NET14第5章：介质访问控制子层.ppt

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1、第五章 介质访问控制子层,1,复习上次课内容,1、LAN介质访问控制方法有哪些？共享式:CSMA/CD、Token Bus、Token Ring交换式:基于硬件、并发连接、同时有多对结点进行通信。2、LAN分类共享介质局域网以太网CSMA/CD（10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s）令牌总线令牌环（FDDI、FDDI-II）交换局域网交换以太网ATM局域网,虚拟局域网VLAN,第五章 介质访问控制子层,2,复习上次课内容,3、LAN发展过程中，高速局域网的研究方法或者发展方式有哪些？方案一提高Ethernet的数据传输速率：10Mb/s100Mb/s 1Gb/s 10Gb/s；方案二将一个

2、大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网，减少N节点数，间接提高用户带宽。方案三将“共享介质方式”改为“交换方式”,第五章 介质访问控制子层,3,5.4.3 快速以太网(100Base-T),FastEthernet局域网标准由IEEE802.3工作组于1995年完成，并正式命名为100Base-T。FastEthernet在传统以太网基础上发展起来的保持相同的以太网帧格式保留了用于以太网的CSMA/CD介质访问控制方式相同的组网方法由于快速以太网的速率比普通以太网提高了10倍，所以快速以太网中的桥接器、路由器和交换机都与普通以太网不同，它们具有更快的速度和更小的延时。FastEthern

3、et的传输速率比普通Ethernet快10倍，数据传输速率达到了100Mbps,每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns。1s=?ns1s=103ms=106us=109ns=1012ps,第五章 介质访问控制子层,4,100Base-T标准(IEEE802.3u),快速以太网100BaseT标准(IEEE802.3u标准)的主要内容如下：（10BaseT:802.3i）速率：100Base-T以10倍速度使用以太网MAC协议。物理层：100Base-T标准现有三个不 同的100Base-T物理层规范，其中两个物理层规范支持长度为100M的双绞线(100BASE-TX、100BASE-T

4、4)，另一个规范支持单模或多模光缆（100BASE-FX）。结构：100BaseT采用中心集线器的星型布线结构。接口：100BaseT包括介质无关接口（MII）规范。MII 层是MAC和物理层之间的接口，将MAC子层和物理层分隔开来，并允许外接收发器。100Base-T MAC子层 100Base-T的介质访问控制协议为CSMA/CD，传输速度为100Mbps，每位信息的传输时间为10ns，两帧间的最小距离为0.96ns，时隙间隔512bit，JAM(检测到冲突时发的信息)长度为32bit，最小帧长为64个字节，最大帧长为1518个字节，源目的地址长度均为6字节。,第五章 介质访问控制子层,5

5、,Fast Ethernet的协议结构,第五章 介质访问控制子层,6,802.3u：100 BASE-T的3种物理层标准,100 BASE-TX支持2对5类非屏蔽双绞线UTP或STP全双工工作，采用4B/5B编码以100Mbps的速率发送与接收数据 从结点到集线器的距离最多100m100 BASE-T4100 BASE-T4支持4对3、4、5类非屏蔽双绞线UTP其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。非全双工工作，8B/6T编码100 BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤从结点到集线器的距离可以达到2km全双工工作，采用4B/5B编码,第五章 介质访问控制子层,7,各100Base-T 的P

6、HY比较,1990,第五章 介质访问控制子层,8,100BASE-T与10BASE-T的比较,第五章 介质访问控制子层,9,快速以太网的改进,用MII取代AUIMII(Medium Independent Interface,介质无关接口），是指不用考虑媒体是铜轴、光纤、电缆等，这些媒体处理的相关工作都由PHY或者叫做MAC的芯片完成。减弱了MAC层对物理层介质的要求MII不再采用AUI的串行接口规范，而提供4位并行的数据通路，即是用4 根线来传输数据。用简单不归零码代替曼彻斯特编码定义了新型中继器规范，减少了中继器处理延迟。用全双工方式取代半双工，消除了传播延迟限制，从而支持更大的网络直径。

