通信工程師互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)考試吉比特以太網(wǎng)

4.5.2 吉比特以太網(wǎng)

吉比特以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)很相似，只是傳輸和訪問速度更快，為系統(tǒng)擴(kuò)展帶寬提供了有效保障。它同樣采用了CSMA/CD協(xié)議，并且采用了同樣的幀格式。對于廣大的網(wǎng)絡(luò)用戶來說，在向吉比特以太網(wǎng)過渡時，不需要作額外的協(xié)議和中間件投資就可以實現(xiàn)平滑的過渡。

1.工作原理

在吉比特以太網(wǎng)中，可以1000Mbit/s的速度進(jìn)行半雙工和全雙工操作。在半雙工通信模式中，吉比特以太網(wǎng)同樣采用基本的CSMA/CD方式解決共享介質(zhì)的沖突問題。

如前所述，在CSMA/CD機(jī)制下，幀的最小傳輸時間必須大于最大往返傳播時間，使節(jié)點在幀的傳送過程中能夠監(jiān)聽到?jīng)_突的發(fā)生。由于傳輸一幀所需時間與數(shù)據(jù)速率成反比，如果不對CSMA/CD協(xié)議進(jìn)行調(diào)整的話，半雙工吉比特以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模只能減小到20m的范圍，這樣的距離覆蓋范圍在實際中是無法得到大規(guī)模推廣的。為了解決這個問題，IEEE對以太網(wǎng)的MAC子層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā)。

（1）載波擴(kuò)展（CarrierExtension）。半雙工吉比特以太網(wǎng)引入了載波擴(kuò)展技術(shù)，以增加幀發(fā)送的有效長度，而不增加幀本身的長度，從而保證網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

半雙工吉比特以太網(wǎng)首先將網(wǎng)絡(luò)中的時間槽由10M和100M以太網(wǎng)中的512bit（64Byte）增加到了512Byte（4096bit），這樣半雙工吉比特以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍就可以擴(kuò)展到160m.但為了兼容以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)中的幀結(jié)構(gòu)。最小幀長度依然保持512bit不變。當(dāng)某個DTE發(fā)送長度大于512Byte的幀時，MAC將像以前一樣工作；如果DTE發(fā)送的械長度小于一個512Byte,MAC子層將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個載波擴(kuò)展序列直到時間槽結(jié)束。這些特殊的符號將在FCS之后發(fā)送，不作為幀的一部分。

通過載波擴(kuò)展，解決了半雙工吉比特以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問題，但引入了一個新的問題：對于長度較小的以太網(wǎng)幀來說，發(fā)送效率降低了。如一個64Byte的幀，它的發(fā)送速度比快速以太網(wǎng)增加了丨0倍，但發(fā)送時間增加了8倍。為此，IEEE又引入了幀突發(fā)技術(shù)。

（2）幀突發(fā)（Framebursting）。DTE發(fā)送的第一個小于512Byte的幀，依然使用載波擴(kuò)展將其擴(kuò)展到512Byte,但隨后發(fā)送的小于512Byte的短幀不再使用載波擴(kuò)展，可以在加入96bit的幀間隔序列之后連續(xù)發(fā)送短幀。

對于半雙工的吉比特以太網(wǎng)來說，載波擴(kuò)展技術(shù)是必要的（否則CSMA/CD就無法正常工作），而幀突發(fā)技術(shù)是可選的（僅僅是一個性能問題，不影響正確性）。

在全雙工吉比特以太網(wǎng)中，由于每個吉比特以太網(wǎng)DTE在通信時獨占一個信道，因此不需要考慮以太網(wǎng)的沖突問題，從而也沒有時間槽長度及距離覆蓋范圍的限制。

　　2.物理介質(zhì)

吉比特以太網(wǎng)除了對MAC子層協(xié)議進(jìn)行了修改之外，其物理層也與10M及快速以太網(wǎng)有所不同（參見4.3.3節(jié)）。在丨EEE802.3Z中定義了3種傳輸介質(zhì)：多模光纖、單模光纖和同軸電纜。IEEE802.3ab定義了非屏蔽雙絞線介質(zhì)。

（1）1000BASE-SX是針對工作于多模光纖上的短波長（850nm）激光收發(fā)器制定的IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)。使用62.5網(wǎng)的多模光纖時，連接距離可達(dá)260m;使用50叫的多模光纖時，連接距離可達(dá)550m。

（2）1000BASE-LX是針對工作于單?；蚨嗄９饫w上的長波長（1300nm）激光收發(fā)器制定的IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)。使用62.5網(wǎng)的多模光纖時，連接距離可達(dá)440m:使用50網(wǎng)的多模光纖時，連接距離可達(dá)550m:使用單模光纖時，連接拒離可達(dá)3000m.

（3）1000BASE-CX是針對低成本、優(yōu)質(zhì)的屏蔽雙絞線或同軸電纜的短途銅線纜制定的IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)。連接距離可達(dá)25m。

（4）IEEE802.3ab的千兆以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了100m長的4對5類UTP的工作方式，在升遷為千兆位以太網(wǎng)時要按照它的技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，不能簡單地加入千兆網(wǎng)設(shè)備或替換原以太網(wǎng)設(shè)備，這是在組建網(wǎng)絡(luò)時需注意的。

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