10 Gbit/s以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及趨勢(shì)
恒正同創(chuàng)產(chǎn)品支持13910878669 2002年春季，10 Gbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3ae-2002正式得到批準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)引發(fā)了設(shè)備制造商、服務(wù)提供商和最終用戶前所未有的興趣，因?yàn)檫@一技術(shù)不僅能使局域網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度更快、容量更大，還可使服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)管理人員運(yùn)用這一技術(shù)建立新型企業(yè)廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)。
從現(xiàn)有大部分企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)接口來看，現(xiàn)有的網(wǎng)卡幾乎都能用于10 Mbit/s和100 Mbit/s以太網(wǎng)，某些網(wǎng)卡甚至開始支持通過光纖運(yùn)行的吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)老式100 Mbit/s集線器或交換機(jī)被運(yùn)行速率更高的集線器或交換機(jī)取代時(shí)，網(wǎng)絡(luò)容量將自動(dòng)提高10倍或100倍，而速率更高的交換鏈路的匯聚將增大主干網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷量，從而有可能使網(wǎng)絡(luò)吞吐量達(dá)到吉比特以上。隨著應(yīng)用的發(fā)展，局域網(wǎng)帶寬需求很快將達(dá)到10～160 Gbit/s。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)管理人員勢(shì)必要考慮從交換機(jī)到服務(wù)器的新的鏈路標(biāo)準(zhǔn)、多條吉比特以太網(wǎng)鏈路的匯聚以及辦公樓群之間的超高速連接，從而使10 Gbit/s以太網(wǎng)水到渠成。
從服務(wù)質(zhì)量方面來看，網(wǎng)絡(luò)容量的增大有可能解決傳統(tǒng)以太網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量存在的問題。10 Mbit/s和100 Mbit/s具有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路存?。?/span>CSMA/CD）機(jī)制，可使幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享同一條鏈路，但是每一節(jié)點(diǎn)只能在它偵聽到該鏈路未被使用時(shí)才發(fā)送信息。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信息，就可能發(fā)生沖突，使信息傳送不出去，只有在隨機(jī)時(shí)間出現(xiàn)時(shí)才能再次發(fā)送。發(fā)生沖突時(shí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度下降，有可能引發(fā)接收數(shù)據(jù)包的順序錯(cuò)誤，從而使以太網(wǎng)不適合實(shí)時(shí)應(yīng)用。同時(shí)，由于每個(gè)用戶爭(zhēng)用網(wǎng)絡(luò)接入，因此也無法保證網(wǎng)絡(luò)帶寬。以太網(wǎng)應(yīng)用中的這一實(shí)際問題使10 Gbit/s以太網(wǎng)應(yīng)勢(shì)而生。
10 Gbit/s以太網(wǎng)可為保證網(wǎng)絡(luò)帶寬提供解決方案，從而使以太網(wǎng)帶寬資源緊缺的問題得到解決，而且可以滿足不同業(yè)務(wù)的需求。
2、10 Gbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基本技術(shù)
IEEE 10 Gbit/s以太網(wǎng)特別工作組所定義的基本技術(shù)要求在于滿足以下這樣一些設(shè)計(jì)目標(biāo)。
●在媒體存取控制層（MAC）客戶服務(wù)器接口保留802.3以太網(wǎng)幀格式；
●保留802.3標(biāo)準(zhǔn)最小和最大幀長(zhǎng)度；
●只支持全雙工；
●采用點(diǎn)到點(diǎn)連接和結(jié)構(gòu)化電纜敷設(shè)技術(shù)，支持星型局域網(wǎng)拓?fù)洌?/span>
●在MAC/PLS（專線業(yè)務(wù)）接口支持10 Gbit/s的傳輸速率；
●定義局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)兩個(gè)物理層裝置（PHY）系列，并定義MAC/PLS數(shù)據(jù)傳輸速率適應(yīng)廣域網(wǎng)物理層裝置數(shù)據(jù)傳輸速率的機(jī)制；
●提供支持多模和單模光纖連接距離的物理層技術(shù)規(guī)范，見表1。
表1 IEEE 802.3ae最低傳輸距離要求
傳輸方式傳輸波長(zhǎng)（nm） |
傳輸距離 |
多模光纖 |
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多模光纖 |
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單模光纖 |
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單模光纖 |
802.3ae主要定義兩種類型的物理層裝置：局域網(wǎng)物理層裝置和廣域網(wǎng)物理層裝置。廣域網(wǎng)物理層裝置是一種加到局域網(wǎng)物理層上的可擴(kuò)充式操作功能。局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)物理層裝置將支持每一種類型的獨(dú)立物理媒體（PMD），因此支持相同的傳輸距離。
