1本章內容3.1概述3.2快速以太網(FE)3.3千兆位以太網(GE)3.4萬兆位以太網(10GE)2第三章知識點沖突域與廣播域10/100/1000自適應如何完成10GBASE-T能否采用5類UTP線纜以太廣域網和以太局域網之間，如何實現速率匹配33.1概述快速以太網是一個轉折點工作模式向全雙工轉移基本結構特性有較大變化

10BASE-T100BASE-T1000BASE-T最小幀長(字節)6464520最大UTP電纜(m)100100100最多中繼數421最大沖突直徑(m)185

5205200線路碼曼徹斯特4B/5B8B/6T或PAM5

5410BASE-T點到點鏈路采用全雙工傳輸模式，不會發生媒質的爭用問題，勿需安排因沖突而引起的重發。理論上，幀長度的最小值限制也可以取消。媒質使用效率可以提高，可用帶寬得以倍增。唯一需要保留的是相繼幀之間的時間間隔(IFG：Inter-FrameGap)。

5沖突域和MAC廣播域AliceBob10BASE-5沖突域=廣播域10BASE-T沖突域=廣播域HUB100BASE-T沖突域<=廣播域SWITCH6流量控制全雙工模式需要并發控制，接收站(通常為交換式集線器)在發生擁塞時向發送站通告，并要求發送站暫停發送數據幀。局限在MAC子層之內，對LLC子層或MAC子層而言透明。具有MAC到MAC的特點，相關的控制信號/幀不向MAC的上層傳遞。傳遞流量控制信息的MAC幀通過長度/類型字段的標識，以區別于其它以太網數據幀。

710Mbps數據鏈路層物理層OSI/-RM運輸層網絡層表示層會話層應用層LLC子層MAC控制子層(可選)MAC(CSMA/CD)子層PLS子層PMA子層協調子層協調子層PCS子層PMA子層PMD子層PCS子層PMA子層PMD子層100Mbps1000MbpsMDIMAUAUIMDIGMIIMDIMIIMAC控制子層的位置8星型和樹型網絡結構除了廣播幀之外，相互交換數據信息的站點，在交換機上不需要將傳送幀送不相關端口或站點。

百兆位以太網和千兆位以太網以全雙工模式為主，但依然保留了對半雙工模式的支持；萬兆位以太網則完全放棄了對半雙工模式的支持。

93.2快速以太網3.2.1協議結構3.2.2類型3.2.3類型3.2.4MAC控制子層3.2.5自動協商機理10PHY3.2.1快速以太網協議結構邏輯鏈路控制(LLC)媒質訪問控制(MAC)上層100BASE-T中繼器CSMA/CD分層OSI-RM分層ALPLSLTLNLDLLPHYLPCSPMAPMD自動協商PMAPCSPMD自動協商PMAPCSPMD自動協商傳輸媒質傳輸媒質RECONCILIATIONMIIMDIMDIPHY11ReconciliationSub-layer協調子層在MAC與不同類型媒質相關層之間提供邏輯性的連接服務MII中，100Mbps采用4比特寬的半字節(nibble)串行方式GMII中，1000Mbps則采用字節(8比特寬)串行方式12MII(媒質無關接口)集成片之間，通過印刷電路連接母板與子板之間，通過2個或多個印刷電路板連接分立組件之間，通過一定長的線纜連接<幀間隔><前導><幀開始定界符><數據><幀結束定界符>幀結束定界符是通過MII上的帶外控制信號傳送的，未加入幀結構中

13PCS，PMA，MDIPCS與物理傳輸媒質有關，為送出的碼元流定義編碼的邏輯過程、復用和同步的邏輯過程，也對流出的數據規定碼元對位、解復用和解碼等邏輯過程。

物理媒質聯結(PMA)子層和媒質相關接口(MDI)，與10Mbps的PMA和MDI相似，并不是高速以太網特有的。14Auto-negotiation自動協議商為鏈路兩端的NIC提供交換各自能力信息的渠道，以便協商并選擇雙方都支持的最合適的運行方式采用帶外操作方法，其中脈沖編碼與10BASE-T的鏈路完整性測量過程相兼容可保護已有投資，便于平穩升級153.2.2快速以太網類型名稱碼速率(波特)線路編碼雙絞線類型全雙工模式10BASE-T10M曼徹斯特3類(2對)以上支持100BASE-TX125M4B/5B5類(2對)支持100BASE-T433M8B/6T3類(4對)以上不支持100BASE-T225MPAM5