7、可管理性得到增强(SNMP)。,第五章 介质访问控制子层,10,快速以太网组网实例,网卡(外置或内置收发器)、收发器(外置)与收发器电缆集线器（双绞线或光纤接口）双绞线及光缆,补充：ATM网,ATM(asynchronous transfer mode，异步传输模式)，始于20世纪70年代后期。是一种较新型的信元交换技术，与以太网、令牌环网、FDDI网络等使用可变长度包技术不同，ATM使用53字节固定长度的信元进行交换。ATM是一种交换技术，没有共享介质或包传递带来的延时，具有高速数据传输率和支持多种类型（如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像）通信。优点：（1）使用相同的数据单元，

8、可实现WAN和LAN的无缝连接。（2）支持VLAN（虚拟局域网）功能，可以对网络进行灵活的管理和配置。（3）具有不同的速率，分别为25、51、155、622Mbps，从而为不同的应用提供不同的速率。,第五章 介质访问控制子层,11,ATM具有电路交换、分组交换的双重性,ATM面向连接,它需要在通信双方向建立连接,通信结束后再由信令拆除连接。但它摈弃了电路交换中采用的同步时分复用，改用异步时分复用，收发双方的时钟可以不同，可以更有效地利用带宽。ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元），信头部分包含了选择路由用的VPI/VCI信息，因而它具有交换的特点。它是一种高速分组交换，在协议

9、上它将OSI第三层的纠错、流控功能转移到智能终端上完成，降低了网络时延，提高了交换速度。VPI和VCI：ATM把一条物理电路划分为几个虚拟的逻辑通路，称为VPI（Virtual Path identifier,虚路径标识符）；然后在每一个VPI中再划分虚拟的信道，称为VCI（Virtual Channel Identifier,虚通道标识符）。,第五章 介质访问控制子层,12,ATM 信元,ATM 采用定长分组作为传输和交换的单位。这种定长分组叫做信元(cell)。当用户的 ATM 信元需要传送时，就可“异步”插入到 SDH 的一个帧中。每个 ATM 信元 53 个字节。可传输话音、数据、图像

10、和视频业务。ATM 传输可以提供 256K 到 622M 之间的高速数据传输通道。,ATM 异步(统计)时分复用,补充：100VG-AnyLAN,IEEE802.12标准：是基于ATT、HP公司开发的100-Mbps 高速以太网和令牌环技术，能够顺利地从以太网向令牌环迁移。100VG(Voice Grade)-AnyLAN 不用CSMA/CD，采用DPA，即需求优先访问协议来控制网络访问，可提供优先级控制和带宽保证，以支持多媒体通信。DPA：是一种集中式介质访问控制协议。任何节点需要传送数据时，首先向HUB发出传输请求，只有在HUB认可请求并指示传送时，节点才能开始传送数据。DPA定义两种传输

11、请求：正常优先权请求NPR(Normal Priority Request)高优先级请求HPR(High Priority Request),第五章 介质访问控制子层,14,100VG-AnyLAN连网示例,100VG-AnyLAN 网络是一种以中央HUB为中心星型结构。中央HUB称为根HUB。每个HUB都有一个上行链路和多个连接下一级HUB的下行链路端口组成。使用4对3、4、5类UTP，最大距离为200m，使用光线时最长为2km。支持2500m的级联星状拓扑，并可以有3级以上的级联。,第五章 介质访问控制子层,15,。,第五章 介质访问控制子层,16,5.4.4 千兆位以太网(Gigabit

12、 Ethernet，吉比特以太网),制定标准1996年7月，IEEE 802.3委员会成立了IEEE 802.3z工作组，专门制定基于光纤和同轴电缆的千兆以太网标准。1998年 6月，IEEE 802.3发布了IEEE 802.3z千兆位以太网 标准。1997年3月成立IEEE 802.3ab工作组，专门制定 基于5 类UTP的千兆位以太网标准。1999年6月，IEEE 802.3ab 发布了IEEE 802.3ab千兆以太网标准。这样，就可以实现5类非屏蔽双绞线在100米有效距离内达到 1000Mbps的以太网传输速率。,第五章 介质访问控制子层,17,IEEE 802.3z工作组,IEEE

