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5.5.1 10吉比特以太网规范

电脑杂谈　发布时间：2020-07-08 16:21:42　来源：网络整理

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5.5.1 10吉比特以太网规范

从前面的介绍中可以得出，目前，10 Gigabit Ethernet有许多标准和规范. 在标准方面，2002年有IEEE 802.3ae，2004年有IEEE 802.3ak，2006年有IEEE. 2007年有802.3an，IEEE 802.3aq和IEEE 802.3ap. 就规格而言，总数超过10个（相对较大的家族，比千兆以太网的9个要多得多）. 在十多种规范中，它们可以分为三类: 一类是基于光纤的基于LAN的10千兆以太网规范，另一种是基于双绞线（或铜缆）的基于LAN的10千兆以太网规范，第三个基于光纤WAN 10千兆以太网规范. 在下面分别介绍.

1. 基于光纤的LAN 10千兆以太网规范

目前，用于局域网的基于光纤的10 Gb以太网规范为: 六个规范: 10GBase-SR，10GBase-LR，10GBase-LRM，10GBase-ER，10GBase-ZR和10GBase-LX4.

10GBase-SR

10GBase-SR中的“ SR”代表“短距离”. 该规格支持有效传输距离为2〜300m的64B / 66B短波（波长850nm）多模光纤（MMF），要支持300m传输，您需要使用优化的50μm线径OM3（优化的多模3背板以太网，优化的多模3）光纤（未优化的线径50μm的光纤称为OM2光纤，而线径为62.5μm的光纤称为OM1光纤）.

10GBase-SR具有***成本，***功耗和最少的光纤模块的优点.

10GBase-LR

10GBase-LR中的“ LR”代表“远距离”，该规范支持有效传输距离为2m至10km的64B / 66B长波（1310nm）单模光纤（SMF），实际上是***可以达到25公里.

10GBase-LR光纤模块比下面描述的10GBase-LX4光纤模块便宜.

10GBase-LRM

10GBase-LRM中的“ LRM”代表“长距离多模”，相应的标准是2006年发布的IEEE 802.3aq. 安装在FDDI网络中的FDDI 62.5？m多模光纤的有效传输距离以及1990年之前的100Base-FX网络为220m，在OM3光纤中可以达到260m. 在连接长度方面，它不如以前的10GBase-LX4规格好，但其光纤模块比10GBase-LX4标准光纤模块具有更低的成本和更低的功耗.

10GBase-ER

10GBase-ER中的“ ER”代表“扩展范围”. 该规范支持有效传输距离为2m至40km的超长波（1550nm）单模光纤（SMF）.

10GBase-ZR

许多制造商提出了一种模块接口，其传输距离最长为80km，这是10GBase-ZR规范. 它还使用超长波（1550nm）单模光纤（SMF）. 但是，80 km的物理层不在EEE 802.3ae标准之内. 它是制造商自己的OC-192 / STM-64 SDH / SONET规范中的描述，不会被IEEE 802.3工作组接受.

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10GBase-LX4

10GBase-LX4采用波分复用技术，并通过使用四个波长为1300 nm且工作在3.125Gb / s的独立波长光源实现10Gb / s的传输. 该规格在多模光纤中的有效传输距离为2〜300m，在单模光纤中的有效传输距离可以达到10km. 它主要适用于需要在一个光纤模块中同时支持多模和单模光纤的环境. 由于10GBase-LX4规范使用4个激光光源，因此与前面所述的10GBase-LRM规范相比，成本，光纤直径和电源成本不足.

2. 基于双绞线（或铜线）的LAN 10千兆以太网规范

2002年发布的几种10 Gb以太网规范不支持铜线作为廉价的传输介质，但是实际上，铜线（例如双绞线）在LAN中的应用是最常见的. 不仅成本低廉，而且易于维护，因此，近年来，基于双绞线（6类或更多类别）的10个千兆以太网规范被引入，包括10GBase-CX4、10GBase-KX4、10GBase- KR，10GBase-T. 以下是简要介绍.

10GBase-CX4

10GBase-CX4对应于2004年发布的IEEE 802.3ak 10千兆以太网标准. 10GBase-CX4使用802.3ae中定义的XAUI（10吉比特附加单元接口）和InfiniBand中使用的4X连接器. 传输介质称为“ CX4铜缆”（实际上，它是屏蔽双绞线）. 有效传输距离只有15m.

