快速以太网.千兆以太网和万兆以太网

快速以太网

为了满足网络应用对带宽的需求，开发一种简单，实用，能普遍应用于桌面系统的快速局域网技术，IEEE802.3委员会于1992年提出制定快速以太网标准。在委员会内部有两种不同的建议，建议之一就是在原有的以太网的基础上，应用IEEE802.3标准中的CSMA/CD共享介质访问方法，只是将速率提高10倍。另一个建议就是不使用现有的CSMA/CD,而重现制定一套新的标准。经过多次讨论过后，802.3委员会决定采纳第一个建议，即在IEEE802.3的基础上，把传输速率从10M/s提高到100Mb/s，并于1995年6月，正式把它定为快速以太网标准IEEE802.3u。IEEE802.3u定义了一整套快速以太网规范和介质标准，包括100Base-TX。100Base-T4和100Base-FX。其中100Base-TX和100Base-FX统称为100Base-X。而那些支持第二个建议的人们不甘心失败，他们就自己组成了一个委员会，制定了一套能支持实时通信的快速以太网标准100VG-AnyLAN，IEEE802委员会把它纳入IEEE802标准系列，成为又一个快速以太网标准IEEE802.12.不幸的是，他们最终还是失败了。

1.100Base-TX

100Base-TX使用5类非屏蔽（UTP）或1类屏蔽双绞线（STP）作为传输介质，其中5类UTP是目前使用最为广泛的介质。100Base-TX规定5类UTP电缆采用RJ-45连接头，而1类STP电缆采用9芯D型（DB-9）连接器。

100Base-TX的100Mb/s传输速率是通过加快发送信号（提高10倍），使用高质双绞线以及缩短电缆长度实现的。100Base-TX使用与以太网完全相同的协议标准，但是物理层却采用4B/5B编码方案。它的处理速率高达125MHZ，而每5个时钟周期为一组，每组发送4bit，从而保证100Mb/s的传输速率。

2.100Base-T4

100Base-T4是3类非屏蔽双绞线方案，该方案需使用4对3类非屏蔽双绞线介质。它能够在3类线上提供100Mb/s的传输速率。双绞线的最大长度为100m。目前，这种技术没有得到广泛的应用。

100Base-T4采用的信号速度为25MHZ，比起标准以太网（20MHZ）高25%。为了达到100M带宽，100Base-T4使用4对双绞线。一对双绞线总是发送，一对总是接收，其他两对可根据当前的传输方向进行切换。100Base-T4使用实现快速传输的方法与100Base-TX不同，它将100Mb/s的数据流分为3个33Mb/s的数据流，分别在3对双绞线上传输。第4对双绞线作为保留信道，可用于检测碰撞信号，在第4对线上没有数据发送。100Base-T4采用的是8B/6T

编码方案，即8bit被映射为6个三进制位，它发送的就是三元信号。100Base-T4每秒钟有25MHZ的时钟周期，每个时钟周期可发送4bit，从而获得100Mb/s的传输速率。100Base-T4的硬件系统和组网规则则与100Base-TX相同，但不支持全双工的传输方式。

3.100Base-FX

100Base-FX是光纤介质快速以太网，它通常使用光纤芯径为62.5um，外径为125um，波长为1310nm的多模光缆。100Base-FX用两束光纤传输数据，一束用于发送，另一束用于接收，它也是一个全双工的系统，每个方向上都是100Mb/s的速率。而且，站和集线器之间的距离可以达到2km。在100Base-FX标准中，可以使用3种光纤介质连接器，常用的标准连接器有SC.ST和常在FDDI中使用的MIC。

100Base-FX无论是数据链路层还是物理层都采用与100Base-TX相同的协议标准，它的信号编码也使用4B/5B编码方案。100Base-FX常用于主干网或噪声干扰严重的场合。在主干网应用中，由于其共享带宽所带来的问题，故很快被交换式100Base-FX代替。 

千兆以太网

千兆位以太网是IEEE802.3标准的扩展，在保持与以太网和快速以太网设备兼容的同时，提供1000Mb/s的数据带宽。千兆位以太网的关键是利用交换式全双工操作部件构建主干网络，连接超级服务器和工作站。千兆位以太网可工作于多种介质。目前，由于已在光缆传输介质上实现了1000Mb/s的传输速率，所有有人习惯上称为1000Base-F，千兆位以太网还支持半双工转发的局域网和铜芯电缆。

千兆位以太网有多种网络拓扑结构。它基于以太网结构，保留了IEEE802.3以太网标准帧格式以及IEEE802.3的网络管理功能，且网络管理原理保持不变，现有的软件（如协议）都可运行。现在，大多数网络是基于以太网的，使用千兆位以太网来升级或迁移原有网络是明智的选择，它可以实现桌面到主干网之间的无缝连接。