13、 802.3z工作组负责制定光纤(单模或多模,长波和短波)和同轴电缆的全双工链路标准，产生IEEE 802.3z标准及其协议。IEEE 802.3z定义了基于光纤和短距离电缆的1000Base-X，采用8B/10B编码技术，信道传输速度为1.25Gbit/s，去耦后实现1000Mbit/s传输速度。1000Base-X主要分为：1000Base-CX(电缆)1000Base-LX(长波光纤)1000Base-SX(短波光纤),第五章 介质访问控制子层,18,IEEE 802.3ab工作组,IEEE 802.3ab工作组负责制定基于UTP的半双工链路的千兆位以太网标准，产生IEEE 802.3a

14、b标准及其协议。IEEE 802.3ab定义基于5类UTP的1000Base-T规范，其目标是在5类UTP上以1000Mbit/s速率传输100m。使用PAM5编码解码PAM-5(Pulse Amplitude Modulation，脉冲振幅调制)是一种用+E、+0.5E、0、-0.5E和-E五种电位来表示符号的编码方式。IEEE 802.3ab标准的意义：保护用户在5类UTP布线系统上的投资。1000Base-T是100Base-t自然扩展，与10Base-T、100Base-T完全兼容。,第五章 介质访问控制子层,19,千兆位以太网模型,IEEE802.3z千兆以太网模型如下图，与以太网和

15、快速以太网一样，千兆以太网只定义了物理层和介质访问控制子层。GMII：千兆位介质无关（独立）接口 MDI：介质相关接口,第五章 介质访问控制子层,20,千兆位以太网协议结构,第五章 介质访问控制子层,21,千兆以太网的物理层,物理层是千兆以太网的关键组成，具有以下主要功能：数据的编码与解码；数据比特流的传输与故障指示；建立链路所需的机械、电气、功能和规程特性等。IEEE802.3z中定义了3种传输介质：多模光纤、单模光纤、电缆IEEE802.3ab则定义了非屏蔽UTP介质1000Base-LH、1000Base-ZX：厂商自定义的标准，它也是一种光纤标准，传输距离最长可达到120km。,第五章

16、 介质访问控制子层,22,千兆以太网物理层标准,1.1000Base-SX标准 1000Base-sx采用直径为62.5m和50m的多模光纤，工作波长为850nm，传输距离为260m550m。数据编码方法为8B/10B，适用于作为大楼网络系统的主干。2.1000Base-LX标准 多模光纤 1000Base-LX可采用直径为50m和62.5m的多模光纤，工作波长为850nm，传输距离为550m，数据编码方法为8B/10B，适用于作为大楼网络系统的主干。单模光纤 1000Base-LX可采用直径为9m 的单模光纤，工作波长为1300nm或1550nm，数据编码方法采用8B/10B，适用于校园或城

17、域主干网。采用1300nm波长传输距离可达35km。采用1550nm波长传输距离可达40km。,第五章 介质访问控制子层,23,千兆以太网物理层标准(续),3.1000Base-CX标准1000Base-CX标准采用150特殊平衡屏蔽电缆(a special balanced 150 ohm shielded cable)，不是UTP、STP，使用的是DB9连接器。传输距离为25m，传输速率为1.25Gbps，数据编码方法采用8B/10B，适用于集群网络设备的互连，例如机房内连接网络服务器。4.1000Base-T标准 1000Base-T采用4对5类UTP双绞线，传输距离为100m，传输速率