10GBase-CX4规范不使用单个铜线链路来传输10吉比特数据，而是使用4个发射机和4个接收机来传输10吉比特数据，并且在同轴电缆上进行差分操作，每个设备使用8B / 10B编码以每通道3.125GHz的波特率传输2.5Gb / s数据. 这在每个方向上需要4对差分电缆，每个电缆组总共需要8个双同轴通道. 此外，与可以现场端接的Cat 5和Cat 5双绞线不同，CX4电缆需要在工厂端接，因此客户必须指定电缆长度. 电缆越长背板以太网，直径越大.

10GBase-CX4的主要优点是低功耗，低成本和低响应延迟，但是接口模块比SPF +大.

10GBase-KX4和10GBase-KR

10GBase-KX4和10GBase-KR对应于2007年发布的IEEE 802.3ap标准. 它们主要用于背板应用程序，例如刀片服务器，路由器和交换机的集群线卡，因此它们也称为“背板”. 以太网”.

10 GB背板当前以并行和串行版本存在. 并行版本（10GBase-KX4规格）是背板的通用设计. 它将10 Gigabit信号分成4个通道（类似于XAUI），每个通道的带宽为3.125Gb / s. 在串行版本（10GBase-KR规范）中，仅定义了一个通道，并且使用64 / 66B编码方法来实现10Gb / s的高速传输. 在10GBase-KR规范中，为了防止信号在较高频率水平上衰减，背板本身的性能需要更高，并且信号质量可以保持在更大的频率范围内. IEEE 802.3ap标准使用并行设计，包括带有两个连接器的1m长的铜布线印刷电路板. 10GBase-KX4使用与10GBase-CX4规范相同的物理层编码，而10GBase-KR使用与10GBase-LR / ER / SR三种规范相同的物理层编码. 当前，对于具有整体带宽要求或需要解决高布线密度问题的底板，许多供应商提供的SerDes芯片都使用10GBase-KR解决方案.

10GBase-T

10GBase-T对应于2006年发布的IEEE 802.3an标准，可以在最大传输距离为100m的屏蔽或非屏蔽双绞线上工作. 这可以看作是10 Gb以太网的革命性进步，因为在此之前，人们一直认为不可能在双绞线上实现如此高的传输速率，因为该操作基于如此高的工作频率（在至少500MHz）损耗太大. 但是标准制定者必须依靠四个技术组件才能使10GBase-T成为现实: 消除损耗，模数转换，电缆增强和编码改进.

10GBase-T电缆结构也可以用于1000Base-T规格，以便使用自动协商协议从1000Base-T平滑升级到10GBase-T网络. 与其他10G规格相比，10GBase-T具有更高的响应延迟和功耗. 2008年，许多制造商推出了一种硅元件，其功耗可低于6W，响应延迟小于百万分之一秒（即1μs）. 在编码方面，它不是使用原始的1000Base-T PAM-5，而是使用了支持833Mb / s和400MHz带宽的PAM-8编码方法. 接线系统的带宽要求也相应地修改为500MHz. 如果仍使用PAM，则10GBase-T的-5的布线带宽要求为625MHz.

在连接器方面，10GBase-T使用650MHz版本的RJ-45连接器，该连接器已在以太网中广泛使用. 6类线的最大有效传输距离为55m，6a类双线的有效传输距离可以达到100m.

3. 基于光纤的WAN 10千兆以太网规范

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上述10GBase-SW，10GBase-LW，10GBase-EW和10GBase-ZW规范都是适用于广域网的物理层规范，旨在在OC-192 / STM-64 SDH / SONET环境中工作. ，使用轻量级SDH（同步数字体系，同步数字系统）/ SONET（同步光网络，同步光网络）帧，工作速率为9.953Gb / s. 它们使用的光纤类型和有效传输距离与之前介绍的10GBase-SR，10GBase-LR，10GBase-ER和10GBase-ZR规格相对应. 10GBase-LX4和10GBase-CX4规范中没有WAN物理层，因为以前的SONET / SDH标准都以串行传输模式工作，而10GBase-LX4和10GBase-CX4规范则使用并行传输模式.

上述规格的综合比较如表5-7所示.

表5-7 10个千兆以太网规格的比较

10千兆以太网规范

使用的传输媒体

有效距离

应用字段

10GBase-SR

850nm多模光纤，50μmOM3光纤

局域网

10GBase-LR

1310nm单模光纤

10公里