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  • 行业动态

万兆以太网技术规范


     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和IEEE 802.3aq,以及2007年的IEEE 802.3ap。
     在万兆以太网规范方面,仅由上述IEEE标准中发布的规范就有10多个,如2002年在IEEE 802.3ae标准中发布的基于光纤的规范包括:10GBase-SR、10GBase –LR、10GBase –ER、10GBase-LX4、10GBase-SW、10GBase –LW、10GBase –EW;2004年在IEEE 802.3ak标准中发布的基于双绞线的10GBase –CX4;2006年在IEEE 802.3an标准发布的基于双绞铜线的10GBase-T;2006年在IEEE 802.3aq标准中发布的基于光纤的10GBase-LRM;2007年在IEEE 802.3ap标准中发布的基于铜线的10GBase-KR和10GBase-KX4。除此之外,还有一些不是由IEEE发布的万兆以太网规范,如Cisco的10GBase-ZR和10GBase-ZW,这些规范所对应的标准具体如下图所示。
以上这10多种万兆以太网规范可以分为三类:一是基于光纤的局域万兆以太网规范,二是基于双绞线(或铜线)的局域万兆以太网规范,三是基于光纤的广域万兆以太网规范。下面分别予以介绍。
 
万兆以太网标准与对应的规范

1. 基于光纤的局域万兆以太网规范
用于局域网的光纤万兆以太网规范有:10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4这六个。
10GBase-SR
10GBase-SR中的“SR”是“short range”(短距离)的缩写,表示仅用于短距离连接。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米到300米。但要支持300米传输需要采用经过优化的50 μm线径OM3(Optimized Multimode 3,优化的多模3)光纤(没有优化的线径50 μm光纤称之为OM2光纤,而线径为62.5μm的光纤称之为OM1光纤)。
10GBase-LR
10GBase-LR中的“LR”是“Long Range”(长距离)的缩写,表示主要用于长距离连接。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2米到10公里,事实上最高可达到25公里。
10GBase-LRM
10GBase-LRM中的“LRM”是“Long Reach Multimode”(长距离延伸多点模式)的缩写,表示主要用于长距离的多点连接模式,对应的标准为2006年发布的IEEE 802.3aq,采用64B/66B编码方式。采用该规范时,在1990年以前安装的FDDI 62.5 ?m多模光纤FDDI网络和100Base-FX网络中的有效传输距离为220米,而在OM3光纤中可达260米,在连接长度方面,不如以前的10GBase-LX4规范,但是它的光纤模块比10GBase-LX4规范光纤模块具有更低的成本和更低的电源消耗。
10GBase-ER
10GBase-ER中的“ER”是“Extended Range”(超长距离)的缩写,表示连接距离可以非常长。该规范支持编码方式为64B/66B的超长波(1550nm)单模光纤(SMF),有效传输距离为2米到40公里。
10GBase-ZR
10GBase-ZR中的“ZR”是“Ze best Range”(最长距离)的缩写,表示连接距离最长,可达80公里,是Cisco的一个私有万兆以太网标准。它使用的也是超长波(1550nm)单模光纤(SMF)。
10GBase-LX4
10GBase-LX4规范在IEEE 802.3ae标准中发布,设计通过波分复用技术采用4束光波通过单对光学电缆来发送信号,采用8B/10B编码方式。10GBase-LX4工作波长为1310nm,使用多模或单模暗光纤,主要适用于在需要在一个光纤模块中同时支持多模和单模光纤的环境。多模光纤传输距离为240~300米,单模光纤10公里以上,根据电缆类型和质量,还能达到更远的距离。
2. 基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范
在2002年发布的几个万兆以太网规范中并没有支持铜线这种廉价传输介质的,但事实上,像双绞线这类铜线在局域网中的应用是最普遍的,不仅成本低,而且还容易维护,所以在近几年就相继推出了多个基于双绞线(6类以上)的万兆以太网规范。它们包括:10GBase-CX4、10GBase-KX4、10GBase-KR、10GBase-T。下面分别予以简单介绍。
10GBase-CX4
    10GBase-CX4规范使用IEEE 802.3ae中定义的XAUI(万兆附加单元接口)和用于InfiniBand中的4X连接器,传输介质称之为“CX4铜缆”(其实就是一种屏蔽双绞线)。它的有效传输距离仅15米。
