高速以太网在线视频

随着电子和通信技术的发展

以太网的速率不断提升

今天 就向大家介绍几种高速以太网技术

这幅图给出了以太网速率提升的时间表

可以看到 短短二十多年的时间

以太网速率已经从最初的10Mb/s提升到吉比特量级

使得以太网技术能够

很好的满足用户对通信服务质量的需求

一般而言

速率达到或超过100Mb/s的以太网称为高速以太网

下面就从100BASE-T以太网开始

向大家介绍高速以太网技术

典型的100BASE-T以太网是指

在双绞线上传送 100 Mb/s 基带信号的

星型拓扑结构以太网

使用IEEE 802.3的CSMA/CD协议

100BASE-T以太网又称为快速以太网

当100BASE-T以太网工作在

全双工方式下不会发生数据冲突

因而不采用 CSMA/CD 协议

但如果工作在半双工方式下

就需要采用CSMA/CD 协议

快速以太网使用的MAC帧格式符合IEEE 802.3标准

保持64个字节的最短帧长不变

但将一个网段的最大传输距离减小到100m

帧间最小间隙从原来的9.6微秒改为0.96微秒

下面介绍100 Mb/s以太网的三种不同物理层标准

第一种是100BASE-TX

使用2对UTP 5类线或屏蔽双绞线STP

一对用来数据传输

一对用来数据接收

第二种是100BASE-FX使用2根光纤

数据发送和接收各用一根

第三种是100BASE-T4

使用4对非屏蔽双绞线UTP 3类线或5类线

其中三对线用于进行数据传输

而另外一对作为碰撞检测的接收信道

图中举例给出了快速以太网的一种配置方案

快速以太网拓扑结构

与传统以太网拓扑结构基本相同

一般作为局域网的主干部分

使用100Mb/s快速以太网交换机

用户端使用10Mb/s的以太网网卡

链路使用双绞线或者光纤

随着因特网业务量的增大

快速以太网已经不能满足

用户对网络速率的需求

因此吉比特以太网应运而生

1997年IEEE通过了吉比特以太网标准802.3z

1998年成为正式标准

如今

吉比特以太网已经成为以太网的主流产品

IEEE 802.3z标准有以下特点

1 能够在1 Gb/s 速率下全双工和半双工工作

2 数据帧格式符合 IEEE 802.3协议

3 在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议

而在全双工的方式下则无需使用 CSMA/CD 协议

4 与现有的以太网技术兼容

吉比特以太网的物理层使用两种标准

一种是1000BASE-T

其标准是IEEE 802.3ab

另一种是1000BASE-X

其标准是IEEE 802.3z

1000BASE-T使用4对5类线UTP

1000BASE-X是基于光纤通道的物理层

具有更好的传输特性和差错检测能力

1000BASE-SX SX表示短波长

1000BASE-LX LX表示长波长

1000BASE-CX CX表示铜线

当吉比特以太网工作在半双工方式时

需要进行碰撞检测

一般可以采用两种措施

载波延伸和分组突发

在载波延伸方法中

设定最短帧长为64个字节

争用期为512个字节

当所发送的帧长不足512字节时

用特殊的字符将其填充到512字节

接收端收到帧后

删除填充的特殊字符后向高层进行交付

分组突发方式主要是为了解决

填充特殊字符所造成的开销过大的问题

当有多个短帧需要发送时

仅对第一个短帧实施“载波延伸”方法

后续的短帧则逐一发送

但相邻帧间需要保持最小的帧间间隙

直至达到1500字节为止

这一特点允许连续发送某个限度内的多个短帧

当吉比特以太网工作在全双工方式时

不采用载波延伸和分组突发

如图是吉比特以太网的一种配置的举例

吉比特以太网在设计时

一般在主干部分使用数据交换速率达到

吉比特量级的以太网交换机

在支干部分可以使用

交换速率较低的以太网交换机

用户端使用10/100 Mb/s以太网网卡

连接到100 Mb/s以太网交换机上

链路传输媒质仍然是双绞线和光缆

但标准更高

10吉比特以太网把吉比特以太网的

数据传输速率再提高了10倍

10吉比特以太网与10Mb/s，100 Mb/s

和1Gb/s以太网的帧格式完全相同

10吉比特以太网还保留了IEEE 802.3标准

规定的以太网最小和最大的帧长

这就使用户在将其已有的以太网进行升级时

仍然能和较低速率的以太网进行通信

10吉比特以太网只工作在全双工方式下

因此没有争用问题

也不使用 CSMA/CD 协议

传输距离显著提高

10吉比特以太网的物理层标准

也分为铜缆和光纤两类

10GBASE-CX4 铜缆

网段最大长度15 m

使用4 对双芯同轴电缆

10GBASE-T 铜缆

网段最大长度100 m

使用4对6A类UTP双绞线

10GBASE-SR 光缆

网段最大长度300 m

使用多模光纤（0.85 µm）

10GBASE-LR 光缆

网段最大长度10 km

使用单模光纤（1.3 µm）

10GBASE-ER 光缆

网段最大长度40 km

使用单模光纤（1.5 µm）

图中给出了10吉比特以太网的一种配置举例

10吉比特以太网在设计时和传统以太网相似

在设备和链路方面均进行了提升

主干交换机使用10吉比特交换机

用户端速率明显提高

链路传输媒质主要是光纤

为了保证以太网能够

更高效更经济地满足不同应用的需要

IEEE 802.3起草了下一代以太网标准IEEE 802.3ba

其中包含40Gb/s和100Gb/s两种传输速率

这主要是针对服务器和网络方面的不同需求

40/100吉比特以太网只工作在全双工传输方式

仍然保持以太网的帧格式以及IEEE 802.3标准

规定的以太网最小和最大帧长

100吉比特以太网在使用单模光纤传输时

可以达到40km的传输距离

但需要使用波分复用技术

例如 使用4个波长复用一根光纤

每一个波长的有效传输速率是25Gbit/s

现在以太网的工作范围已经

逐渐从局域网扩大到城域网和广域网

从而实现端到端的以太网传输

这种工作方式的好处是

1 以太网是一种经过实践证明的成熟的技术

是到目前为止最为普及的局域网技术

2 以太网的兼容性强

不同的以太网技术都能可靠地进行兼容

3 在广域网中使用以太网

主干网部分使用波分复用技术

而波分复用器可以在一根光纤上提供

不同的速率、协议透明的传输通道

以太网还能够适应多种传输媒体

如铜缆、双绞线以及各种光纤

这就使具有不同传输媒体的用户

在通信时不必重新布线

4 端到端的以太网连接

使可以使用统一的数据帧格式

因而不需要再进行帧的格式转换

简化了操作和管理

下面介绍一个高速以太网的应用案例

基于以太网的光纤到户FTTH（Fiber to the Home）方案

FTTH已经成为有线接入技术的发展趋势

如图所示

FTTH以光纤为传输媒质

光纤进入用户家中后通过

光网络单元ONU（Optical Network Unit）

将光信号转变为电信号

这样用户就能获得百兆量级网络速率

下行方向

光线路终端OLT（Optical Line Terminal）

把收到的数据发送给光分支器

并以广播方式向所有用户端的ONU发送

ONU只接受发送给自己的数据

在上行方向

由光分支器汇总来自各个ONU的数据

发往OLT

从ONU到用户网络设备采用以太网技术

使用同轴电缆或双绞线作为传输媒体