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通信互联网技术知识点精讲之吉比特以太网

责编:小狐狸 2016-09-05
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       下面是由希赛小编整理的通信互联网技术知识点精讲之吉比特以太网,希望能帮助学友们。具体内容如下:


       吉比特以太网

       吉比特以太网与快速以太网很相似,只是传输和访问速度更快,为系统扩展带宽提供了有效保障。它同样采用了CSMA/CD协议,并且采用了同样的帧格式。对于广大的网络用户来说,在向吉比特以太网过渡时,不需要作额外的协议和中间件投资就可以实现平滑的过渡。

       1.工作原理

       在吉比特以太网中,可以1000Mbit/s的速度进行半双工和全双工操作。在半双工通信模式中,吉比特以太网同样采用基本的CSMA/CD方式解决共享介质的冲突问题。

       如前所述,在CSMA/CD机制下,帧的最小传输时间必须大于最大往返传播时间,使节点在帧的传送过程中能够监听到冲突的发生。由于传输一帧所需时间与数据速率成反比,如果不对CSMA/CD协议进行调整的话,半双工吉比特以太网的网络规模只能减小到20m的范围,这样的距离覆盖范围在实际中是无法得到大规模推广的。为了解决这个问题,IEEE对以太网的MAC子层协议作了第一次重大修改:载波扩展和帧突发。

       (1)载波扩展(CarrierExtension)。半双工吉比特以太网引入了载波扩展技术,以增加帧发送的有效长度,而不增加帧本身的长度,从而保证网络的覆盖范围。

       半双工吉比特以太网首先将网络中的时间槽由10M和100M以太网中的512bit(64Byte)增加到了512Byte(4096bit),这样半双工吉比特以太网的距离覆盖范围就可以扩展到160m.但为了兼容以太网和快速以太网中的帧结构。最小帧长度依然保持512bit不变。当某个DTE发送长度大于512Byte的帧时,MAC将像以前一样工作;如果DTE发送的械长度小于一个512Byte,MAC子层将在正常发送数据之后发送一个载波扩展序列直到时间槽结束。这些特殊的符号将在FCS之后发送,不作为帧的一部分。

       通过载波扩展,解决了半双工吉比特以太网距离覆盖范围的问题,但引入了一个新的问题:对于长度较小的以太网帧来说,发送效率降低了。如一个64Byte的帧,它的发送速度比快速以太网增加了丨0倍,但发送时间增加了8倍。为此,IEEE又引入了帧突发技术。

       (2)帧突发(Framebursting)。DTE发送的第一个小于512Byte的帧,依然使用载波扩展将其扩展到512Byte,但随后发送的小于512Byte的短帧不再使用载波扩展,可以在加入96bit的帧间隔序列之后连续发送短帧。

       对于半双工的吉比特以太网来说,载波扩展技术是必要的(否则CSMA/CD就无法正常工作),而帧突发技术是可选的(仅仅是一个性能问题,不影响正确性)。

       在全双工吉比特以太网中,由于每个吉比特以太网DTE在通信时独占一个信道,因此不需要考虑以太网的冲突问题,从而也没有时间槽长度及距离覆盖范围的限制。

       2.物理介质

       吉比特以太网除了对MAC子层协议进行了修改之外,其物理层也与10M及快速以太网有所不同(参见4.3.3节)。在丨EEE802.3Z中定义了3种传输介质:多模光纤、单模光纤和同轴电缆。IEEE802.3ab定义了非屏蔽双绞线介质。

       (1)1000BASE-SX是针对工作于多模光纤上的短波长(850nm)激光收发器制定的IEEE802.3z标准。使用62.5网的多模光纤时,连接距离可达260m;使用50叫的多模光纤时,连接距离可达550m。

       (2)1000BASE-LX是针对工作于单模或多模光纤上的长波长(1300nm)激光收发器制定的IEEE802.3z标准。使用62.5网的多模光纤时,连接距离可达440m:使用50网的多模光纤时,连接距离可达550m:使用单模光纤时,连接拒离可达3000m.

       (3)1000BASE-CX是针对低成本、优质的屏蔽双绞线或同轴电缆的短途铜线缆制定的IEEE802.3z标准。连接距离可达25m。

       (4)IEEE802.3ab的千兆以太网物理层标准规定了100m长的4对5类UTP的工作方式,在升迁为千兆位以太网时要按照它的技术规范执行,不能简单地加入千兆网设备或替换原以太网设备,这是在组建网络时需注意的。


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