10G网络变压器系列篇之1 认识10G以太网

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　　10G网络变压器系列篇之1 认识10G以太网

　　10G以太网技术及应用定位

　　10G以太网技术概述

　　10G以太网是以太网在速度和距离方面的自然演化，它的标准于2002年6月正式颁布。虽然以太网速度在不断提高，但是其基本帧格式仍保持不变，10GE遵循的标准是IEEE 802.3ae，对应OSI的数据链路层。包括IEEE802.1 MAC媒体访问控制子层(负责实现Framing和Media access，对应OSI第1.5层)和IEEE802.2 LLC逻辑链路控制子层(LLC负责实现timing和flow control，对应OSI第2层)。对IP数据包的封装采用RFC 1042建议。它以全双工模式工作，取消了CSMA/CD冲突检测，10G以太网支持局域网和广域网两种物理接口。为了适用于广域网，10G以太网在MAC子层增加了数据控制模式，使MAC子层的数据速率适配到SONET/SDH的数据速率。。

　　10G以太网技术介绍

　　10G以太网主要在物理层取得较大进展，因此下面我们简要介绍10G以太网的物理层和芯片接口XAUI。

　　物理层结构

　　以太网的物理层分为PCS(物理编码子层)、PMA(物理介质附加子层)、和PMD(物理介质相关子层)三层。PCS对数据进行编码，10G以太网定义了全新的64B/66B编码方式;PMA提供独立于媒体介质的方法;PMD定义物理层采用光纤介质时支持的链路距离

　　链路距离

　　10G以太网的物理层支持四种PMD，单模光纤的最长距离可以达到40Km，多模光纤的最长距离能达到300m。由于局域网型物理层和广域网型物理层将采用共同的PMD,因而它们的传输距离相同。

　　物理层的类型

　　物理层分为局域网LAN PHY和广域网WAN PHY两种类型，广域网物理层不同于局域网物理层在于它包含一个WIS(广域网接口子层)子层，即在WAN接口子层包含于一个简化的SONET/SDH帧，实现到SDH的映射。这样就把基于分组统计复用的IP/Enthernet交换机和基于二维帧结构的SONET/SDH时分复用体系结合起来，使得在跨越广域传输骨干网时，10G以太网也能使用SONET/SDH作为第1层承载平台。

　　10G以太网LANPHY接口可以是：10GBASE-SR、10GBASE-LX4、10GBASE-LR、10GBASE-ER;10G以太网WANPHY接口可以是：10GBASE-SW、10GBASE-LW和10GBASE-EW。下图列出了上述接口所采用的编码方式和工作波长。

　　

　　芯片接口XAUI

　　XAUI技术是10G以太网的创新技术之一。XAUI是一种由千兆以太网1000BASE-XPHY发展而来的自带时钟串行总线技术。其接口速率是原1000BASE-X的2.5倍。通过4个串行通道，这种4Bit XAUI 支持10G以太网要求的比1000BASE-X快10倍的数据吞吐量。 由于XAUI具有内部集成时钟的特性(不需要外部触发的高频时钟)，它有良好的电磁兼容特性，可以实现MAC层到物理层芯片，甚至是MAC层直接到光纤收发模块的连接。目前许多芯片供应商已经发布或能提供XAUI接口。

　　10G以太网的应用定位

　　以太网速率发展到10G，不仅仅是带宽的提升，它标志着以太网技术在相关国际标准组织的倡导和运营商的推动下，以太网技术已经从传统的局域网范围扩展到城域网应用领域，今后有可能进一步应用于广域网。

　　在局域网领域，以太网技术最初战胜了Token Ring和FDDI，然后由于速率更高，成本更低，与IP结合更成熟，替代了ATM局域网，实现了以太网到桌面，致使目前97%以上的终端用户通过以太网接口进行数据流量的发送和接收，实现各种形式的联网。在局域网范围，10G以太网适用于POP节点内网络设备的背靠背高速连接以及局域网内存网应用服务器、磁带库之间的高速连接，相对于10GPOS接口，10GE性价比高。由于目前主机的性能还没有达到与10G相匹配的程度(包括CPU的运算频率、内存及硬盘的读写速度、总线带宽等)，因此目前服务器和主机配置10G网卡的必要性不大。

　　城域网内，适合在网络核心层设备之间采用10GE互连，10GE接口已经成为网络设备的标准配置，网络设备可以是高端路由器或第三层核心交换机;物理层可以是裸光纤或SDH传送网，以太网接口需要分别采用LAN PHY和WAN PHY。由于10G以太网帧沿袭了传统802.3模式，没有特殊的字段来描述网络运行状态和进行故障定位，如SDH的AIS、LOS等，还是采用802.1d/w生成树协议来进行环路保护，在网络核心层这样的链路保护性能无法满足针对运营商的电信级要求，这是目前以太网技术仍然欠缺的地方。在实际组网应用中，可以采用WAN PHY接口，通过

　　SDH系统的复用段/通道保护提供小于50ms的故障恢复，或者采用L3设备，将10G以太网只作为点到点链路应用，将故障恢复交由第三层IP路由协议的收敛去完成。

　　

　　好了，今天关于10G以太网技术就讨论至此，下一篇，我们将继续讨论10G以太网技术未来的发展趋势及其10G以太网本身的局限性，谢谢!

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