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10G以太网

10吉比特以太网(10 Gigabit Ethernet,缩写为10GbE、10 GigE或10GE),也译为10吉位以太网、万兆以太网,最初在2002年通过,成为 IEEE Std 802.3ae-2002。它规范了以 10 Gbit/s 的速率来传输的以太网。

吉比特以太网标准IEEE 802.3z通过后不久,在1999年3月,IEEE成立了高速研究组HSSG(High Speed Study Group),其任务是致力于10吉比特以太网(10GE)的研究。10GE的标准由IEEE 802.3ae委员会进行制定,10GE的正式标准已在2002年6月完成。10GE并非吉比特以太网的速率简单地提升到10倍。这里有许多技术上的问题要解决。

10GE的帧格式与10Mb/s,100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10GE还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长。这就使用户在将其已有的以太网进行升级时,仍能和较低速率的以太网很方便地通信。由于数据率很高,10GE不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。它使用长距离的光收发器单模光纤接口,以便能够工作在广域网城域网的范围。10GE也可使用较便宜的多模光纤,但传输距离为65~300m。

10GE只工作在全双工方式,因此不存在争用问题,也不使用CSMA/CD协议。这就使得10GE的传输距离不再受进行碰撞检测的限制而大大提高了。

吉比特以太网的物理层可以使用已有的光纤通道的技术,而10GE的物理层则是新开发的。10GE有两种不同的物理层:

局域网物理层LAN PHY。局域网物理层的数据率是10.000Gb/s(这表示是精确的10Gb/s),因此一个10GE交换机可以支持正好10个吉比特以太网接口。

可选的广域网物理层WAN PHY。广域网物理层具有另一种数据率,这是为了和所谓的“10Gb/s”的SONET/SDH相连接。OC-192/STM-64的数据率并非精确的10Gb/s而是9.95328Gb/s。在去掉帧首部的开销后,其有效载荷的数据率是9.58464Gb/s。因此,为了使10GE的帧能够插入到OC-192/STM-64帧的有效载荷中,就要使用可选的广域网物理层,其数据率为9.95328Gb/s。反之,SONET/SDH的“10Gb/s”速率不可能支持10GE以太网的接口,而只是能够与SONET/SDH相连接。

需要注意的是,10GE并没有SONET/SDH的同步接口而只有异步的以太网接口。因此,10GE在和SONET/SDH连接时,出于经济上的考虑,它只是具有SONET/SDH的某些特性,如OC-192的链路速率、SONET/SDH的组帧格式等,但WAN PHY与SONET/SDH并不是全部都兼容的。例如,10GE没有TDM的支持,没有使用分层的精确时钟,也没有完整的网络管理功能。

由于10GE的出现,以太网的工作范围已经从局域网扩大到城域网广域网,从而实现了端到端的以太网传输。这种工作方式的好处是:

以太网是一种经过实践证明的成熟技术,无论是因特网服务提供者ISP还是端用户都很愿意使用以太网。当然对ISP来说,使用以太网还需要在更大的范围进行试验。

以太网的互操作性也很好,不同厂商生产的以太网都能可靠地进行互操作。

在广域网中使用以太网时,其价格大约只有SONET的五分之一和ATM的十分之一。以太网还能够适应多种的传输媒体,如铜缆、双绞线以及各种光缆。这就使具有不同传输媒体的用户在进行通信时不必重新布线。

端到端的以太网连接使帧的格式全都是以太网的格式,而不需要再进行帧的格式转换,这就简化了操作和管理。但是,以太网和现有的其他网络,如帧中继或ATM网络,仍然需要有相应的接口才能进行互连。

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