53類(2對)以上支持100BASE-FX與100BASE-TX相比，具有幾乎相同的特點16100BASE-X支持2對5類雙絞線的情況，也稱為100BASE-TX支持2根光纖傳輸，也稱為100BASE-FX不同物理傳輸媒質對應于不同PMD子層100BASE-TX為TP-PMD100BASE-FX為Fiber-PMD17100BASE-T4要求3類雙絞線纜裝配了4對絞線對。2對配置為半雙工操作方式。2對配置為單工方式，各自只為一個方向進行傳輸。幀數據的傳送既用到半雙工線對，也用到了單工線對。8B6T：8位長二進制數映射到6個三進制碼元。18100BASE-T2克服100BASE-T4在實際應用中的不利因素：不支持全雙工；不能工作于2對絞線對上

雙向雙工基帶傳輸：一對絞線對上同時在兩個方面上發送編碼碼元鏈路兩段NIC在環路定時上采用主從工作模式5級脈沖幅度調制(PAM：PulseAmplitudeModulation)19PAM5×5203.2.3100BASE-X物理層協調子層邏輯鏈路控制(LLC)媒質訪問控制(MAC)物理編碼子層(PCS)物理媒質聯結(PMA)子層光纖物理媒質相關(PMD)雙絞線物理媒質相關(PMD)光纖MDI雙絞線MDI上層協議層CSMA/CD分層100BASE-XRJ45SC100BASE-TX100BASE-FX媒質無關接口(MII)21鏈路長度采用5類UTP的鏈路長度最大為100米采用半雙工模式的光纖，從DTE到DTE的鏈路長度不超過400米

采用全雙工多模光纖時DTE到DTE的鏈路長度可達2千米

部署2個中繼器的網絡跨度，即任意一對結點間距離小于200米采用光纖時，部署1個中繼器的網絡跨度約為300米

22遠端故障生成遠端故障檢測鏈路監測TXRXPMDxPMA載波偵聽發送接收發送比特流接收比特流PCSTXD<3:0>TX_ENTX_ERRXD<3:0>RX_DVRX_ERRX_CLKCRSTX_CLKCOL發送中接收中MIItx_bits[4:0]rx_bits[4:0]載波檢測rx_code-bitlink_statustx_code-bit故障中rx_nrzi-bittx_nrzi-bitsignal_statuslink_controlMDI發送接收carrier_statusrxerror_status23PCS功能包括數據的收發以及載波偵聽從PMA的編碼流解析得到沖突檢測信號并經MII通告MAC子層PCS經PMA和PMD收發的信號以碼組(code-groups)格式表征，而MII規定的數據則為半字節同步幀數據和帶外控制信號，因此PCS需要在這二種數據接口之間起轉換作用.

244B/5B編碼數據碼組是4比特長的任意數據，來自或送往MII，在PCS中透明空碼組的作用是為了維持時鐘同步，它產生或終止于PCS控制碼組成對出現，用于MAC幀定界，也產生或終止于PCS25碼組值簡化表示名MII半字節值說明1111000000數據碼組0100110001數據碼組1010020010數據碼組1010130011數據碼組0101040100數據碼組0101150101數據碼組0111060110數據碼組0111170111數據碼組1001081000數據碼組1001191001數據碼組10110A1010數據碼組10111B1011數據碼組11010C1100數據碼組11011D1101數據碼組11100E1110數據碼組11101F1111數據碼組11111I未定義空碼組，填充流間空11000J0101流開始分界，總與K成對出現10001K0101流開始分界，總與J成對出現01101T未定義流結束分界，總與R成對出現00111R未定義流結束分界，總與T成對出現26MAC幀物理層數據流八位組的數目幀間間隔前導/SFDDASAlnLLC數據FCS100BASE-XSDU100BASE-XPDU每格為一對碼組空碼組SSDESD866246-15004>=1227PMAPMA子層為PCS或中繼器提供服務接口

為其客戶提供額外的狀態指示PMA_TYPE.indicatePMA_UNITDATA.requestPMA_UNITDATA.indicatePMA_CARRIER.indicatePMA_LINK.indicatePMA_LINK.requestPMA_RXERROR.indicate

