快速以太網和千兆位以太網技術

2019-11-05 01:42:20

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　　l 快速以太網（FAST ETHERNET）歷史
　　隨著信息技術的快速發展，非凡是INTERNET和多媒體技術的發展，網絡數據流量迅速增加，原有的10Mbps速率LAN已難以滿足通信要求，從而對更高速率的LAN產品提出了迫切需求。
　　1993年10月以前，對于要求10Mbps以上數據流量的LAN應用，只有光纖分布式數據接口（FDDI）可供選擇，它是一種價格非常昂貴的、基于100Mpbs光纜的LAN。
　　1991年8月Howard Charney、Larry Birenbaum等成立了Grand Junction公司，并立即投入了100Mbps以太網的開發。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網集線器Fast Switch 10/100和網絡接口卡Fast NIC 100.隨后Intel、SynOptics、3COM、Bay Networks等公司亦相繼推出自己的快速以太網裝置。與此同時，IEEE802工程組亦對100Mbps以太網的各種標準，如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中繼器、全雙工等標準進行了研究。1995年3月IEEE公布了IEEE802.3u規范，開始了快速以太網的時代。
　　l 100M以太網和其他高速網絡技術的比較
　　¨ FDDI和CDDI（銅質分布型數據接口）
　　FDDI技術同IBM的Token ring技術相似，并具有LAN和Token ring所缺乏的治理、控制和可靠性措施，FDDI支持長達2KM的多模光纖。
　　FDDI/CDDI有多年的使用歷史，是經過考驗的成熟技術。并有眾多的網絡廠商提供支持。
　　FDDI的主要缺點是價格同FAST ETHERNET相比過于昂貴、只支持光纜和5類電纜。使用環境受到限制、從ETHERNET升級面臨大量移植問題。
　　¨ 異步傳輸模式（ATM）
　　ATM是一種較新型的單元交換技術，同ETHERNET、TOKEN RING、FDDI等使用可變長度包技術不同，ATM使用53字節固定長度的單元進行交換。
　　ATM是一種交換技術，它沒有共享介質或包傳遞帶來的延時，非常適合音頻和視頻數據的傳輸。
　　ATM使用相同的數據單元，可實現廣域網和局域網的無縫連接。
　　ATM支持VLAN功能，可以對網絡進行靈活的治理和配置。
　　ATM具有不同的速率，分別為25、51、155、622Mbps，從而為不同的應用提供不同的速率。
　　ATM的缺點主要有以下幾點：
　　ATM的許多概念尚未標準化，尚需時間才能成為一種成熟的標準技術，因此互操作性能不夠完善。
　　現有網絡操作系統對ATM的支持不夠完善。
　　ATM網絡構件的生產規模不大，價格較高。
　　¨ 100VG－AnyLAN
　　100VG－AnyLAN是一種100Mbps的共享介質技術，它使用共享介質令牌傳遞總線僅有HP公司一家大型廠商提供這一產品，這是100VG－AnyLAN技術的致命缺陷。它相當于HP的一種專有技術。
　　¨ FAST ETHERNET
　　1995年3月，100BASE－T正式成為IEEE 802.3u標準，它具有許多優點：
　　快速以太網標準得到眾多聞名網絡廠商的支持，其中包括Cisco公司、Cabletron公司、Bay Networks公司、3COM公司、Intel公司等，以及眾多的中小型公司和OEM廠商，用戶可以得到更多的選擇和更好的服務。
　　快速以太網集線器和網絡接口卡和10Mbps以太網相比具有更高的性能價格比。10/100Mbps網絡接口卡的價格僅比10Mbps網絡接口卡貴一倍左右，但性能確提高到了10倍。10/100集線器每端口價格比10Mbps集線器每端口價格貴兩倍左右。并可望隨著用戶量的迅速增加進一步下降。
　　10Mbps以太網可以方便的升級為快速以太網，原有的10M型LAN可以無縫的連接到100M型LAN上，通過10/100型集線器連接。這是其他新型網絡技術所無法比擬的。
　　快速以太網技術可以有效的保障用戶在布線基礎實施上的投資，它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接，能有效的利用現有的設施。
　　當然快速以太網也有它的不足：
　　快速以太網是基于載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)技術的，當網絡負載較重時，會造成效率的降低，這可以使用交換技術來彌補。
　　l 100M快速以太網技術
　　¨ 100M快速以太網分類
　　100BASE-TX
　　100BASE-TX是一種使用5類數據級無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。它使用兩對雙絞線，一對用于發送，一對用于接收數據。在傳輸中使用4B/5B編碼方式，信號頻率為125MHz。符合EIA586的5類布線標準和IBM的SPT 1類布線標準。使用同10BASE-T相同的RJ-45連接器。它的最大網段長度為100米。它支持全雙工的數據傳輸。
　　100BASE-FX
　　100BASE-FX是一種使用光纜的快速以太網技術，可使用單模和多模光纖(62.5和125um)。在傳輸中使用4B/5B編碼方式，信號頻率為125MHz。它使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網段長度為150m、412m、2000m或更長至10公里，這與所使用的光纖類型和工作模式有關。它支持全雙工的數據傳輸。100BASE-FX非凡適合于有電氣干擾的環境、較大距離連接、或高保密環境等情況下的適用。
