千兆以太網(wǎng)

詞語解釋

“千兆以太網(wǎng)”是一種用于網(wǎng)絡(luò)通信的標準，它可以在網(wǎng)絡(luò)中提供最高速率的傳輸。它是一種基于以太網(wǎng)的有線通信技術(shù)，它可以支持1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，也就是說，它可以在網(wǎng)絡(luò)中傳輸1000M字節(jié)的數(shù)據(jù)，每秒可以傳輸125M字節(jié)的數(shù)據(jù)。千兆以太網(wǎng)可以用于家庭、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。它可以用于構(gòu)建局域網(wǎng)，支持多臺計算機之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。它還可以用于構(gòu)建大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，支持企業(yè)內(nèi)部多臺計算機之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的效率。此外，千兆以太網(wǎng)還可以用于構(gòu)建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，支持數(shù)據(jù)中心內(nèi)部多臺計算機之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，從而提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的性能。千兆以太網(wǎng)可以支持多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括路由器、交換機、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)打印機等。它還可以支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI等。千兆以太網(wǎng)可以支持多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如網(wǎng)絡(luò)電話、視頻會議、視頻監(jiān)控、遠程控制、數(shù)據(jù)庫訪問等。它可以支持多種多媒體應(yīng)用，如視頻會議、視頻監(jiān)控、在線游戲、在線視頻等。總之，千兆以太網(wǎng)是一種高速、可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以用于家庭、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支持多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以滿足不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需求。

千兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，他可以提供1Gb／s的通信帶寬，采用和傳統(tǒng)10／100 M以太網(wǎng)同樣的CSMA／CD協(xié)議、幀格式和幀長，因此可以實現(xiàn)在原有低速以太網(wǎng)基礎(chǔ)上平滑、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)升級，從而能最大限度地保護用戶以前的投資。

千兆以太網(wǎng)是建立在以太網(wǎng)標準基礎(chǔ)之上的技術(shù)。千兆以太網(wǎng)和大量使用的以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)完全兼容，并利用了原以太網(wǎng)標準所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)范，其中包括CSMA/CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及IEEE 802.3標準中所定義的管理對象。作為以太網(wǎng)的一個組成部分，千兆以太網(wǎng)也支持流量管理技術(shù)，它保證在以太網(wǎng)上的服務(wù)質(zhì)量，這些技術(shù)包括IEEE 802.1P第二層優(yōu)先級、第三層優(yōu)先級的QoS編碼位、特別服務(wù)和資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）。

千兆以太網(wǎng)還利用IEEE 802.1QVLAN支持、第四層過濾、千兆位的第三層交換。千兆以太網(wǎng)原先是作為一種交換技術(shù)設(shè)計的，采用光纖作為上行鏈路，用于樓宇之間的連接。之后，在服務(wù)器的連接和骨干網(wǎng)中，千兆以太網(wǎng)獲得廣泛應(yīng)用，由于IEEE 802.3ab標準（采用5類及以上非屏蔽雙絞線的千兆以太網(wǎng)標準）的出臺，千兆以太網(wǎng)可適用于任何大中小型企事業(yè)單位。

目前，千兆以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。大到成千上萬人的大型企業(yè)，小到幾十人的中小型企業(yè)，在建設(shè)企業(yè)局域網(wǎng)時都會把千兆以太網(wǎng)技術(shù)作為首選的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。千兆以太網(wǎng)技術(shù)甚至正在取代ATM技術(shù)，成為城域網(wǎng)建設(shè)的主力軍。

千兆以太網(wǎng)的特點主要包括如下。

1．千兆位以太網(wǎng)提供完美無缺的遷移途徑，充分保護在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的投資。千兆位以太網(wǎng)將保留IEEE 802.3和以太網(wǎng)幀格式以及802.3受管理的對象規(guī)格，從而使企業(yè)能夠在升級至千兆性能的同時，保留現(xiàn)有的線纜、操作系統(tǒng)、協(xié)議、桌面應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理戰(zhàn)略與工具；

2．千兆位以太網(wǎng)相對于原有的快速以太網(wǎng)、FDDI、ATM等主干網(wǎng)解決方案，提供了一條最佳的路徑。至少在目前看來，是改善交換機與交換機之間骨干連接和交換機與服務(wù)器之間連接的可靠、經(jīng)濟的途徑。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員能夠建立有效使用高速、關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用程序和文件備份的高速基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)管理人員將為用戶提供對Internet、Intranet、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的更快速的訪問。