18、为1GbpS，适用于已铺设5类UTP电缆的大楼主干网应用。编码解码为PAM5。5.1000Base-LH、1000Base-ZX标准 由厂商自定义的标准，单模光纤，1550nm波长,可支持40120Km。,第五章 介质访问控制子层,24,千兆以太网编码-8B/10B编码,PMD（物理介质相关）子层,PMA（物理介质接入）子层,PCS（物理编码）子层,第五章 介质访问控制子层,25,以太网层次结构汇总图,第五章 介质访问控制子层,26,1000Base-LH、ZX商家产品,CISCO1000BASE-LH：62.5 um，MMF，最长 550 m 1000BASE-LH：50 um，MMF，最长

19、 550 m 1000BASE-LH：9/10 um，SMF，最长 10 km 1000BASE-ZX：9/10 um，SMF，最长 70 km 1000BASE-ZX：色散位移光纤，最长 100 km 神州数码 1000Base-LH：1550nm，SMF，70km1000Base-LH：1550nm，SMF，120km锐捷网络1000BASE-LH：1310nm，SMF，40Km1000BASE-ZX：1550nm，SMF，50Km和80Km3COM1000Base-LH：1550nm，SMF，70km,第五章 介质访问控制子层,27,千兆位以太网MAC子层,1.MAC子层的功能 千兆位以

20、太网MAC子层的主要功能有：信息帧的封装与拆除；信息帧的寻址与识别；接收和发送信息帧；链路管理、差错控制和维护。2.帧结构 千兆位以太网采用与以太网相同的帧结构，最小帧为64个字节，最大帧为1518个字节。加上载波扩展,最大帧可达1966个字节.,第五章 介质访问控制子层,28,千兆位以太网MAC子层(续),3.通信方式 千兆位以太网采用两种访问方式：全双工和半双工方式。全双工方式适用于交换机与交换机或交换机与站点之间的点到点连接。由于两点之间可同时发送和接收信息帧，因此不存在冲突和竞争问题。千兆位以太网工作于全双工方式时，采用IEEE 802.3X全双工/流量控制协议，避免出现拥塞和过载。千

21、兆位以太网工作于半双工方式时，采用CSMA/CD协议，适用于共享介质连接方式。HUB使用,第五章 介质访问控制子层,29,千兆位以太网MAC子层(续),4.如何解决网络直径问题？网络直径（即覆盖范围）是千兆以太网最核心的技术问题之一。因为千兆以太网比快速以太网快10倍，所以，千兆以太网的网络直径将会发生变化。如果保持帧长不变，则网络直径将会大大缩小；如果保持原有的传输距离不变，则必须采用新的技术解决这个问题。千兆位以太网采用了以下两种技术：载波扩展（Carrier Extension）技术 分组突发（Packet Bursting）技术,第五章 介质访问控制子层,30,千兆以太网MAC技术特点

22、,半双工方式下使用CSMA/CD载波扩展组播全双工方式下不再使用CSMA/CD,第五章 介质访问控制子层,31,千兆以太网帧的载波扩展,第五章 介质访问控制子层,32,为什么要载波扩展？,半双工方式下存在冲突冲突检测要求帧的发送时间不小于帧的传输时间。因此需要增加帧的长度。,第五章 介质访问控制子层,33,为什么需要组播？,若短帧(512B)都要扩展的话，造成大量的带宽浪费为直接发送短帧，而又保证兼容性，提出了组播含义：在发送一个帧的同时，启动定时器，定时时间内发送的一组帧不再扩展。,第五章 介质访问控制子层,34,千兆以太网的主要改进,GMII取代MII使MAC数据通道拓宽到8位，获得了更理

23、想的时钟频率和数据通道转换率。采用光纤通道标准（ANSI X3.230）的8B/10B编码技术，获得了更高带宽。采用载波扩展技术保证了千兆以太网的向下兼容性；采用帧组播技术提高了载波扩展技术的效率。为更加适用光纤，而对自动协商做了优化。,第五章 介质访问控制子层,35,以太网主要技术参数比较,第五章 介质访问控制子层,36,以太网最大网段距离比较,第五章 介质访问控制子层,37,以太网标准化进程(截止2006),802.3ak 10GBASE-CX4 2004年802.3an 10GBase-T 2006年,第五章 介质访问控制子层,38,用Ethernet组建企业网的全面解决方案,桌面采用传

