网络规划设计师千兆以太网[1]

点击进入：

1.5.4.2千兆以太网

随着数据量的增加，用户对以太网速度要求越来越高，快速以太网已经不能满 足要求。于是在1998年发布了千兆以太网标准IEEE 802.3z其规划了用以太网组 建企业网的全面解决方案：桌面系统采用传输速率为10100Mbps的以太网，部门 级网络系统采用传输速率为100Mbps的快速以太网，企业主网络系统采用传输速率为lGbps的千兆以太网。由于传统以太网与快速以太网、千兆以太网有很多相同点， 并且很多企业己大量使用10Mbps

的以太网，因此当局域网系统从传统以太网升级 到100Mbps或lGbps时，网络技术人员不需要重新培训，只需对硬件进行升级即可， 应用系统无须进行任何变更。因此，千兆以太网有着非常广泛的应用前景。随着千 兆以太网技术的成熟，现己成为大、中型局域网系统主干网的首选方案。

1.千兆以太网的特点

（1）保持与现有以太网标准的向下兼容。IEEE802.3z标准在LLC子层使用IEEE 802.2标准，在MAC子层使用CSMA/CD方法，保持同样的帧结构与帧的最大长度， 支持单播与组播两种传输模式，只在物理层进行修改。

（2）所有的配置都采用点-点连接方式。

（3）能与10Mbps、100Mbps以太网自动实现速率匹配，互联互通。

2.千兆以太网的物理层协议

IEEE 802. 3z 标准包括 4 种物理层标准：1000Base-LX、1000Base-SX、lOOOBase- CX 与 1000Base-T.其中，1000Base-LX、1000Base-SX、lOOOBase-CX 统称为 1000Base-X.

1）lOOOBase-LX

1000Base-LX使用光纤作为传输介质构成星型拓扑。在采用多模光纤时，半双 工工作模式光纤最大长度为316m,全双工工作模式光纤最大长度为550m.在使用 单模光纤时，半双工模式的光纤最大长度为316m,全双工模式的光纤最大长度为 5000m.数据传输采用8B/10B编码方法。

2）1000Base-SX

1000Base-SX使用光纤作为传输介质构成星型拓扑。在釆用62.5jim多模光纤 时，半双工和全双工模式的光纤最大长度均为275m.在使用50pm多模光纤时，半 双工和全双工模式的光纤最大长度均为550m.数据传输采用了 8B/10B编码方法。

3）1000Base-CX

1000Base-CX使用特殊的屏蔽双绞线构成星型拓扑。半双工模式的双绞线最大 长度为25m,全双工模式的双绞线最大长度为50m.数据传输采用了 8B/10B编码 方法。‘

4）1000Base-T

1000Base-T使用4对5类非屏蔽双绞线构成星型拓扑。双绞线最大长度为 100m,使用ILM5接口。数据传输采用PAM5编码方法。

3.千兆以太网对IEEE 802.3协议的调整

1）冲突窗口时间与最小帧长度的调整

传统以太网的CSMA/CD机制要求发送节点在一个冲突窗口，即发送512b时 间（51.2fis）内检测出是否发生冲突，因此冲突窗口的时间长短直接影响到一个网 段的量大长度。传统以太网与快速以太网将冲突窗口规定为51. 2ns,千兆以太网的 发送速率提高了 100倍，发送同样长度帧的时间就仅是原来的1/100.由于信号在 传输介质中传播的速度不变，为了保证能在一帧的发送过程中检测到冲突，则网段 的最大长度仅是1/100,即千兆以太网网段的最大长度就要缩小到10m甚至lm以 下。因此必须对CSMA/CD机制进行修改，IEEE 802. 3z标准将发送512b的时间修 改为发送512B的时间，即将原来的最小帧长度为64B修改为512B,但最大长度仍 为1518B,这样可以保持千兆以太网网段的最大长度与之前的以太网一致。

2）帧突发处理

由于将顿的最短长度确定为512B,,当要发送较短的帧时，必然发送大量填充 的无用信息（称为载波扩展），导致信道利用率降低。为此，千兆以太网允许各个 节点有选择地利用突发模式（burstmode）来发送顿。

突发模式基本思想是：将多个小于512B的短帧组合在一起，拼接成一个大于 512B的正常帧发送，在该正常帧内的各个短帧之间，设置一个帧间隔标志IFG进 行分隔。

突发模式处理过程是：当一个节点试图发送一个突发桢时，首先设置一个“突 发定时器”,并在开始发送突发帧时启动定时器。第一个短帧（小于512B）发送完 毕准备发送载波扩展时，如果没有检测到冲突，且此时还有新的短帧需要发送，则 启动突发模式发送。这时，如果突发定时器时间未到，则在一个EFG后继续发送后 续帧。如果节点在发送第一个帧的过程中出现了冲突，需要执行正常的后退延迟操 作并停止发送。如果发送的第一个帧和载波扩展没有出现冲突，这时就可以连续地 发送后续帧。最大突发帧最长能够占用8192B的发送时间。这个值是节点从开始发 送第一帧到开始发送最后一帧之间的最大时间。因此，帧突发的最大持续时间等于 突发帧长度的发送时间加上1个最大帧长度的发送时间，即8192+1518+8 = 9718 （B） 的发送时间。显然，在采用帧突发处理之后，半双工模式千兆以太网的信道利用率 大大提高。在1000Mbps传输速率的情况下，半双工状态与CSMA/CD的机制不可 取，因此应采用点-点连接的全双工模式。

[1]  [2]