3．IEEE 802.3工作組建立了802.3z和802.3ab千兆位以太網(wǎng)工作組，其任務(wù)是開發(fā)適應(yīng)不同需求的千兆位以太網(wǎng)標準。該標準支持全雙工和半雙工1000Mbps，相應(yīng)的操作采用IEEE 802.3以太網(wǎng)的幀格式和CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法。千兆位以太網(wǎng)還要與10BaseT和100BaseT向后兼容。此外，IEEE標準將支持最大距離為550米的多模光纖、最大距離為70千米的單模光纖和最大距離為100米的銅軸電纜。千兆位以太網(wǎng)填補了802.3以太網(wǎng)/快速以太網(wǎng)標準的不足。

千兆以太網(wǎng)的構(gòu)建

千兆以太網(wǎng)絡(luò)是由千兆交換機、千兆網(wǎng)卡、綜合布線系統(tǒng)等構(gòu)成的。千兆交換機構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的骨干部分，千兆網(wǎng)卡安插在服務(wù)器上，通過布線系統(tǒng)與交換機相連，千兆交換機下面還可連接許多百兆交換機，百兆交換機連接工作站，這就是所謂的“百兆到桌面”。在有些專業(yè)圖形制作、視頻點播應(yīng)用中，還可能會用到“千兆到桌面”，及用千兆交換機聯(lián)到插有千兆網(wǎng)卡的工作站上，滿足了特殊應(yīng)用下對高帶寬的需求。

在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)之前，究竟用千兆還是百兆，要從實際出發(fā)，從應(yīng)用出發(fā)，考慮網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備哪些功能。不同的應(yīng)用有不同的需求，而且?guī)缀鯖]有只有單一業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。但是，在各種業(yè)務(wù)中，生產(chǎn)性業(yè)務(wù)肯定是優(yōu)先級最高的。如果在網(wǎng)絡(luò)中傳輸語音，那么語音業(yè)務(wù)也需要優(yōu)先安排。如果對業(yè)務(wù)優(yōu)先的需求很高，網(wǎng)絡(luò)必須有QoS保證。這樣的網(wǎng)絡(luò)必須要智能化，在交換機端口能夠識別是什么類型的業(yè)務(wù)通過，然后對不同的業(yè)務(wù)進行排隊，為不同的業(yè)務(wù)分配不同的帶寬，這樣才能保證關(guān)鍵性業(yè)務(wù)的運行。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)本身是有智能的，不管多少帶寬都可以傳輸，只是時間長短而已，但是語音或者視頻就不一樣了，如果帶寬小了之后，馬上就聽不清楚了，或者圖像產(chǎn)生抖動，這都是不允許的。所以QoS非常重要。對單純的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，在QoS方面的需求就很低。在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的時候，必須先了解清楚哪些功能是必須的，哪些可以不考慮。例如，目前多址廣播是比較重要的性能之一，如果需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸圖像，而網(wǎng)絡(luò)不具備多址廣播的特性，那么網(wǎng)絡(luò)的帶寬浪費就會非常嚴重，甚至根本無法實現(xiàn)。

千兆以太網(wǎng)國際標準

1997年1月，通過了IEEE 802.3z第一版草案；

1997年6月，草案V3.1獲得通過，最終技術(shù)細節(jié)就此制定；

1998年6月，正式批準IEEE 802.3z標準；

1999年6月，正式批準IEEE 802.3ab標準(即1000Base-T)，可以把雙絞線用于千兆以太網(wǎng)中。

千兆位以太網(wǎng)標準主要針對三種類型的傳輸介質(zhì)：單模光纖；多模光纖上的長波激光（稱為1000BaseLX）、多模光纖上的短波激光（稱為1000BaseSX）；1000BaseCX介質(zhì)，該介質(zhì)可在均衡屏蔽的150歐姆銅纜上傳輸。IEEE 802.3z委員會模擬的1000BaseT標準允許將千兆位以太網(wǎng)在5類、超5類、6類UTP雙絞線上的傳輸距離擴展到100米，從而使建筑樓宇內(nèi)布線的大部分采用5類UTP雙絞線，保障了用戶先前對以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)的投資。對于網(wǎng)絡(luò)管理人員來說，也不需要再接受新的培訓(xùn)，憑借已經(jīng)掌握的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)知識，完全可以對千兆以太網(wǎng)進行管理和維護。