24、输速率为10Mbps的Ethernet；部门级网络采用传输速率为100Mbps的Fast Ethernet；企业级网络采用传输速率为1000Mbps的Gigabit Ethernet。,第五章 介质访问控制子层,39,Cisco Catalyst 2960系列交换机,2960系列智能以太网交换机是一个全新的、固定配置的独立设备系列，提供桌面快速以太网和10/100/1000千兆以太网连接，可为入门级企业、中型市场和分支机构网络提供增强LAN服务，端口均是POE供电。Catalyst2960系列具有集成安全特性，包括网络准入控制(NAC)、高级服务质量(QoS)和永续性，可为网络边缘提供智能服务

25、。WS-C2960-24TT-L-24个10/100+2个 10/100/1000端口，LAN基本镜像WS-C2960-24TC-L-24个10/100+2个 双介质（1个铜缆、1个SFP光口，一次只能激活1个）千兆以太网上行链路端口，LAN基本镜像WS-C2960-48TT-L-48个10/100+2个 10/100/1000端口，LAN 基本镜像WS-C2960-48TC-L-48个10/100+2个双介质千兆以太网上行链路端口，LAN基本镜像WS-C2960G-24TC-L-20个10/100/1000+4个双介质千兆以太网上行链路端口，LAN基本镜像,第五章 介质访问控制子层,40,5

26、.4.5 万兆位以太网(10GbE),功不可没的万兆以太网联盟:10GEA万兆以太网标准的制定过程中，不可忽视的是10GEA；10GEA是由网络产业中的领导者3Com、Cisco、Extreme、Intel、Nortel、Sun和World Wide Packets等创立的；10GEA的使命是促进和加速网络市场中万兆以太网的引入；此外，10GEA还支持IEEE 802.3ae工作组的活动，促进802.3ae标准的发展，并推动万兆以太网产品之间的协同工作。,第五章 介质访问控制子层,41,5.4.5 10GbE(续),万兆位以太网标准2002 年6 月，IEEE 批准了万兆位以太网标准802.3

27、ae。以太网发展到现在第4个阶段即以太网、快速以太网、千兆以太网和10G以太网(10GE)阶段。是以太网发展的里程碑10G以太网作为传统以太网技术的一次较大的升级，在原有的千兆以太网的基础上将传输速率提高了10倍，传输距离也大大增加。摆脱了传统以太网只能应用于局域网范围的限制，使以太网延伸到了城域网和广域网。,第五章 介质访问控制子层,42,5.4.5 10GbE(续),10G以太网的优点保留了IEEE 802.3以太网媒体访问控制(MAC)协议保持以太网的帧格式不变。10G以太网主要特点：只工作在全双工模式增加了广域网接口子层(WIS)，可实现与SDH的无缝连接。10G以太网技术适用于各种网

28、络结构，可以降低网络的复杂性，能够简单、经济地构建各种速率的网络，满足骨干网大容量传输的需求。解决了城域网传输的“瓶颈”问题。10G以太网是未来端到端光以太网的基础因局域网、城域网、广域网采用同一种核心技术，避免了协议转换，实现了无缝连接，因此10G以太网是实现未来端到端光以太网的基础。,第五章 介质访问控制子层,43,10GbE(10GBase-X)规范的基本术语,PHY：物理层802.3ae规范定义了两种物理层:LAN PHY、MAN PHYWAN PHYXAUI：万兆位以太网接口(读作Zowie)AUI：Ethernet Attachment Unit Interface。XGMII：与

29、介质无关的万兆位接口，是XAUI的扩展接口。PCS：物理编码子层 PCS由编码器和一个并/串转换器组成PMA：物理介质访问PMD：物理介质相关光纤收发器属于PMDMDI：介质相关接口WIS:广域网接口子层,第五章 介质访问控制子层,44,10GbE层次结构,第五章 介质访问控制子层,45,10GbE物理层结构,PMA(物理介质访问)子层 PMA子层提供了PCS和PMD层之间的串行化服务接口。它与PCS子层的连接称为PMA服务接口。另外PMA子层还从接收位流中分离出用于对接收到的数据进行正确的符号对齐（定界）的符号定时时钟。PMD(物理介质相关)子层 PMD子层的功能是支持在PMA子层和介质之间

