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千兆以太网主要技术特点及优点

发布时间：

2020-04-28 09:10

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【概要描述】千兆以太网技术是在100Base-TX和100Base-FX基础上发展起来的超高速网络技术，提供高达1000Mbps的连接速率。

千兆以太网技术是在100Base-TX和100Base-FX基础上发展起来的超高速网络技术，提供高达1000Mbps的连接速率。该技术一提出就得到网络界人士的普遍关注，使得被业界一致公认的网络主干升级技术ATM失去了原有的吸引力。 1. 千兆以太网技术的主要特点千兆以太网具有以下主要特点： 1）简易性。千兆以太网继承了以太网和快速以太网的简易性，因此其技术原理、安装实施和管理维护都很简单。 2）扩展性。由于千兆以太网采用以太网、快速以太网的基本技术，因此由10Base-T、100Base-TX升级到千兆以太网非常容易。 3）可靠性。由于千兆以太网保持了以及网、快速以太网的安装维护方法，采用星型网络结构，因此网络具有很高的可靠性。 4）经济性。由于千兆以太网是10Base-T和100Base-T的继承和发展，一方面降低了研究成本，另一方面由于10Base-T和100Base-TX的广泛应用，作为其升级产品，千兆以太网的大量应用只是时间上的问题，为了争夺千兆以太网这个巨大市场，几乎所有著名网络公司都生产千兆以太网产品，因此其价格将会下降。千兆以太网与ATM等宽带网络技术相比，其价格优势非常明显。 5）可管理维护性。千兆以太网采用基于简单网络管理协议（SNMP）和远程网络监视（RMON）等网络管理技术，许多厂商开发了大量的网络管理软件，使千兆以太网的集中管理和维护非常简便。 6）广泛应用性。千兆以太网为局域主干网和城域主干网（借助单模光纤和光收发器）提供了一种高性能价格比的宽带传输交换平台，得许多宽带应用能施展其魅力。例如，可以在千兆以太网上开展视频点播业务和虚拟电子商务等。 2、1000Base-T技术原理

（1）千兆以太网传输媒介规范

　　千兆以太网可以利用现有的线缆设施，从而它获得了良好的性能价格比。它可以在楼层内、楼内和园区内的网络上采用，因为它可以支持多种连接媒体和大范围的连接距离。特别是，千兆以太网可以在下列四种媒质上运行:光纤，最大连接距离至少可达5公里；模光纤，最大连接距离至少550米；平衡、屏蔽铜缆，最大连接距离至少25米；五类线，最大连接距离至少100米。

　　IEEE 802.3z千兆以太网标准于1998年6月获得批准，它为三种传输媒质定义了三种收发器: 1000Base-LX、1000Base-SX和1000Base-CX。其中，1000Base-LX用于安装单模光纤，1000Base-SX用于安装多模光纤，1000Base-CX用于平衡、屏蔽铜缆，它可以用于机房的互连。1000Base-LX的收发器也可以用于多模光纤，其传送距离至少可达550米。

(2)、千兆以太网分层

　　另一个特别工作小组，IEEE 802.3ab已经定义了在5类线的基础上运行千兆以太网的物理层。IEEE标准化委员会在1999年6月批准了1000Base-T标准。1000Base-T可以继续使用现有的线缆设施，它规定在5类线上的传输距离最远可达100米。

　　1000Base-T的其他一些重要规范使其成为一种价格低廉、不易被破坏并具有良好性能的技术。首先，它支持以太网MAC，而且可以后向兼容10/100Mbps以太网技术；其次，很多的1000Base-T产品都将支持100/1000自动协商功能，1000Base-T因此可以直接在快速以太网络中通过升级实现；第三，1000Base-T是一种高性能技术，它每传送100亿比特，其中错误的数据位不会超过一个（误比特率低于10-10，这与100Base-T的误比特率相当）。

(3）1000Base-T线缆规范

　　1000Base-T规定可以在五类平衡双绞线上传送数据。在ANSI/EIA/TIA-568-A(1995)中规定了其所采用的四对五类双绞线的性能。其他的链路性能参数(回程损耗和ELFEXT)在TIA/EIA-TSB-95中有规定。五类线的标准在ISO/IEC 11801:1995中有规定(“信息技术:用户前端设备的通用线缆”)。ISO/IEC 11801:1995的第二版则规定了一些其他的线缆性能参数，以便支持千兆以太网。

（4）1000Base-T物理结构

　　1000Base-T是专门为在五类双绞线上传送数据而设计的。1Gbps的传送速率可以等效地看作在四对双绞线上，每对的传送速率为250Mbps (250Mbps×4=1Gbps)。

　　1000Base-T与100Base-T采用相同的传送时钟频率(125MHz)，但是利用了一种更加强大的信号传输和编/解码方案，该方案可以在链路上较100Base-T多传送一倍的数据。下面是对这两种技术规范的比较:

　　1000Base-T:125MHz×2比特=250Mbps

　　1000Base-TX:125MHz×2比特-符号=125M比特-符号/s

　　请注意:125M比特-符号/s等效于100Mbps，因为1000Base-T采用一种4B/5B编码-在将信号放到线缆上进行传输之前，每4比特的数据被转换成5比特-符号；此有效的比特传送速率为:125×4/5=100Mbps。

（5）1000Base-T千兆位以太网的编码：

　　IEEE802.3ab为了高性价比地使用4对5类UTP，不采用8B/10B编码，而在MAC子层和PHY层定义一个逻辑接口，允许引入更高性价比的编码方案。由于可用带宽的限制，显然每对5类UTP取不超过125Mbaud（5类UTP在62.5MHz时，其ACR为30.6dB）为宜。还考虑到能覆盖28=256，且最大限度地减少多元制的符号位数，所以取五级（quinary）编码，即8B/4Quinary。这样，（1000/4）×（4/8）=125Mbaud能够满足可有带宽的限制。

　　若采用四级（quartemary）编码，亦可满足上述需求，且同样能覆盖28=256，但五级（quinary）编码中冗余的一级可用于对另外四级的纠错码。

　　千兆位以太网联盟最近的1000Base-T白皮书建议采用PAM-5码，每个符号（取+2，+1，0，-1，-2之一）对应两位二进制信息（四级表示两位，一级用于前向纠错码）。前向纠错码采用4维8状态的Trellis前向纠错码。实现这些主要依赖于集成电路技术和数字信号处理（DSP）技术。

　　1000Base-T可以支持现有的已经获得实际检验的快速以太网和V.90/56K调制解调器技术，从而获得了良好的性能价格比。在802.3快速以太网和V.90或56K调制解调器中实现信号传输和编/解码技术的高级DSP也可以用来实现1000Base-T。