3、10 Gbit/s以太網(wǎng)物理布線要求
為了滿足表1中所列傳輸距離的要求，IEEE 10 Gbit/s以太網(wǎng)工作組從20個(gè)支持各種傳輸距離和媒體類型的獨(dú)立物理媒體建議中挑選出4個(gè)獨(dú)立物理媒體，首選1310 nm串行獨(dú)立物理媒體以滿足其10 km單模光纖的傳輸距離要求，而后選擇1550 nm串行解決方案以滿足其單模光纖40 km的傳輸距離要求。
在2004年2月，國(guó)際電機(jī)電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）核準(zhǔn)了新的10 Gbit/s以太網(wǎng)規(guī)格，稱為“10 Gbit/s Base-CX4”。這種規(guī)格讓10 Gbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)可透過銅纜傳輸。此規(guī)格讓以太網(wǎng)絡(luò)能在CX4（也就是4對(duì)雙軸銅纜線）傳輸，和10 Gbit/s InfiniBand及光纖信道使用的傳輸纜線相同。使用銅質(zhì)接口的成本比使用光學(xué)接口要便宜，可部分降低部署10 Gbit/s以太網(wǎng)設(shè)備的成本。
但新的10 Gbit/s Base-CX4標(biāo)準(zhǔn)中的銅纜布線卻有很大的缺點(diǎn)，例如只支持在有效距離最長(zhǎng)15 m以內(nèi)的傳輸；而透過光纖的光學(xué)接口允許長(zhǎng)距離傳輸10 Gbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，最遠(yuǎn)可達(dá)40 km。新標(biāo)準(zhǔn)的第二個(gè)問題是：只能搭配4對(duì)雙軸纜線使用，這種線纜與雙絞線不同，但大多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)用的是雙絞線（twisted-pair cable）。所以，支持10 Gbit/s Base-CX4標(biāo)準(zhǔn)的裝置，必須再另外布線。
4、全光以太網(wǎng)物理層解決方案
IEEE 802.3ae優(yōu)先推薦的是全光纖網(wǎng)絡(luò)，這使得10 Gbit/s全光以太網(wǎng)的浪潮撲面而來。但是，目前全光纖布線大部分還是只使用在主干部分，光纖到桌面、光纖到房間的應(yīng)用不多，主要是因?yàn)閮r(jià)格高和光口端接工藝復(fù)雜。
普通的ST、SC和FC光接頭是單芯處理的，而且制作工藝復(fù)雜，有時(shí)需要?jiǎng)佑萌劢訖C(jī)等笨重的設(shè)備，這對(duì)于家庭或小型辦公系統(tǒng)的使用是很不方便的；另一點(diǎn)就是普通光纜是比較脆弱的物理介質(zhì)，不能有很大角度的彎曲，不能適應(yīng)家庭和小型辦公環(huán)境的復(fù)雜建筑特征，使用它進(jìn)行到桌面的布線是不合適的。因此當(dāng)10 Gbit/s光以太網(wǎng)到達(dá)樓層（FD）再向桌面、家庭延伸時(shí)，碰到了基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)上的成本、工藝瓶頸。
如何解決10 Gbit/s光以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)施障礙呢?很多布線廠商推出了10 Gbit/s以太網(wǎng)解決方案，有的廠商依據(jù)10 Gbit/s Base-CX4標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)挖掘銅纜的潛力，而有的廠商則遵循IEEE 802.3ae物理網(wǎng)絡(luò)推薦正推進(jìn)全光10 Gbit/s以太網(wǎng)的革命。以3M公司為例，其網(wǎng)絡(luò)通訊部推出的全光10 Gbit/s以太網(wǎng)解決方案，如圖1所示，提供物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層一體化的網(wǎng)絡(luò)解決方案，利用創(chuàng)新的VF-45端接技術(shù)及GGP高強(qiáng)度光纖技術(shù)，完全解決了構(gòu)建全光10 Gbit/s以太網(wǎng)的成本和工藝障礙，使10 Gbit/s全光以太網(wǎng)得以順利實(shí)施。
利用3M專利技術(shù)VF-45光纖連接器可以組建一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的全光網(wǎng)系統(tǒng)，安裝時(shí)間從傳統(tǒng)的手工研磨SC連接器的10～15 min縮短到2 min以內(nèi)。與其他傳統(tǒng)的光纖連接器相比，VF-45具有比較顯著的時(shí)間成本、人力成本和產(chǎn)品成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)通過其專利的V型槽技術(shù)，在降低施工成本和產(chǎn)品成本的同時(shí)能夠保證接續(xù)質(zhì)量，從技術(shù)數(shù)據(jù)來看，VF-45接頭的平均衰減只有0.21 dB。
同時(shí)，從墻面光纖插座到用戶桌面的光連接跳線采用具有高抗踩/抗撓/抗彎折特性的GGP光纖跳線對(duì)項(xiàng)目的成功應(yīng)用尤其重要。3M公司提供的具有專利技術(shù)的GGP跳線同其他普通跳線比較，能夠?qū)⒖估瓘?qiáng)度增加一倍，彎曲半徑減小一倍。這樣高強(qiáng)度的跳線將會(huì)給日后客戶的穩(wěn)定應(yīng)用帶來很大的保障。在順利過渡到10 Gbit/s的過程中，可輕松實(shí)現(xiàn)光纖物理網(wǎng)絡(luò)。
人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度的渴求是永無止境。今天我們實(shí)施了10 Gbit/s全光以太網(wǎng)，明天就要迎接100 Gbit/s甚至1 Tbit/s網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)，而正是這不斷的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，我們的世界才會(huì)更加精彩。