28Fiber-PMD的SC連接器SC類型連接器光纜光輸出光輸入接插鈕接入端發送端插座面板接插鈕槽293.2.4MAC控制子層MAC控制子層MA_DATA.indicationMA_CONTROL.indicationMA_DATA.requestMA_CONTROL.request發送幀接收幀MACLLC30MAC控制幀格式目標地址源地址長度/類型MAC控制操作碼MAC控制參數保留(發送零)6個八位組6個八位組2個八位組2個八位組(最小幀長-160)/8個八位組0x8808PAUSE

PAUSE=0x0001時長

0~65535個計量單位，一個單位對應于512比特的傳送時長313.2.510/100Mbps自動協商

自動協商的信息被封裝在一組脈沖中，這組脈沖稱為快速鏈路脈沖（FLP：FastLinkPulse）間隔62.5

7

s的單脈沖10BASE-T的鏈路脈沖被命名為常規鏈路脈沖（NLP：NormalLinkPulse）:16

8ms32FLP/NLP脈沖樣式FLP突發脈沖序列NLP脈沖序列最多33個脈沖最多33個脈沖62.5

7

s16

8ms33發送脈沖序列及編碼

1個FLP突發脈沖由33個脈沖位置17個奇數號位置必須有一個鏈路脈沖用于時鐘信號的傳送；16個偶數號位置脈沖表示數據信息：有脈沖表示邏輯1，無脈沖表示邏輯0。16個數據編碼位構成一個“鏈路編碼字”(LinkCodeWord)，由FLP突發脈沖序列傳送34FLP突發脈沖的編碼示例

脈沖位置1脈沖位置2脈沖位置3脈沖位置4脈沖位置5脈沖位置6脈沖位置7D0D21D101數據編碼時鐘脈沖35基本頁基本鏈路編碼字稱為基本頁(basepage)選擇器字段(5b)，表示32種消息(取00001b)技術能力字段(8b)，與選擇器字段相關的支持能力RF字段(D13)，向對端告知遠端故障(RemoteFault)ACK字段(D14),通告對端已成功收到其鏈路碼字后續頁(NP:NextPage)字段,指明是否有附加鏈路碼字S0S1S2S3S4A0A1A2A3A4A5A7A7RFACK選擇器字段NPD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15技術能力字段36技術能力字段的比特分配

比特技術最低線纜類型A010BASE-T2對線的3類雙絞線A110BASE-T全雙工2對線的3類雙絞線A2100BASE-TX2對線的5類雙絞線A3100BASE-TX全雙工2對線的5類雙絞線A4100BASE-T44對線的3類雙絞線A5全雙工鏈路的PAUSE操作無A6全雙工鏈路的不對稱PUASE操作無A7保留未用無373.3千兆位以太網3.3.1技術特點GbE

vsATM交換機技術協議分層結構協調子層和GMII381.GbE

vsATMATM目標定位于骨干,以太網定位于本地ATM以SDH作為主要的傳輸基礎，以太網部分采用了光纖傳輸技術ATM接口豐富但過于復雜，以太網接口單一易于升級和擴展ATM帶寬資源有效利用低但有QoS支持，以太網不予考慮趨勢：ATM技術分攤到IP和以太網392.交換技術引入二/三層交換，實現VLAN，支持安全配置、廣播抑制、高效組播性價比是IP路由器的8~16倍部署范圍可達數十千米已構成LAN/MAN的骨干，也是企業內部網的核心403.協議分層結構MAC控制LLCMAC協調PCSPMACX-PMDSX-PMDLX-PMDT-PMDMDIMDIMDIMDIPCSPMAPMDMDIMDIPCSPMAPMD千兆中繼器1000BASE-CX1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-TPCSPMAGMIIGMII414.GMII<幀間隔><前導><幀開始定界符><數據><幀結束定界符><擴展>載波擴展(CarrierExtend)是一組特定數據(缺省為0x0F)給MAC子層提供了選擇機會，以決定是否要在一幀數據結束之后還保持一段占用時間，或者是否要求在突發的相繼兩幀之間增大間隔時間