30、交换串行化的符号代码位。PMD子层将这些电信号转换成适合于在某种特定介质上传输的形式。PMD是物理层的最低子层，标准中规定物理层负责从介质上发送和接收信号。,第五章 介质访问控制子层,46,10GbE物理层结构(续),WIS(广域网接口)子层WIS子层是可选的物理子层，可用在PMA与PCS之间，产生适配ANSI定义的SONET STS-192c传输格式，或ITU定义SDH VC464c容器（容器的主要作用就是进行速率调整）速率的以太网数据流。该速率数据流可以直接映射到传输层而不需要高层处理。PCS(物理编码)子层PCS子层位于协调子层RS（通过XGMII）和物理介质接入（PMA）子层之间。PC

31、S子层完成将经过完善定义的以太网MAC功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上去。PCS子层和上层RS/MAC的接口由XGMII提供，与下层PMA接口使用PMA服务接口。,第五章 介质访问控制子层,47,10GbE物理层结构(续),RS(协调子层)协调子层的功能是将XGMII的通路数据和相关控制信号映射到原始PLS(物理信令传输子层)服务接口定义（MAC/PLS）接口上。XGMII(10Gbps介质无关接口，也称10Gbps串行物理介质层)XGMII接口提供了10Gbit/s的MAC和物理层间的逻辑接口。XGMII和RS使MAC可以连接到不同类型的物理介质上。包括10GBase-R、10G

32、Base-W、10GBase-X等。MDI(物理介质相关接口)用于将PMD子层和物理层的光缆相连接。,第五章 介质访问控制子层,48,10GbE物理层规范,万兆以太网物理层规范(PHY)支持光模块，光模块定义为一种物理介质相关子层(PMD)。下图显示了PMD、PHY和MAC在交换路由器板卡上的逻辑设计。万兆以太网MAC在服务接口(向PHY)以10Gb/s的速率运行。,第五章 介质访问控制子层,49,10GbE物理层规范（续）,Serial LAN PHY(连续或串联LAN PHY)连续物理层由64B/66B多媒体数字信号编解码器配置和serializer/deserializer(SerDes

33、)组成。64B/66B多媒体数字信号编解码器配置是的块状编码配置。SerDes为连续光模块或PMD，在传送器上将16-bit并行数据路径(每个644 Mb/s)排序到一个10.3Gb/s的连续数据流，并将一个10.3Gb/s的连续数据流去序列化到16-bit并行数据路径(每个644Mb/s)。局域网物理层使用简单的编码机制，能够在暗光纤(Dark fiber)和暗波长(Dark wave length)上传送数据。暗光纤指的是已经铺设但是没有投入使用的光缆。很多时候通信公司会铺设多余其需求的光纤数量，以适应将来的需要而避免反复的光纤铺设带来的高额成本。暗光纤指的是光纤通信中的未使用的光纤容量。

34、,第五章 介质访问控制子层,50,10GbE物理层规范（续）,Serial WAN PHY(连续或串联WAN PHY)连续WAN PHY由WAN接口子层(WIS)、64b/66b多媒体数据信号编解码器配置和SerDes组成。通过WIS，10GbE也能被调整为较低的传输速率，如OC-192速率：9.95Gbps。也就允许10GbE设备与同步光纤网络(SONET)STS-192传输格式相兼容。除了连续数据流的速度为9.95Gb/s(OC-192)，每个16-bit并行数据路径为622Mb/s,(16*622Mb/s=9.95Gb/s)。还可与SDH的STM-4传输格式相兼容。连续WAN PHY使1