　　100BASE-T4
　　100BASE-T4一種可使用3、4、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。它使用4對雙絞線，3對用于傳送數據，1對用于檢測沖突信號。在傳輸中使用8B/6T編碼方式，信號頻率為25MHz。符合EIA586結構化布線標準。使用同10BASE-T相同的RJ-45連接器。它的最大網段長度為100米。
　　¨ 100M快速以太網技術
　　FASTETHERNET的介質無關接口(MII)
　　介質無關接口是100BASE-T的MAC子層與不同物理層之間的電氣接口，同10M以太網的附屬裝置接口(AUI)的作用相似，介質無關接口型號是一種數字邏輯信號。能驅動大約0.5米的電纜。它使用40針的連接器。
　　自動協商模式(Auto Negotiation Mode)
　　自動協商模式(Auto Negotiation Mode)即N-WAY技術，它建立在1995年2月國家半導體公司的Bill Bunch的論文"An IntrodUCtion to Auto-Negotiation"的基礎上。在IEEE802.3u Fast ethernet規范中有具體的說明。
　　具有自動協商模式的集線器和網絡接口卡在上電后會定時發"快速鏈路脈沖(FLP)"序列，該序列包含有半雙工、全雙工、10M、100M、TX的信息，對方檢測相應的信息，并自動調節到雙方均能接受的最佳模式上，這樣，可以保證雙方能以可接受的最佳速率連接。
　　自動協商模式(Auto Negotiation Mode)可大大的簡化局域網的治理。從而減輕網絡治理員的工作量。
　　快速以太網中繼器(Repeater)
　　中繼器主要用于拓展網絡的長度，它的功能為從一個端口接收數據信號，然后將這些信號整形、放大，最后將之傳送到其他端口上。中繼器不檢測它所傳送的信號信息，僅僅是將不理想的信號再現為完美的信號。由于它不檢測沖突(conflict),所以它不會增加網絡的沖突域。假如需要增加網絡的沖突域，則可以使用網橋，它具有信息包的過濾功能。
　　l 千兆位以太網的現狀
　　¨ 千兆位以太網標準
　　1995年11月，IEEE802.3工作組委任了一個高速研究組(Higher Speed Study Group)，研究將快速以太網速度增至更高.該研究組研究了將快速以太網速度增至1000M以太網的可行性和方法。1996年6月IEEE標準委員會批準了千兆位以太網方案授權申請(Gigabit Ethernet PRoject Authorization Request)。隨后IEEE802.3工作組成立了802.3z工作委員會。
　　IEEE 802.3z委員會的目的是建立千兆位以太網標準：包括在1000Mbps通信速率的情況下的全雙工和半雙工操作、802.3以太網幀格式、載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)技術、在一個沖突域中支持一個中繼器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技術。
　　IEEE 802.3z千兆位以太網標準現在尚未全部完成，現以完成的有1000BASE-FX基于光纜的標準。1000BASE-T基于5類UTP雙絞線的標準預計會在1998年中左右完成。
　　¨ 千兆位以太網技術
　　千兆位以太網具有以太網的易移植、易治理特性，在處理新應用和新數據類型方面具有靈活性，它是在贏得了巨大成功的10M和100M IEEE802.3以太網標準的基礎上的延伸，提供了1000Mbps的數據帶寬。這使得千兆位以太網成為高速、寬帶網絡應用的戰略性選擇。
　　以太網標準IEEE802.3z
　　1000Mbps通信速率的情況下的全雙工和半雙工操作。
　　802. 3以太網幀格式。
　　載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)技術。
　　在一個沖突域中支持一個中繼器(Repeater)。
　　10BASE-T和100BASE-T向下兼容技術。
　　多模光纖連接的最大距離為550米。
　　單模光纖連接的最大距離為3000米。
　　銅基連接距離最大為25米，并開發將基于5類無屏蔽雙絞線的連接距離增至100 米的技術。
　　可選的千兆位介質無關接口(GMII).
　　基于光纖的全雙工和半雙工操作
　　基于光纖的全雙工和半雙工操作現完成，基于UTP的全雙工和半雙工操作尚未完成。
　　千兆位以太網支持一種新的全雙工模式，用于交換機(SWITCH)和交換機、交換機和工作站的連接。
　　半雙工操作模式用于使用中繼器(Reperter)和載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)訪問技術的共享連接。
　　基于不同傳輸介質的連接距離
　　1000BASE-CX一種基于銅纜的標準，使用8B/10B編碼解碼方式，最大傳輸距離為25米。
　　1000BASE-LX基于1300nm的單模光纜標準時，使用8B/10B編碼解碼方式，最大傳輸距離為3000米?；?0微米或62.5微米多模光纜標準，使用8B/10B編碼解碼方式，傳輸距離為300到550米。
　　1000BASE-SX基于780nm的Fibre Channel optics,使用8B/10B編碼解碼方式，
　　使用50微米或62.5微米多模光纜，最大傳輸距離為300米到500米。
　　1000BASE-T基于無屏蔽雙絞線傳輸介質，使用1000BASE-T Copper PHY編碼解碼方式，傳輸距離為100米。

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