423.3.21000BASE-X標準

鏈路配置1000BASE-CX1000BASE-SX(850nm)1000BASE-LX(1300nm)150

STP支持不支持不支持125/62.5

m多模光纖不支持支持支持125/50

m多模光纖不支持支持支持125/10

m多模光纖不支持不支持支持連接器IEC類型SFFMT-RJ或雙向SCSFFMT-RJ或雙向SC431000BASE-X特征1250Mbps全雙工,或單雙工8B/10B編碼技術幀間隙內插入IDLE碼組維持時鐘同步GMII接口采用了8比特長的數據通路自動協商功能中，鏈路段兩端設備通過特定碼組交換相關信息不同類型技術主要集現在MDI443.3.31000BASE-T標準

HHRTDX<5:4>TRTRDX<5:4>TDX<5:4>RDX<5:4>125MbaudHHRTDX<3:2>TRTRDX<3:2>TDX<3:2>RDX<3:2>125MbaudHHRTDX<1:0>TRTRDX<1:0>TDX<1:0>RDX<1:0>125MbaudHHRTDX<7:6>TRTRDX<7:6>TDX<7:6>RDX<7:6>125MbaudPAM5碼元PAM5碼元4線對5類UTPPCSPCSPMAPMA250Mbps250MbpsH：混合器（Hybrid）

451.物理層主要功能每對雙絞線的數據傳輸速率為250Mbps2比特的數據采用4維5級的PAM編碼，相應的線路速率為125M波特

自動協商功能由鏈路段的兩端,通過協商設置主從關系通常將多端口設備置為主462.PCS的編解碼算法LFSR(線性反饋移位寄存器：LinearFeedbackShiftRegister)隨機化傳輸數據

碼元符號編碼器LSFR值與符號字發生器比特編碼發生器數據編碼器比特碼元映射符號編碼器GMIITxDn[7:0]Scrn[32:0]Sxn[3:0]Syn[3:0]Sgn[3:0]Scn[7:0]Sdn[8:0]TAnTBnSnAnTDnTCnSnBnSnCnSnDnAnBnCnDn473.自動協商1000BASE-T要求必須支持；物理層在交換自動協商基本頁后，不停頓的再交換1個1000BASE-T格式頁和2個1000BASE-T的無格式頁；主從角色的決擇，依據手動優先、多端口優先為主和種子值大者優先的原則。48基本頁和后續頁的比特設置比特定義說明基本頁D151指示存在后續頁第0頁(后續消息頁)M10:M08

第1頁(后續無格式頁)U10:U50保留未用U41=有/0=無對半雙工的支持U41=有/0=無對全雙工的支持U21=多口/0=單口端口數目類型U11=主/0=從手動配置的主從值U01=是是否能手動配置主從第2頁(后續無格式頁)U10:U0種子(Seed)主從種子值493.4萬兆位以太網不再共享帶寬碰撞或沖突檢測，載波監聽和多址接入已不再重要保留了以太網幀結構10GBASE-W支持廣域網接口，與SONETOC-192兼容，其時鐘為9.953Gbit/s，數據流為9.585Gbit/s最長傳輸距離可達40千米省略MAN骨干網設備的POS和ATM鏈路

503.4.1協議分層結構5110G串行物理媒體層

10GBASE-[E/L/S][R/W/X][/4]10GBASE-[媒質類型][編碼方案][波長數]R：Regularreach,常規長度W：WIS(WANInterfaceSub-layer)X:eXtended52常見規范10GBASE-[E/L/S][R/W/X][/4]名稱描述最大傳輸距離(m)10GBASE-SR850nm串行局域網物理層設備30010GBASE-LR1310nm串行局域網物理層設備10k10GBASE-ER1550nm串行局域網物理層設備40km10GBASE-SW850nm串行廣域網物理層設備30010GBASE-LW1310nm串行廣域網物理層設備10km10GBASE-EW1550nm串行廣域網物理層設備40km533.4.2WAN幀定界和速率調整與傳統的以太網兼容，必須保持用以太網的幀格式來承載業務為適于OC-192c幀格式傳輸，需在物理層實現從以太網幀到OC-192c幀格式的映射廣域網進行長距離、高速率傳輸時必然會導致線路信號頻率和相位產生較大的抖動，而以太網的傳輸是異步的，在接收端實現信號同步比較困難

54修改千兆位以太網幀格式

復接MAC幀的過程中用2字節替換前導頭的2個字節作為長度字段，然后對這