一、綜述

1999年3月，IEEE成立了802.3高速研究小組HSSG（High Speed Study Group）開展10GE（10 Gigabit Ethernet）專門的研究工作，并將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文本定為IEEE 802.3ae，于2002年6月13日正式發(fā)布。802.3ae是針對(duì)光纖媒體的10GE標(biāo)準(zhǔn)，而針對(duì)基于銅線和5類UTP的10GE技術(shù)分別由IEEE于2002年11月成立的10GBASE-CX4研究組和10GBASE-T研究組開展研究工作，分別以802.3ak標(biāo)準(zhǔn)和802.3an標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。因此，十千兆以太網(wǎng)（10GE）的有關(guān)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)共有三個(gè)，它們的基本特征詳見下表1-1。注意：這三個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)最后整合到802.3-2008標(biāo)準(zhǔn)版本之中。

表 1-1：802.3ae、802.3ak和802.3an標(biāo)準(zhǔn)各自的基本特征

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為了實(shí)現(xiàn)10GE的設(shè)計(jì)目標(biāo)，使得其物理層變得復(fù)雜了，分為上、下兩部分，每部分的分層詳見下圖1-1。上部的層間接口XGMII和XAUI的特性詳見下表1-2。

圖 1-1：10GE局域網(wǎng)物理層的內(nèi)部協(xié)議層次分層示意圖

表 1-2：10GE物理層內(nèi)部上部層間接口（XGMII和XAUI）特性

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下表1-3給出了802.3ae、802.3ak和802.3an標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理層標(biāo)記種類及其基本含義，包括型物理層標(biāo)記的種類，與其對(duì)應(yīng)的應(yīng)用類別、媒體類型及特性簡(jiǎn)介。

表 1-3：802.3ae、802.3ak和802.3an標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理層標(biāo)記種類及其基本含義

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二、光纖媒體：802.3ae

1、概述

由表1-3可知，IEEE802.3ae規(guī)定了光纖通信媒體的3個(gè)應(yīng)用類別（局域網(wǎng)2類、廣域網(wǎng)1類）、7個(gè)物理層標(biāo)記類型，即：10G BASE-LX4、10G BASE-SR、10G BASE-LR、10G BASE-ER、10G BASE-SW、10 GBASE-LW和10 GBASE-EW。其隔離符“-”后的字母符號(hào)的含義詳見下表2-1-1；其中光纖種類、模帶寬度與傳輸距離的關(guān)系詳見下表2-1-2。下述僅對(duì)其物理層標(biāo)記類型的規(guī)范參數(shù)做一簡(jiǎn)要介紹，若要詳見了解其規(guī)范參數(shù)的請(qǐng)查閱下附件2。

表 2-1-1：IEEE802.3ae 規(guī)定的光纖通信媒體7個(gè)物理層標(biāo)記類型的字母符號(hào)含義

表 2-1-2：IEEE802.3ae規(guī)定的物理層標(biāo)記類型中光纖種類、模帶寬度與傳輸距離的關(guān)系

附件 2：802.3ae-2002《802.3標(biāo)準(zhǔn)修改單：運(yùn)行于10 Gbit/s的MAC層、物理層與管理的規(guī)范》

2、關(guān)于10 GBASE-LX4

10 GBASE-LX4采用芯徑為50μm、波長(zhǎng)為1310nm多模光纖，利用寬帶分復(fù)用（CWDM）技術(shù)，將4個(gè)波長(zhǎng)的8B10B編碼的千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流（12.5 Gbit/s的數(shù)據(jù)流）分成4路3.125 Gbit/s的數(shù)據(jù)流（有效傳輸速率為2.5Gbit/s）在光纖中傳播，最長(zhǎng)300m的短距離傳輸，應(yīng)用于局域網(wǎng)中。10 GBASE-LX4所使用的4個(gè)波長(zhǎng)及標(biāo)稱速率等參數(shù)詳見下表2-2。這種接口類型的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用場(chǎng)合比較靈活，既可以使用多模光纖，應(yīng)用于傳輸距離短、對(duì)價(jià)格敏感的場(chǎng)合，也可以使用單模光纖，支持較長(zhǎng)傳輸距離的應(yīng)用。

表 2-2：10 GBASE-LX4的部分參數(shù)

3、關(guān)于局域網(wǎng)類別與廣域網(wǎng)類別

10GE與百兆和千兆以太網(wǎng)一樣，在光纖產(chǎn)品中存在兩種途徑，即以SDH幀為載體和直接利用8B10B編碼的驅(qū)動(dòng)方式。利用SDH幀的方式被稱為10G廣域網(wǎng)物理層技術(shù)，直接方式被稱為10GE 8B10B編碼技術(shù)。兩種技術(shù)的性能比較詳見下表2-3-1。

表 2-3-1：10GE兩種物理層技術(shù)性能的比較

10GE的有效傳輸速率為10Gbit/s，但因?yàn)楣饫w的實(shí)際傳輸速率并不正好是10Gbit/s。10 GBASE-R/W（R/W即局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)）的實(shí)際傳輸速率和使用波長(zhǎng)范圍詳見下表2-3-2。

