基本介紹
- 中文名:千兆乙太網的物理層協定
- 基礎:乙太網標準
- 領域:數字通信
- 協定:CSMA/CD
1) 物理層各子層功能
協調子層。匯聚功能,使不同介質類型對MAC子層透明
介質無關接口。提供公共接口,禁止這些物理層的不同細節
物理編碼子層。編碼/解碼
物理介質連線子層。執行並串/串並轉換
物理介質相關子層。信號轉換到特定介質上或反向轉換
介質相關接口。到傳輸介質的接口
2) 乙太網幀結構
7 | 1 | 6 | 6 | 2 | 46 =< n =< 1500 | 4bytes |
Pre | SFD | DA | SA | Length Type | Data unit + pad | FCS |
Preamble (PRE)- 7 bytes. The PRE is an alternating pattern of ones and zeros that tells receiving stations that a frame is coming, and that provides a means to synchronize the frame-reception portions of receiving physical layers with the incoming bit stream.7位元組。Pre欄位中1和0互動使用,接收站通過該欄位知道導入幀,並且該欄位提供了同步化接收物理層幀接收部分和導入比特流的方法。
3.1) 100BASE-TX
PCS子層使用4B/5B編碼方式,信號頻率為125MHz。
PMD子中使用MLT-3(多電平傳輸-3)編碼:若數據為“1”,則從當前電平到下一電平跳變。例如:11111=> +1,0,-1,0,+1,若數據為“0”,則不跳變。
3.2) 100Base-FX
採用4B/5B-NRZI方案,信號頻率為125MHz。
3.3) 100BASE-T4
100BASE-T4的信號採用8B/6T的編碼方式,每一個8位組映象為6位三元符號組,由於字碼包含 6 個符號,而每一個符號有 3 種電位 (+, 0, -), 因此所有可用的字碼有 729 個(3^6 = 729), 但是要代表所有 8 位元的組合只要 256 種字碼即可 (2^8 = 256)。然後輪流在三個輸出線對上傳送輸出,每個線對上波特率25Mbaud,因為25Mbaud÷6/8=33.333Mbps,所以總傳輸率100Mbps。
*4B/5B編碼*NRZI,MLT-3
4) Gigabit Ethernet
IEEE 802.3z標準中包括1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-CX,三種統稱為1000Base-X子系列。
IEEE 802.3ab標準中包括1000Base-T。
另外在工業套用中,儘管有些規範並沒有正式以標準形式對外發布(或者不是由IEEE發布的),但卻實實在在有廣泛的套用。如1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10、1000Base-BX10、1000Base-TX這五種規範。
4.1) 1000BASE-SX
4.2) 1000BASE-LX
4.3) 1000BASE-CX
4.4) 1000BASE-T
用戶可以採用這種技術在原有的快速乙太網系統中實現從100Mbps到1000Mbps的平滑升級。
主要用於結構化布線中同一層建築的通信,從而可以利用乙太網或快速乙太網已鋪設的UTP電纜。
· 4對線全都使用,雙向傳輸(全雙工)
· 網路設備需要串擾/回聲消除技術
· 超5類及更高的布線系統都可以支持
· 編碼方式PAM-5,每個信號電平代表2比特
· 與100Base-Tx信號頻率相同125MHz
· 每對線支持250Mbps的數據速率(每個方向)
Bidirectional data transmission ona single pair is enabled by devices called hybrids. The hybrid stops the local transmitted signals from being mixed with the local received signals.
The 1000Base-T configuration adds a significant amount of complexity and cost because of the bi-directional transmission (two-way transmission on a single pair). This design requires the use of hybrids to separate the transmission path from the receive path. It also requires high-powered digital signal processors (DSPs) to cancel the echoes generated by the near and far-end hybrids. In addition, near-end and far-end crosstalk must also be filtered out from already-complex signals. This puts a significant burden on the electronics in terms of complexity, chip size, and power consumption.
4.5) 1000BASE-ZX
4.6) 1000BASE-LH
4.7) 1000Base-LX10
4.8) 1000Base-BX10
4.9) 1000Base-TX
儘管1000Base-TX也是基於4對雙絞線,卻採用快速乙太網中與100Base-TX標準類似的傳輸機制,是以兩對線傳送,兩對線接收(類似於100Base-TX的一對線傳送,一對線接收)。由於每對線纜本身不進行雙向的傳輸,線纜之間的串擾就大大降低。這種技術對網路的接口要求比較低,不需要非常複雜的電路設計,降低了網路接口的成本。但由於使用線纜的效率降低了(兩對線收,兩對線發),要達到1000Mb/s的傳輸速率,要求頻寬就超過100MHz,也就是說在5類和超5類的系統中不能支持該類型的網路,一定需要6類或者7類雙絞線系統的支持。The signaling rate in the case of five-level PAM is 250 megabaud (MBd) per second, but the bit rate is actually 500 Mbits/sec.
4.10) 9種千兆乙太網規範比較
千兆乙太網規範 | 規範使用的傳輸介質 | 有效距離 |
1000Base-CX | 150Ω雙絞線 | 25m |
1000Base-LX | 波長為1310nm的單模或者多模光纖 | 5km |
1000Base-SX | 波長為850nm的多模光纖 | 500m |
1000Base-LH | 波長為1310nm的單模或者多模光纖 | 10km |
1000Base-ZX | 波長為1550nm的單模光纖 | 70km |
1000Base-LX10 | 波長為1310nm的單模光纖 | 10km |
1000Base-BX10 | 下行為波長為1490nm的單模光纖, 上行為波長為1310nm的單模光纖 | 10km |
1000Base-T | 5類、超5類、6類或者7類雙絞線 | 100m |
1000Base-TX | 6類或者7類雙絞線 | 100m |