35、0GbE能在现有SONET OC-192设施和10Gb/s DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用)光学网络上无中断运行。广域网物理层需要增加一个SONET/SDH组帧子层，以便利用SONET/SDH作为第一层来传送数据。,第五章 介质访问控制子层,51,10GbE技术特点,保留802.3以太网的帧格式保留802.3以太网的最大帧长和最小帧长保留以太网介质访问控制协议(MAC)只使用全双工工作方式，彻底改变了传统以太网的半双工的广播工作方式；使用光纤作为传输媒体，而不使用铜线(2002年)，2006年铜线标准出台;使用点对点链路，支

36、持星形结构的局域网；数据率非常高，不直接和端用户相连(但现已经有端用户产品：PXLA8591SR，10Gbps，PCI-X1.0a/PCI 2（2008年出厂，50000RMB）)创造了新的光物理媒体相关(PMD)子层。,以技术赢未来,英特尔领跑万兆网2009.12.28,英特尔是万兆以太网技术的积极推动者，近年来陆续推出了支持铜线和光纤网络的万兆以太网网卡，主要包括:IntelPRO/10GbE CX4、IntelPRO/10GbE SR、IntelPRO/10GbE LR、IntelPRO/10GbE Direct Attach 服务器网卡实现从10m、300m、10km的传输距离，可满足

37、从高性能计算机集群、数据中心，网络存储、企业和校园网、远距离城域网骨干的各种应用需求,第五章 介质访问控制子层,52,21000RMB(2011.03.20),15000RMB(2012.03.16),第五章 介质访问控制子层,53,10GbE与之前以太网技术的不同之处,1、具有适用于单模光纤的长距离接口40公里或以上，可用于局域网PHY或广域网PHY；局域网、城域网 PHY(物理层)速率10Gbps2、提供了可选择的广域网 PHY广域网 PHY有效速率达9.58 Gb/s可支持SONET/SDH，OC-192/STM-64是9.95 Gb/s，时钟速率是9.95 Gb/s。3、不需要使用CS

38、MA/CD，不存在争用问题,第五章 介质访问控制子层,54,10GbE应用,万兆以太网应用基于不同PHY和PMD的结合具有850nm连续光模块的LAN/MAN PHY（连续）Intra POP/数据中心连接 具有1310nm连续光模块的WAN PHY（连续）以太网到DWDM/SONET OC-192 具有1550nm连续光模块的WAN PHY（连续）Inter POP/数据中心连接（长距离）High-Band Multi-Mode fiber（HDMMF，高带多模光纤）,新技术,第五章 介质访问控制子层,55,10GbE应用（续）,万兆以太网作为新一代宽带技术，在接口类型及应用上提供了更为多样

39、化的选择，可以适用于不同的解决方案，如图所示。局域网-PHY(局域网接口)城域网-PHY(城域网接口)广域网-PHY(广域网接口),第五章 介质访问控制子层,56,10GbE标准,802.3ae(2002.07.18通过)10GBase-R、10GBase-W、10GBase-X10GBase-X使用一种特紧凑包装，含有1个较简单的WDM器件、4个接收器和4个在1300nm波长附近以大约25nm为间隔工作的激光器，每一对发送器/接收器在3.125Gbps速度（数据流速度为2.5Gbps）下工作。10GBase-R是一种使用64B/66B编码（不是在千兆以太网中所用的8B/10B）的串行接口，数

40、据流为10.000Gbps，因而产生的时钟速率为10.3Gbps。10GBase-W是广域网接口，与SONET OC-192兼容，其时钟为9.953Gbps,数据流为9.585Gbps。,第五章 介质访问控制子层,57,10GbE光纤媒体表示方法,S为短波长(800900nm,常用850nm)用于IDC数据中心，多用服务器与交换机之间的连接。使用MMF时，可用于传输距离65300m。L为长波长(12501350nm,常用1310nm)用于在校园的建筑物之间或大厦的楼层间进行数据传输。使用SMF时，可支持10km传输距离；使用MMF时，传输距离为900m；E为特长波长(15001600nm,常用

