10Gbps以太網的特點是什麼10Gbp

萬兆以太網技術簡介 　以太網採用CSMA/CD機制，即帶碰撞檢測的載波監聽多重訪問。千兆以太網接口基本應用在點到點線路，不再共享帶寬。碰撞檢測，載波監聽和多重訪問已不再重要。千兆以太網與傳統低速以太網最大的相似之處在於採用相同的以太網幀結構。萬兆以太網技術與千兆以太網類似，仍然保留了以太網幀結構。通過不同的編碼方式或波分複用提供10Gbit/s傳輸速度。所以就其本質而言，10G以太網仍是以太網的一種類型。 10G以太網於2002年7月在IEEE通過。10G以太網包括10GBASE－X、10GBASE－R和10GBASE－W。10GBASE－X使用一種特緊湊包裝，含有1個較簡單的WDM器件、4個接收器和4個在1300nm波長附近以大約25nm為間隔工作的激光器，每一對發送器/接收器在3.125Gbit/s速度（數據流速度為2.5Gbit/s）下工作。10GBASE－R是一種使用64B/66B編碼（不是在千兆以太網中所用的8B/10B）的串行接口，數據流為10.000Gbit/s，因而產生的時鐘速率為10.3Gbit/s。10GBASE－W是廣域網接口，與SONETOC-192兼容，其時鐘為9.953Gbit/s數據流為9.585Gbit/s。 1.10G串行物理媒體層 10GBASE-SR/SW傳輸距離按照波長不同由2m到300m。10GBASE-LR/LW傳輸距離為2m到10km。10GBASE-ER/EW傳輸距離為2m到40km。 （物理介質相關）子層 PMD子層的功能是支持在PMA子層和介質之間交換串行化的符號代碼位。PMD子層將這些電信號轉換成適合於在某種特定介質上載輸的形式。PMD是物理層的最低子層，標準中規定物理層負責從介質上發送和接收信號。 （物理介質接入）子層 PMA子層提供了PCS和PMD層之間的串行化服務接口。和PCS子層的連接稱為PMA服務接口。另外PMA子層還從接收位流中分離出用於對接收到的數據進行正確的符號對齊（定界）的符號定時時鐘。 （廣域網接口）子層 WIS子層是可選的物理子層，可用在PMA與PCS之間，產生適配ANSI定義的SONETSTS-192c傳輸格式或ITU定義SDHVC－4－64c容器速率的以太網數據流。該速率數據流可以直接映射到傳輸層而不需要高層處理。 （物理編碼）子層 PCS子層位於協調子層（通過GMII）和物理介質接入層（PMA）子層之間。PCS子層完成將經過完善定義的以太網MAC功能映射到現存的編碼和物理層信號系統的功能上去。PCS子層和上層RS/MAC的接口由XGMII提供，與下層PMA接口使用PMA服務接口。 (協調子層)和XGMII(10Gbit/s介質無關接口) 協調子層的功能是將XGMII的通路數據和相關控制信號映射到原始PLS服務接口定義(MAC/PLS)接口上。XGMII接口提供了10Gbit/s的MAC和物理層間的邏輯接口。XGMII和協調子層使MAC可以連接到不同類型的物理介質上。 由於10G以太網實質上是高速以太網，所以為了與傳統的以太網兼容必須採用傳統以太網的幀格式承載業務。為了達到10Gbit/s的高速率可以採用OC-192c幀格式傳輸。這就需要在物理子層實現從以太網幀到OC-192c幀格式的映射功能。同時，由於以太網的原設計是面向局域網的，網絡管理功能較弱，傳輸距離短並且其物理線路沒有任何保護措施。當以太網作為廣域網進行長距離、高速率傳輸時必然會導致線路信號頻率和相位產生較大的抖動，而且以太網的傳輸是異步的，在接收端實現信號同步比較困難。因此，如果以太網幀要在廣域網中傳輸，需要對以太網幀格式進行修改。 　以太網一般利用物理層中特殊的10B(Byte)代碼實現幀定界的。當MAC層有數據需要發送時，PCS子層對這些數據進行8B/10B編碼，當發現幀頭和幀尾時，自動添加特殊的碼組SFD(幀起始定界符)和EFD（幀結束定界符）當PCS子層收到來自底層的10B編碼數據時，可很容易地根據SFD和EFD找到幀的起始和結束從而完成幀定界。但是SDH中承載的千兆以太網幀定界不同於標準的千兆以太網幀定界，因為複用的數據已經恢復成8B編碼的碼組，去掉了SFD和EFD。如果只利用千兆以太網的前導(Preamble)和幀起始定界符（SFD）進行幀定界，由於信息數據中出現與前導和幀起始定界符相同碼組的概率較大，採用這樣的幀定界策略可能會造成接收端始終無法進行正確的以太網幀定界。為了避免上述情況，10G以太網採用了HEC策略。 IEEE802.3HSSG小組為此提出了修改千兆以太網幀格式的建議，在以太網幀中添加了長度域和HEC域。為了在定幀過程中方便查找下一個幀位置，同時由於最大幀長為1518字節，則最少需要11個比特（=2048），所以在復接MAC幀的過程中用兩個字節替換前導頭兩個字節作為長度字段，然後對這8個字節進行CRC-16校驗，將最後得到的兩個字節作為HEC插入SFD之後。 10GWAN物理層並不是簡單的將以太網MAC幀用OC-192c承載。雖然借鑑了OC-192c的塊狀幀結構、指針、映射以及分層的開銷，但是在SDH幀結構的基礎上做了大量的簡化，使得修改後的以太網對抖動不敏感，對時鐘的要求不高。具體表現在：減少了許多開銷字節，僅採用了幀定位字節A1和A2、段層誤碼監視B1、蹤跡字節J0、同步狀態字節S1、保護倒換字節K1和K2以及備用字節Z0，對沒有定義或沒有使用的字節填充00000000。減少了許多不必要的開銷，簡化了SDH幀結構，與千兆以太網相比，增強了物理層的網絡管理和維護，可在物理線路上實現保護倒換。其次，避免了繁瑣的同步複用，信號不是從低速率複用成高速率流，而是直接映射到OC-192c淨負荷中。 10G以太局域網和10G以太廣域網（採用OC-192c）物理層的速率不同，10G以太局域網的數據率為10Gbit/s，而10G以太廣域網的數據率為9.58464Gbit/s（SDHOC-192c，是PCS層未編碼前的速率），但是兩種速率的物理層共用一個MAC層，MAC層的工作速率為10Gbit/s。採用什麼樣的調整策略將10GMII接口的10Gbit/s傳輸速率降低，使之與物理層的傳輸速率9.58464Gbit/s相匹配，是10G以太廣域網需要解決的問題。目前將10Gbit/s速率適配為9.58464Gbit/s的OC-192c的調整策略有3種： 在GMII接口處發送HOLD信號，MAC層在一個時鐘週期停止發送 利用“Busyidle”，物理層向MAC層在IPG期間發送“Busyidle”，MAC層收到後，暫停發送數據。物理層向MAC層在IPG期間發送“Normalidle”，MAC層收到後，重新發送數據 採用IPG延長機制：MAC幀每次傳完一幀，根據平均數據速率動態調整IPG間隔。