IEEE802.3工作组建立了802.3千兆位以太网工作小组，其任务就是开发适应不同需求的千兆位以太网工作标准。该标准支持全双工和半双工1000Mb/s，相应的操作采用IEEE802.3以太网的帧格式和CSMA/CD介质访问控制方法。千兆位以太网还要与10Base-T和100Base-T向后兼容。此外，IEEE标准将支持最大距离为500m的多模光纤，最大距离为3000m的单模光纤和最大距离为25m的同轴电缆。千兆位以太网将填补802.3以太网/快速以太网标准的不足。

千兆位以太网的优点

传输速率高
有较高的网络带宽，能提供1Gb/s的独享带宽（交换式千兆以太网）
仍然采用以太网表标准，仅仅是速度快
仍然采用CSMA/CD介质访问控制协议，仅在载波时间和时间槽等方面有所改进
与以太网完全兼容，现有网络应用均能在千兆位以太网上运行。
技术简单，不必专门培训技术人员就能管理好网络
依靠RSVP，IEEE802.1Q，IEEEE802.1P技术标准提供VLAN服务，提供服务保证，支持多媒体信息传输。
有很好的网络扩充能力，容易升级，容易扩展。
对于数据传输（DATA）业务信息有着极佳的性能。

万兆以太网

随着Internet业务和其他数据业务的不断的扩展，对带宽的要求影响到网络的各个部分，包括骨干网，城域网，接入网。

为了充分利用骨干网带宽，人们目前采用了密集波分复用技术（DWDM），但是接入网的低带宽使得网络中的瓶颈问题逐渐突出。网络服务提供商面临带宽严重不足的问题。为了满足这一个需求，需要一种新的技术来提供更新的服务。目前应用最广泛的以太网技术可以实现这种需求，能够简单的经济的构建各种速率的网络。现阶段最实际的做法就是继承以太网技术，同时IEEE802.3本身具有可升级性，可将MAC层的速率提高到10GB/s，10G万兆以太网技术正是在这样的背景下产生的。

自1999年3月IEEEE802.3ae工作组成立以来，经过三年多的努力，于2002年6月12日802.3以太网标准组织批准了10G以太网标准的最后草案。

万兆以太网的特点：万兆以太网并非将千兆以太网的速率提高到了10倍，其中有很多复杂的技术问题要解决。

万兆以太网的帧格式与10Mb/s。100Mb/s和1000Mb/s的帧格式完全相同。
万兆以太网仍然保留了802.3标准对以太网最小帧和最大帧长的规定。这就使得用户在将已有的以太网升级时，仍便于与较低速率的以太网进行通信。
由于数据传输速率高达10GB/s，因此万兆以太网的传输介质不再使用铜质的双绞线，而只使用光纤。他使用长距离的光收发器与单模光纤接口，以便于能够在广域网和城域网的范围内工作。也可以使用较便宜的多模光纤，但传输距离限制在65~300m。
万兆以太网只工作在全双工方式，因此不存在争用问题。由于不使用CSMA/CD协议，这就使得万兆以太网的传输距离不在受到冲突检测的限制。
标准中采用了局域网和广域网两种物理层模型，从而使以太网技术能方便地引入广域网中，进而使LAN，MAN和WAN网络可采用同一种以太网网络核心技术。这样，也方便对各个网络进行统一管理和维护，并避免了繁琐的协议转换，实现了LAN，MAN和WAN网络的无缝连接。
 

万兆以太网的分层结构

（1）Reconciliation子层。简称RS子层，即协调子层，用于物理层和数据链路层之间的衔接。

（2）MAC层（介质访问控制层）。MAC子层在MAC用户之间提供了一条逻辑链路，主要负责初始化，控制和管理这条网络。

（3）XGMII（10G介质无关端口）。XGMII在MAC层和物理层之间提供了一个标准的接口，它将MAC层和物理层隔开，使MAC层能够适应不同的物理层。

（4）PCS（物理编码子层）。PCS子层主要负责对来自MAC层的数据进行编码和解码，现在标准中对默认的编码方式并未确定，只是提出了几种候选方案供讨论。

（5）PMA（物质接入子层）。PMA子层负责把编码串行化，变成适合物理层传输的比特流。同时数据解码的同步也在这一层完成，PMA子层能够接收比特流中分离出来的定时闹钟，用于对数据进行同步。

（6）PMD（物理介质相关子层）。PMD子层负责信号的传输。它的功能包括信号放大，调制，波的整形等。不同的PMD设备支持不同的物理介质。

（7）MDI（介质相关接口）。MDI就是指连接器，它定义对应于不同的物理介质和PMD设备之间的所采用的连接器类型。