41、1550nm)用于广域网或城域网中的数据传送。当使用1550 nm波长的SMF时，传输距离可达40km。,第五章 介质访问控制子层,58,10GbE使用的光纤介质,万兆以太网光纤媒体的型号具体表示方法 10GBase-媒体类型编码方案波长数 如：10GBase-E/L/SR/W/X/410GBASE-SR和10GBASE-SW主要支持短波(850nm)多模光纤(MMF)，光纤距离为2300m。10GBASE-SR主要支持“暗光纤”(darkfiber)，暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。10GBASE-SW主要用于连接SONET设备，它应用于远程数据通信。10GBASE-LR和1

42、0GBASE-LW主要支持长波(1310nm)单模光纤(SMF)，光纤距离为2m10km。10GBASE-LR主要用来支持“暗光纤”（darkfiber）。10GBASE-LW主要用来连接SONET设备。,第五章 介质访问控制子层,59,10GbE使用的光纤介质(续),光纤媒体的型号具体表示方法 10GBase-媒体类型编码方案波长数 如：10GBase-E/L/SR/W/X/410GBASE-ER和10GBASE-EW主要支持超长波（1550nm）单模光纤（SMF），光纤距离为2m40km。10GBASE-ER则用来支持“暗光纤”（darkfiber）。10GBASE-EW主要用来连接SON

43、ET设备10GBASE-LX410GBASE-LX4采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。10GBASE-LX4系统运行在1310nm的多模或单模暗光纤方式下。该系统的设计目标是针对于2300m的多模光纤模式或2m10km的单模光纤模式。,第五章 介质访问控制子层,60,10GbE标准(续),802.3ak(2004.03.通过)包括：10GBASE-CX4，提供双轴电缆上的10Gb/s，是首个不采用5/6类电缆技术的铜缆以太网标准。802.3ae与802.3ak区别四种传输标准在数据链路层以上都相同，差别在于物理层。10GBASE-CX4采用双轴电缆作为传输介质10GBASE-

44、R采用暗光纤作为传输介质10GBASE-W可与OC-192电路、SONET/SDH设备一起运行，保护传统基础投资，使运营商能够在不同地区通过城域网提供端到端以太网服务。10GBSE-LX4则使用WDM波分复用技术进行数据传输。,第五章 介质访问控制子层,61,10GbE标准(续),802.3an(10GBase-T)2004年，802.3an工作组正式成立。2006年7月，802.3an标准正式公布。10GBase-T的目标在100米长的F级布线（Cat7/ClassF）上数据传输速度达到万兆位/秒;在55到100米长的6类E级布线（Cat6/ClassE、Cat6A/ClassEA）上数据传

45、输速度到达万兆位/秒。工作频率（时钟频率）,第五章 介质访问控制子层,62,本次课课堂小结,1、IEEE 802.3 PHY规范（以太网）10Base-2、10Base-5、10Base-T(802.3i)、10Base-F(802.3j)、10Broad-36。2、快速以太网(100BASE-T)标准802.3u 100BASE-TX、100BASE-T4、100BASE-FX标准802.3x&y100BASE-T2 3、千兆以太网标准802.3z1000BASE-CX、1000BASE-LX、1000BASE-SX标准802.3ab1000BASE-T,第五章 介质访问控制子层,63,本次

46、课课堂小结,4、万兆以太网(LAN PHY、WAN PHY)802.3ae(10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-X)10GBASE-SR、10GBASE-SW10GBASE-LR、10GBASE-LW10GBASE-ER、10GBASE-EW10GBASE-LX4802.3ak(10GBASE-CX4)802.3an(10GBase-T),第五章 介质访问控制子层,64,作业,P188，四、问答题(交)3课后思考(不交)1、在高速局域网中，各类编码有哪些？你是如何理解的？FDDI：4B/5B快速以太网:4B/5B(FX、TX)、PAM5(T2)、8B/6T(T4)千兆以太网:8B/10B(X)、PAM5(T)万兆以太网:64B/66B2、在高速局域网中，介质接口有何异同？分别是什么含义？10ME：AUI100ME：MII1GbE：GMII10GbE：XGMII,