表 2-3-2：10GBASE-R/W的實(shí)際傳輸速率和使用波長(zhǎng)范圍

4、關(guān)于光模塊類型：

應(yīng)用比較廣泛的10G光模塊有以下幾種：300pin、Xenpak、Xpak、X2和XFP，其中300pin屬于第一代模塊，主要應(yīng)用于SDH，把電接口改成10G以太網(wǎng)16位接口（XSBI）后也可應(yīng)用于10G以太網(wǎng)，300pin光模塊在10G以太網(wǎng)中目前應(yīng)用較少；Xenpak是針對(duì)10G 以太網(wǎng)推出的第一代光模塊，采用IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)中的10G連接單元接口（XAUI）作為數(shù)據(jù)通路；Xpak和X2是Xenpak光模塊的直接改進(jìn)版，體積縮小了40%左右；XFP是一種外形緊湊、價(jià)格低廉的光模塊，有點(diǎn)類似于千兆以太網(wǎng)的小型化可拔插光模塊（SFP）。光模塊可按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能分成兩類：Xenpak、Xpak和X2是光收發(fā)模塊類，XFP是光收發(fā)器類。

三、銅線媒體：802.3ak和802.3an

對(duì)于采用銅線媒體的10GE以太局域網(wǎng)絡(luò)是由IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)族的802.3ak和802.3an所規(guī)范，其規(guī)范的物理層標(biāo)記分別為10 GBASE-CX4和10 GBASE-T。

1、802.3ak：10 GBASE-CX4

在2004年IEEE 802.3工作組發(fā)布了802.3ak標(biāo)準(zhǔn)，即10 GBASE-CX4以太局域網(wǎng)，它使用8對(duì)銅線，通過短銅線跳接，傳輸距離在10~15m范圍內(nèi)。它同樣使用802.3ae中定義的XAUI（十千兆連接單元接口），類似于10 GBASE-LX4，利用4個(gè)銅線信道（4臺(tái)收/發(fā)信設(shè)備）把8B10B編碼的12.5 Gbit/s千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流（差分信號(hào)），分成4路3.125 Gbit/s（有效傳輸速率為2.5Gbit/s）的數(shù)據(jù)流在線路中傳播。10 GBASE-CX4的鏈路圖如下圖3-1所示。

圖 3-1：10GBASE-CX4鏈路示意圖

10 GBASE-CX4在媒體相關(guān)接口（MDI）的發(fā)送特性詳見下表3-1-1；可見在MDI接口處10 GBASE-CX4信號(hào)速率應(yīng)為3.125 GBd±100 ppm，相應(yīng)的單位間隔通常為320 ps。

表 3-1-1：10GBASE-CX4的發(fā)送特性

10 GBASE-CX4在MDI處的接收特性詳見下表3-1-2。10G BASE-CX4接收器應(yīng)與電纜組件交流耦合（AC耦合），以實(shí)現(xiàn)各種10Gbit/s組件之間的最大互操作性。除非另有明確說明，否則就802.3ak標(biāo)準(zhǔn)而言，交流耦合被認(rèn)為是接收器的一部分。應(yīng)該注意的是，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中可能有各種各樣的交流耦合方法。

表 3-1-2：10 GBASE-CX4的接收特性

下表3-1-3給出了10 GBASE-CX4電纜組件特性。電纜組件（Cable Assembly）是指包含一根或多根絕緣導(dǎo)體的組件（電纜），端接在連接器中，用作MDI之間的連接段（見圖3-1中）。

表3-1-3：10GBASE-CX4電纜組件特性

若要詳細(xì)了解10 GBASE-CX4上述更多特性參數(shù)規(guī)范要求具體內(nèi)容請(qǐng)查閱下附件3-1。

附件 3-1：802.3ak-2004《802.3標(biāo)準(zhǔn)修改單：運(yùn)行于10 Gbit/s，10 GBASE-CX4T類型的物理層規(guī)范與管理規(guī)范》

2、802.3an：10 GBASE-T

在2006年IEEE 802.3工作組又發(fā)布了802.3an標(biāo)準(zhǔn)，即10GBASE-T以太局域網(wǎng)。10 GBASE-T物理層是高速CSMA/CD-LAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的10GE系列之一。10 GBASE-T物理編碼子層（PCS）、物理媒體附件（PMA）和基帶媒體規(guī)格適用于希望通過平衡雙絞線結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)獲得10 Gbit/s性能的用戶。10 GBASE-T使用4對(duì)5類非屏蔽雙絞線（UTP），采用CML-PAM（編碼多級(jí)脈沖幅度調(diào)制），最長(zhǎng)100m的短距離傳輸，10 GBASE-T的目標(biāo)匯列于下表3-2中。

表 3-2：10 GBASE-T以太局域網(wǎng)的目標(biāo)

關(guān)于10 GBASE-T的特性參數(shù)，在802.3an標(biāo)準(zhǔn)中給出有物理媒體附屬（PMA）子層的電氣性能、鏈路段（雙絞線媒體段）特性、媒體相關(guān)接口（MDI）規(guī)范、環(huán)境特性及管理接口規(guī)范等等。若要詳細(xì)了解10 GBASE-T這些特性參數(shù)規(guī)范具體內(nèi)容請(qǐng)查閱下附件3-2。

附件 3-2：802.3an-2006《802.3標(biāo)準(zhǔn)修改單1：運(yùn)行于10 Gbit/s，10 GBASE-T類型的物理層規(guī)范與管理規(guī)范》

欲詳細(xì)了解1Gbit/s以太局域網(wǎng)規(guī)范要求的請(qǐng)進(jìn)入。