以太網標準

 局域網中的雙絞線可分爲非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)兩大類.

以太網最早由Xerox(施樂)公司創建。1980年,DEC、lntel和Xerox三家公司聯合開發成爲一個標準。以太網是應用最爲廣泛的局域網,包括標準的以太網(10Mbit/s)、快速以太網(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太網,採用CSMA/CD訪問控制法,遵從IEEE802.3協議標準。

IEEE 802.3標準

IEEE802.3規定了包括物理層的連線、電信號和介質訪問層協議的內容。以太網是當前應用最普遍的局域網技術。它很大程度上取代了其他局域網標準,如令牌環、FDDI(fiber-distributed data interface;FDDI;光纖分佈式數據接口;一種速率爲100Mb/s,採用多模光纖作爲傳輸媒介的高性能光纖令牌環(token ring)局域網。)和ARCNET(ARCNET是1977年由Datapoint公司開發的一種安裝廣泛的局域網(LAN)技術,它採用令牌總線(token-bus)方案來管理LAN上工作站和其他設備之間的共享線路,其中,LAN服務器總是在一條總線上連續循環的發送一個空信息幀。當有設備要發送報文時,它就在空幀中插入一個“令牌”以及相應的報文。當目標設備或LAN服務器接收到該報文後,就將“令牌”重新設置爲0,以便該幀可被其他設備重複使用。這種方案是十分有效的,特別是在網絡負荷大的時候,它爲網絡中的各個設備提供平等使用網絡資源的機會。)。歷經100M以太網在上世紀末的飛速發展後,目前千兆以太網甚至10G以太網正在國際組織和領導企業的推動下不斷拓展應用範圍。

常見的802.3應用爲:

10M: 10base-T (銅線UTP模式)

100M: 100base-TX (銅線UTP模式)

100base-FX(光纖線)

1000M: 1000base-T(銅線UTP模式)

 

   開始以太網只有10Mbps的吞吐量,使用的是帶有衝突檢測載波偵聽多路訪問(CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)的訪問控制方法,這種早期的10Mbps以太網稱之爲標準以太網。以太網可以使用粗同軸電纜、細同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質進行連接,並且在IEEE 802.3標準中,爲不同的傳輸介質制定了不同的物理層標準,在這些標準中前面的數字表示傳輸速度,單位是“Mbps”,最後的一個數字表示單段網線長度(基準單位是100m),Base表示“基帶”的意思,Broad代表“寬帶”。

10Base-5 使用直徑爲0.4英寸、阻抗爲50Ω粗同軸電纜,也稱粗纜以太網,最大網段長度爲500m,基帶傳輸方法,拓撲結構爲總線型;10Base-5組網主要硬件設備有:粗同軸電纜、帶有AUI插口的以太網卡、中繼器、收發器、收發器電纜、終結器等。

10Base-2 使用直徑爲0.2英寸、阻抗爲50Ω細同軸電纜,也稱細纜以太網,最大網段長度爲185m,基帶傳輸方法,拓撲結構爲總線型;10Base-2組網主要硬件設備有:細同軸電纜、帶有BNC插口的以太網卡、中繼器、T型連接器、終結器等。

10Base-T 使用雙絞線電纜,最大網段長度爲100m,拓撲結構爲星型;10Base-T組網主要硬件設備有:3類或5類非屏蔽雙絞線、帶有RJ-45插口的以太網卡、集線器交換機RJ-45插頭等。

1Base-5 使用雙絞線電纜,最大網段長度爲500m,傳輸速度爲1Mbps;

10Broad-36 使用同軸電纜(RG-59/U CATV),網絡的最大跨度爲3600m,網段長度最大爲1800m,是一種寬帶傳輸方式;

10Base-F 使用光纖傳輸介質,傳輸速率爲10Mbps。

    快速以太網與原來在100Mbps帶寬下工作的FDDI相比它具有許多的優點,最主要體現在快速以太網技術可以有效的保障用戶在佈線基礎實施上的投資,它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接,能有效的利用現有的設施。 快速以太網的不足其實也是以太網技術的不足,那就是快速以太網仍是基於CSMA/CD技術,當網絡負載較重時,會造成效率的降低,當然這可以使用交換技術來彌補。 100Mbps快速以太網標準又分爲:100BASE-TX 、100BASE-FX、100BASE-T4三個子類。

100BASE-TX:是一種使用5類數據級無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。它使用兩對雙絞線,一對用於發送,一對用於接收數據。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率爲125MHz。符合EIA586的5類佈線標準和IBM的SPT 1類佈線標準。使用同10BASE-T相同的RJ-45連接器。它的最大網段長度爲100米。它支持全雙工的數據傳輸。

100BASE-FX:是一種使用光纜的快速以太網技術,可使用單模和多模光纖(62.5和125um)。多模光纖連接的最大距離爲550米。單模光纖連接的最大距離爲3000米。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率爲125MHz。它使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網段長度爲150m、412m、2000m或更長至10公里,這與所使用的光纖類型和工作模式有關,它支持全雙工的數據傳輸。100BASE-FX特別適合於有電氣干擾的環境、較大距離連接、或高保密環境等情況下的適用。

