标
IEEE 802.3标准工作组在研究开发不同速率以太网时,均指定有相应的目标,下表2汇总了10G/1000/100/10BASE以太网各自的网络目标,以作比较。
表 2:10G/1000/100/10BASE以太网各自的网络目标
三、网络参数
关于10G/1000/100/10BASE以太网主要是在物理层分层有所变化(包括子层以及子层间兼容性接口的变化),100BASE与10BASE以太网相比变化较大,到了10GE其物理层的层次变化更大,且较为复杂。因此有关参数主要是针对物理层及媒体的。就它们的物理层而言,由于每种速率以太网的物理层标记类型又包括多种。因此,下述相关网络参数比较仅作简单比较,并不全面。
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10G/1000/100/10BASE以太网的物理层基带媒体的特性(包括编码方式、双工方式、传输距离等)简单比较详见下表3-1。
表 3-1:10G/1000/100/10BASE以太网的基带媒体的特性比较
1000/100/10BASE以太网部分工作参数(包括时间槽、帧间隔IPG、最大/最小帧长、重发/后退上限等)对比详见下表3-2。
表 3-2:1000/100/10兆以太网部分工作参数对比
1000/100BASE以太网的MII与GMII数据收发(TXD与RXD)的有效编码组合的对比详见下表3-3。
表 3-3:1000/100兆以太网的MII/GMII数据收发的有效编码组合的对比
另外,IEEE早期开发有不同的媒体访问控制方法的局域网络标准,如:以太网(802.3)、令牌环(802.5)和光纤分布式数据接口(FDDI)等。三者的某些性能比较详见下表3-4,供参考。
表 3-4:以太网、令牌环和FDDI性能比较
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