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1000Base-T千兆以太网技术

2/14/2005来源:电信网络人气:8579

徐江华
  随着国家《千兆比以太网交换机设备技术规范》的发布,一时间,千兆以太网技术的应用得到了突飞猛进的发展。

  1000Base-T(在第五类双绞线上实现的千兆以太网)由于以下几个原因成为网络管理人员的最佳选择之一。首先,它主要满足现有网络中出现的对带宽飞速增长的需求;其次,在这些网络中,新兴的应用不断出现,而在网络边缘交换机也不断增加。千兆以太网可以保护公司在以太网和快速以太网的设施上已有的投资;第三,它能够提供一种简单、有效而又廉价的性能提升办法,同时又能继续使用大量现有的水平线缆传输介质。

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。

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)。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

结 论

  随着越来越多的台式机和工作组向快速以太网升级,网络骨干部分的集中业务将大幅度增长。为了处理这种业务,所有新型骨干交换机应支持千兆以太网上行链路。骨干网部分的千兆以太网交换机可被用来连接高交易率服务器,以及集中快速以太网工作组的网段交换机。如果说千兆以太网的光纤网连接方式,解决了楼宇之间的高速连接,那么1000Base-T千兆以太网技术,就是用来解决楼层之间、甚至办公室之间的高速连接。

文章来源:中国计算机报