100BASE-T4:是一種可使用3、4、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。100Base-T4使用4對雙絞線,其中的三對用於在33MHz的頻率上傳輸數據,每一對均工作於半雙工模式。第四對用於CSMA/CD衝突檢測。在傳輸中使用8B/6T編碼方式,信號頻率爲25MHz,符合EIA586結構化佈線標準。它使用與10BASE-T相同的RJ-45連接器,最大網段長度爲100米。

 

    千兆以太網技術作爲最新的高速以太網技術,給用戶帶來了提高核心網絡的有效解決方案,這種解決方案的最大優點是繼承了傳統以太技術價格便宜的優點。 千兆技術仍然是以太技術,它採用了與10M以太網相同的幀格式、幀結構、網絡協議、全/半雙工工作方式、流控模式以及佈線系統。由於該技術不改變傳統以太網的桌面應用、操作系統,因此可與10M或100M的以太網很好地配合工作。升級到千兆以太網不必改變網絡應用程序、網管部件和網絡操作系統,能夠最大程度地保護投資。此外,IEEE標準將支持最大距離爲550米的多模光纖、最大距離爲70千米的單模光纖和最大距離爲100米的銅軸電纜。千兆以太網填補了802.3以太網/快速以太網標準的不足。

爲了能夠偵測到64Bytes資料框的碰撞,千兆以太網(Gigabit Ethernet)所支持的距離更短。Gigabit Ethernet 支持的網絡類型,如下表所示:

傳輸介質 距離

1000Base-CX Copper STP 25m

1000Base-T Copper Cat 5 UTP 100m

1000Base-SX Multi-mode Fiber 500m

1000Base-LX Single-mode Fiber 3000m

千兆以太網技術有兩個標準:IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標準。IEEE802.3ab制定了五類雙絞線上較長距離連接方案的標準。

1. IEEE802.3z

IEEE802.3z工作組負責制定光纖(單模或多模)和同軸電纜的全雙工鏈路標準。IEEE802.3z定義了基於光纖和短距離銅纜的1000Base-X,採用8B/10B編碼技術,信道傳輸速度爲1.25Gbit/s,去耦後實現1000Mbit/s傳輸速度。 IEEE802.3z具有下列千兆以太網標準:

1000Base-SX 只支持多模光纖,可以採用直徑爲62.5um或50um的多模光纖,工作波長爲770-860nm,傳輸距離爲220-550m。

1000Base-LX 單模光纖:可以支持直徑爲9um或10um的單模光纖,工作波長範圍爲1270-1355nm,傳輸距離爲5km左右。

1000Base-CX 採用150歐屏蔽雙絞線(STP),傳輸距離爲25m。

2. IEEE802.3ab

IEEE802.3ab工作組負責制定基於UTP的半雙工鏈路的千兆以太網標準,產生IEEE802.3ab標準及協議。IEEE802.3ab定義基於5類UTP的1000Base-T標準,其目的是在5類UTP上以1000Mbit/s速率傳輸100m。 IEEE802.3ab標準的意義主要有兩點:

(1) 保護用戶在5類UTP佈線系統上的投資。

(2) 1000Base-T是100Base-T自然擴展,與10Base-T、100Base-T完全兼容。不過,在5類UTP上達到1000Mbit/s的傳輸速率需要解決5類UTP的串擾和衰減問題,因此,使IEEE802.3ab工作組的開發任務要比IEEE802.3z複雜些。

萬兆以太網

萬兆以太網規範包含在 IEEE 802.3 標準的補充標準 IEEE 802.3ae 中,它擴展了 IEEE 802.3 協議和 MAC 規範,使其支持 10Gb/s 的傳輸速率。除此之外,通過 WAN 界面子層(WIS:WAN interface sublayer),10千兆位以太網也能被調整爲較低的傳輸速率,如 9.584640 Gb/s (OC-192),這就允許10千兆位以太網設備與同步光纖網絡(SONET) STS -192c 傳輸格式相兼容。

10GBASE-SR 和 10GBASE-SW 主要支持短波(850 nm)多模光纖(MMF),光纖距離爲 2m 到 300 m 。

10GBASE-SR 主要支持“暗光纖”(dark fiber),暗光纖是指沒有光傳播並且不與任何設備連接的光纖。

10GBASE-SW 主要用於連接 SONET 設備,它應用於遠程數據通信。

10GBASE-LR 和 10GBASE-LW 主要支持長波(1310nm)單模光纖(SMF),光纖距離爲 2m 到 10km (約32808英尺)。

10GBASE-LW 主要用來連接 SONET 設備時,

10GBASE-LR 則用來支持“暗光纖”(dark fiber)。

10GBASE-ER 和 10GBASE-EW 主要支持超長波(1550nm)單模光纖(SMF),光纖距離爲 2m 到 40km (約131233英尺)。

10GBASE-EW 主要用來連接 SONET 設備,

10GBASE-ER 則用來支持“暗光纖”(dark fiber)。

10GBASE-LX4 採用波分複用技術,在單對光纜上以四倍光波長髮送信號。系統運行在 1310nm 的多模或單模暗光纖方式下。該系統的設計目標是針對於 2m 到 300 m 的多模光纖模式或 2m 到 10km 的單模光纖模式。

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