10GBase-CX4规范不是利用单个铜线链路传送万兆数据,而是使用4台发送器和4台接收器来传送万兆数据,并以差分方式运行在同轴电缆上,每台设备利用8B/10B编码,以每信道3.125GHz的波特率传送2.5Gbps的数据。这需要在每条电缆组的总共8条双同轴信道的每个方向上有4组差分线缆对。另外,与可在现场端接的5类、超五类双绞线不同,CX4线缆需要在工厂端接,因此客户必须指定线缆长度。线缆越长一般直径就越大。
10GBase-KX4 和10GBase-KR
     10GBase-KX4 和10GBase-KR两个规范主要用于设备背板连接中,如刀片服务器、路由器和交换机的集群线路卡,所以又称之为“背板以太网”。
     万兆背板连接目前已经存在并行和串行两种版本:并行版本(10Gbase-KX4规范)是背板的通用设计,将万兆信号拆分为四条通道(类似XAUI),每条通道的带宽都是3.125Gbps。串行版本(10GBase-KR规范)中只定义了一条通道,采用64/66B编码方式实现10Gbps高速传输。10Gbase-KX4使用与10GBase-CX4规范一样的物理层8B/10B编码,10GBase-KR使用与10GBase-LR/ER/SR这三个规范一样的物理层64B/66B编码。
10GBase-T
     10GBase-T是基于屏蔽或非屏蔽双绞线,主要用于局域网的万兆以太网规范 ,最长传输距离为100米。这可以算是万兆以太网一项革命性的进步,因为在此之前,一直认为在双绞线上不可能实现这么高传输速率,原因就是运行在这么高工作频率(至少为500MHz)基础上的损耗太大。但标准制定者依靠以下4项技术构件使10GBase-T变为现实:损耗消除、模拟到数字转换、线缆增强和编码改进。
在编码方面,10GBase-T不是采用原来1000Base-T的PAM-5,而是采用了PAM-8编码方式,支持833Mbps和400MHz带宽,对布线系统的带宽要求也相应地修改为500MHz,而如果仍采用PAM-5的10GBase-T对布线带宽的需求是625MHz。在连接器方面,10GBase-T使用已广泛应用于以太网的650 MHz版本RJ-45连接器。在6类线上最长有效传输距离为55米,而在6a类类双线上可以达到100米。
3. 基于光纤的广域网万兆以太网规范
    10G以太网一个最大改变就是它不仅可以在局域网中使用,还可应用于广域网中,其对应的规范包括:10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW和10GBase-ZW(此为Cisco私有标准)。这四个广域网10G广域以太网规范专为工作在OC-192/STM-64 SDH/SONET环境而设置,使用SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)/SONET(Synchronous optical networking,同步光纤网络)帧,运行速率为9.953 Gbps。它们所使用的光纤类型和有效传输距离分别对应于前面介绍的,应用于局域网中的10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-ER和10GBase-ZR规范。
     表6-9综合了以上介绍的所有10G以太网规范,在实际的网络系统设计中,就可以针对具体的节点环境和网络需求来对应选择了。当然,目前10G以太网主要是在骨干网络中采用,在一般的企业局域网中仍很少见到。
万兆以太网规范比较
万兆以太网规范    使用的传输介质    有效距离    应用领域
10GBase-SR    850nm多模光纤,50μm的OM3光纤    300米    局域网
10GBase-LR    1310nm单模光纤    10公里    
10GBase-LRM    62.5 μm多模光纤,OM3光纤    260米    
10GBase-ER    1550nm单模光纤    40公里    
10GBase-ZR    1550nm单模光纤    80公里    
10GBase-LX4    1300nm单模或者多模光纤    300米(多模时),10公里(单模时)    
10GBase-CX4    屏蔽双绞线    15米    
10GBase-T    6类、6a类双绞线    55米(6类线时),100米(6a类线时)    
10GBase-KX4    铜线(并行接口)    1米    背板以太网
10GBase-KR    铜线(串行接口)    1米    
10GBase-SW    850nm多模光纤,50μm的OM3光纤    300米    SDH/SONET广域网
10GBase-LW    1310nm单模光纤    10公里    
10GBase-EW    1550nm单模光纤    40公里    
10GBase-ZW    1550nm单模光纤    80公里    

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