千兆以太網(wǎng)的標準化包括編碼/譯碼、收發(fā)器和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)三個主要模塊，其中不同的收發(fā)器對應(yīng)于不同的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)類型。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5000米。1000BASE-SX基于780nm的FibreChannel 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。連接光纖所使用的SC型光纖連接器與快速以太網(wǎng)100BASE FX所使用的連接器的型號相同。1000BASE-CX是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-T基于非屏蔽雙絞線傳輸介質(zhì)，使用1000BASE-T 銅物理層Copper PHY編碼解碼方式，傳輸距離為100米。1000BASE－T在傳輸中使用了全部4對雙絞線并工作在全雙工模式下。這種設(shè)計采用 PAM-5 (5級脈沖放大調(diào)制) 編碼在每個線對上傳輸 250Mbps。雙向傳輸要求所有的四個線對收發(fā)器端口必須使用混合磁場線路，因為無法提供完美的混合磁場線路，所以無法完全隔離發(fā)送和接收電路。任何發(fā)送與接收線路都會對設(shè)備發(fā)生回波。因此，要達到要求的錯誤率（BER）就必須抵消回波。1000BASE－T無法對頻率集中在125MHz之上的頻段進行過濾，但是使用擾頻技術(shù)和網(wǎng)格編碼能對80MHz之后的頻段進行過濾。為了解決5類線在如此之高的頻率范圍內(nèi)因近端串擾而受到的限制，應(yīng)該采用合適的方案來抵消串擾。

最初的千兆以太網(wǎng)采用高速780納米光纖信道的光元件傳輸光纖上的信號，采用8B/10B的編碼和解碼方法實現(xiàn)光信號的串行化和復(fù)原。目前光纖信道技術(shù)的數(shù)據(jù)運行速率為1.063Gbps，將來會提高到1.250Gbps，使數(shù)據(jù)速率達到完整的1000Mbps。對于更長的連接距離，將采用1300納米的光元件。為了適應(yīng)硅技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)在MAC層和PHY層之間制定獨立于介質(zhì)的邏輯接口，以使千兆以太網(wǎng)工作在非屏蔽雙絞線電纜系統(tǒng)中。這一邏輯接口將適用于非屏蔽雙絞線電纜系統(tǒng)的編碼方法，并獨立于光纖信道的編碼方法。下圖說明了千兆以太網(wǎng)的組成。

如何升級至千兆以太網(wǎng)

把10M、100M網(wǎng)絡(luò)升級至千兆的條件并不多，最主要的是綜合布線條件。千兆以太網(wǎng)指的是網(wǎng)絡(luò)主干的帶寬，要求主干布線系統(tǒng)必須滿足千兆以太網(wǎng)的要求。如果原來的網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離相隔幾百米至幾公里的多幢建筑物，則原來的主干布線一般采用的是多�；騿文９饫w，能夠滿足千兆主干的要求，可以不必重新敷設(shè)光纖了。在建筑物之間的距離小于550米的情況下，一般敷設(shè)價格相對低廉的多模光纖就可以滿足千兆以太網(wǎng)的需要。

如果原來的網(wǎng)絡(luò)只覆蓋了一幢建筑，而且最遠的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)中心的距離不超過100米，則可以利用原來的5類或超5類布線系統(tǒng)。如果原來的布線系統(tǒng)達不到5類標準，或者采用了總線型布線系統(tǒng)而不是星型布線系統(tǒng)，則必須重新布5類線。

升級至千兆以太網(wǎng)，首先要將網(wǎng)絡(luò)主干交換機升級至千兆，以提高網(wǎng)絡(luò)主干所能承受的數(shù)據(jù)流量，從而達到加快網(wǎng)絡(luò)速度的目的。以前的百兆交換機作為分支交換機，以前的集線器則可以在布線點不足的地方使用。目前千兆交換機的產(chǎn)品已經(jīng)很多，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的要求和預(yù)算等實際情況選擇。

網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器需要吞吐大量的數(shù)據(jù)，如果網(wǎng)絡(luò)主干升級至千兆，但是服務(wù)器網(wǎng)卡還停留在百兆的水平上，服務(wù)器網(wǎng)卡就會成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，必須使用千兆網(wǎng)卡才能消除這個瓶頸，解決方法是在原來的服務(wù)器上添加千兆網(wǎng)卡。注意應(yīng)該優(yōu)先選購64位PCI的千兆網(wǎng)卡，其性能比普通PCI千兆網(wǎng)卡高一些。千兆網(wǎng)卡可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的要求和預(yù)算等實際情況選擇。

網(wǎng)絡(luò)主干升級了，網(wǎng)絡(luò)的分支也應(yīng)隨之升級。如果原來的用戶計算機已經(jīng)安裝了10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡，則可以不必升級網(wǎng)卡，只要將網(wǎng)卡接到百兆交換機上就可以了；如果原來使用的是10Mbps網(wǎng)卡，則需要將網(wǎng)卡更換為10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡，這樣才能提高工作站訪問服務(wù)器的速度。

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