10 Gbit/s以太網的現(xiàn)狀及趨勢
恒正同創(chuàng)產品支持13910878669 2002年春季，10 Gbit/s以太網標準IEEE 802.3ae-2002正式得到批準。這一標準引發(fā)了設備制造商、服務提供商和最終用戶前所未有的興趣，因為這一技術不僅能使局域網絡的運行速度更快、容量更大，還可使服務提供商和網絡管理人員運用這一技術建立新型企業(yè)廣域網和城域網。
從現(xiàn)有大部分企業(yè)的網絡接口來看，現(xiàn)有的網卡幾乎都能用于10 Mbit/s和100 Mbit/s以太網，某些網卡甚至開始支持通過光纖運行的吉比特以太網標準。當老式100 Mbit/s集線器或交換機被運行速率更高的集線器或交換機取代時，網絡容量將自動提高10倍或100倍，而速率更高的交換鏈路的匯聚將增大主干網絡的負荷量，從而有可能使網絡吞吐量達到吉比特以上。隨著應用的發(fā)展，局域網帶寬需求很快將達到10～160 Gbit/s。在這種情況下，網絡管理人員勢必要考慮從交換機到服務器的新的鏈路標準、多條吉比特以太網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以太網水到渠成。
從服務質量方面來看，網絡容量的增大有可能解決傳統(tǒng)以太網服務質量存在的問題。10 Mbit/s和100 Mbit/s具有沖突檢測的載波偵聽多路存取（CSMA/CD）機制，可使幾個網絡節(jié)點共享同一條鏈路，但是每一節(jié)點只能在它偵聽到該鏈路未被使用時才發(fā)送信息。如果兩個節(jié)點同時發(fā)送信息，就可能發(fā)生沖突，使信息傳送不出去，只有在隨機時間出現(xiàn)時才能再次發(fā)送。發(fā)生沖突時網絡運行速度下降，有可能引發(fā)接收數(shù)據(jù)包的順序錯誤，從而使以太網不適合實時應用。同時，由于每個用戶爭用網絡接入，因此也無法保證網絡帶寬。以太網應用中的這一實際問題使10 Gbit/s以太網應勢而生。
10 Gbit/s以太網可為保證網絡帶寬提供解決方案，從而使以太網帶寬資源緊缺的問題得到解決，而且可以滿足不同業(yè)務的需求。
2、10 Gbit/s以太網標準基本技術
IEEE 10 Gbit/s以太網特別工作組所定義的基本技術要求在于滿足以下這樣一些設計目標。
●在媒體存取控制層（MAC）客戶服務器接口保留802.3以太網幀格式；
●保留802.3標準最小和最大幀長度；
●只支持全雙工；
●采用點到點連接和結構化電纜敷設技術，支持星型局域網拓撲；
●在MAC/PLS（專線業(yè)務）接口支持10 Gbit/s的傳輸速率；
●定義局域網和廣域網兩個物理層裝置（PHY）系列，并定義MAC/PLS數(shù)據(jù)傳輸速率適應廣域網物理層裝置數(shù)據(jù)傳輸速率的機制；
●提供支持多模和單模光纖連接距離的物理層技術規(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（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：局域網物理層裝置和廣域網物理層裝置。廣域網物理層裝置是一種加到局域網物理層上的可擴充式操作功能。局域網和廣域網物理層裝置將支持每一種類型的獨立物理媒體（PMD），因此支持相同的傳輸距離。
3、10 Gbit/s以太網物理布線要求
為了滿足表1中所列傳輸距離的要求，IEEE 10 Gbit/s以太網工作組從20個支持各種傳輸距離和媒體類型的獨立物理媒體建議中挑選出4個獨立物理媒體，首選1310 nm串行獨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，國際電機電子工程師協(xié)會（IEEE）核準了新的10 Gbit/s以太網規(guī)格，稱為“10 Gbit/s Base-CX4”。這種規(guī)格讓10 Gbit/s以太網數(shù)據(jù)可透過銅纜傳輸。此規(guī)格讓以太網絡能在CX4（也就是4對雙軸銅纜線）傳輸，和10 Gbit/s InfiniBand及光纖信道使用的傳輸纜線相同。使用銅質接口的成本比使用光學接口要便宜，可部分降低部署10 Gbit/s以太網設備的成本。
但新的10 Gbit/s Base-CX4標準中的銅纜布線卻有很大的缺點，例如只支持在有效距離最長15 m以內的傳輸；而透過光纖的光學接口允許長距離傳輸10 Gbit/s以太網數(shù)據(jù)，最遠可達40 km。新標準的第二個問題是：只能搭配4對雙軸纜線使用，這種線纜與雙絞線不同，但大多數(shù)企業(yè)網絡用的是雙絞線（twisted-pair cable）。所以，支持10 Gbit/s Base-CX4標準的裝置，必須再另外布線。
4、全光以太網物理層解決方案
IEEE 802.3ae優(yōu)先推薦的是全光纖網絡，這使得10 Gbit/s全光以太網的浪潮撲面而來。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、光纖到房間的應用不多，主要是因為價格高和光口端接工藝復雜。
普通的ST、SC和FC光接頭是單芯處理的，而且制作工藝復雜，有時需要動用熔接機等笨重的設備，這對于家庭或小型辦公系統(tǒng)的使用是很不方便的；另一點就是普通光纜是比較脆弱的物理介質，不能有很大角度的彎曲，不能適應家庭和小型辦公環(huán)境的復雜建筑特征，使用它進行到桌面的布線是不合適的。因此當10 Gbit/s光以太網到達樓層（FD）再向桌面、家庭延伸時，碰到了基礎物理網絡上的成本、工藝瓶頸。
如何解決10 Gbit/s光以太網物理網絡層的實施障礙呢?很多布線廠商推出了10 Gbit/s以太網解決方案，有的廠商依據(jù)10 Gbit/s Base-CX4標準繼續(xù)挖掘銅纜的潛力，而有的廠商則遵循IEEE 802.3ae物理網絡推薦正推進全光10 Gbit/s以太網的革命。以3M公司為例，其網絡通訊部推出的全光10 Gbit/s以太網解決方案，如圖1所示，提供物理層、鏈路層、網絡層一體化的網絡解決方案，利用創(chuàng)新的VF-45端接技術及GGP高強度光纖技術，完全解決了構建全光10 Gbit/s以太網的成本和工藝障礙，使10 Gbit/s全光以太網得以順利實施。
利用3M專利技術VF-45光纖連接器可以組建一個經濟可靠的全光網系統(tǒng)，安裝時間從傳統(tǒng)的手工研磨SC連接器的10～15 min縮短到2 min以內。與其他傳統(tǒng)的光纖連接器相比，VF-45具有比較顯著的時間成本、人力成本和產品成本優(yōu)勢。同時通過其專利的V型槽技術，在降低施工成本和產品成本的同時能夠保證接續(xù)質量，從技術數(shù)據(jù)來看，VF-45接頭的平均衰減只有0.21 dB。
同時，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光纖跳線對項目的成功應用尤其重要。3M公司提供的具有專利技術的GGP跳線同其他普通跳線比較，能夠將抗拉強度增加一倍，彎曲半徑減小一倍。這樣高強度的跳線將會給日后客戶的穩(wěn)定應用帶來很大的保障。在順利過渡到10 Gbit/s的過程中，可輕松實現(xiàn)光纖物理網絡。
人們對網絡速度的渴求是永無止境。今天我們實施了10 Gbit/s全光以太網，明天就要迎接100 Gbit/s甚至1 Tbit/s網絡的挑戰(zhàn)，而正是這不斷的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，我們的世界才會更加精彩。
