1、萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)萬兆以太網(wǎng)物理層規(guī)格在IEEE802.3ae中定義了萬兆以太網(wǎng)物理層規(guī)格（PHY）和支持光模塊，如下圖所示（左）。在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，光模塊被正式定義為一種物理媒體依賴接口（PMD）。右圖顯示了PMD、PHY和MAC（媒體訪問控制）在交換路由器板卡上的邏輯設(shè)計(jì)。萬兆以太網(wǎng)MAC（右圖）在服務(wù)接口（向PHY）以10Gb/s的速率運(yùn)行，在MACPHY層之間適應(yīng)速率，通過調(diào)試Inter-PacketGaps（IPG）以適應(yīng)LANPHY和WANPHY的略有不懂的數(shù)據(jù)速率。速率適應(yīng)機(jī)制在IEEE802.3ae中叫做OpenLoopControl。rmSvriv|in-ArNF

2、wrSerialWAI1PHYVI5PMD(optiTE50nnn1310nmISSOnmOpllraiFiberOplics(-PMD)PH/MACStackDiagramof10GEPHYS&PMDsTypicalSwitchCardLayout萬兆以太網(wǎng)物理層規(guī)格（PHY）為：連續(xù)LANPHY連續(xù)物理層由64b/66b多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器（譯碼/解碼）配置和serializer/deserializer（SerDes）組成。64b/66b多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器配置是執(zhí)行包描繪的塊狀編碼配置。SerDes為連續(xù)光模塊或PMD，在傳送器上將16-bit并行數(shù)據(jù)路徑（每個(gè)644Mb/s）排序

3、到一個(gè)10.3Gb/s的連續(xù)數(shù)據(jù)流，并將一個(gè)10.3Gb/s的連續(xù)數(shù)據(jù)流去序列化到16-bit并行數(shù)據(jù)路徑（每個(gè)644Mb/s）。連續(xù)WANPHY連續(xù)WANPHY由WAN接口子層（WIS）、64b/66b多媒體數(shù)據(jù)信號(hào)編解碼器配置（與上文描述一樣）、和SerDes組成，SerDes也與上文描述一樣，除了連續(xù)數(shù)據(jù)流的速度為9.95Gb/s（0C-192）,每個(gè)16-bit并行數(shù)據(jù)路徑為622Mb/s。WIS為SONETframing和X7+X6+1scrambling專門設(shè)計(jì)。與SONET0CT92速度結(jié)合，連續(xù)WANPHY使萬兆以太網(wǎng)能在現(xiàn)有SONET0C-192設(shè)施和10Gb/sDenseW

4、avelengthDivisionMultiplexing（DWDM）光學(xué)網(wǎng)絡(luò)上無中斷運(yùn)行。萬兆以太網(wǎng)物理媒體獨(dú)立接口下表顯示了萬兆以太網(wǎng)PHY和萬兆以太網(wǎng)PMD光纖類型和最大確保距離。前四個(gè)PMD由IEEE802.3ae定義，后兩個(gè)PMD目前市場(chǎng)上可得。憑借新的High-BandMulti-Modefiber（HDMMF），850nm連續(xù)光模塊支持高達(dá)300米。PHWM口KDnmI3ionmsense1550Ilinscnia1131DnmIHTl4FfbefnmWWDWISerialLAHPHYMMF65mHDMMF300IT1SMF40kmserialWANPHYMMFBSmHDMMF2

5、00mSHP10kmCMPdOkrndefinedby唯-SO?如&萬兆以太網(wǎng)應(yīng)用基于不同PHY和PMD的結(jié)合具有850nm連續(xù)光模塊的LAN/WANPHY（連續(xù)）：IntraPOP/數(shù)據(jù)中心連接具有1310nm連續(xù)光模塊的WANPHY（連續(xù)）:以太網(wǎng)到DWDM/SONETOC-192具有1550nm連續(xù)光模塊的WANPHY（連續(xù)）：InterPOP/數(shù)據(jù)中心連接（長(zhǎng)距離）在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織開放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型下，以太網(wǎng)是第二層協(xié)議。萬兆以太網(wǎng)使用IEEE802.3以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC）、IEEE802.3以太網(wǎng)幀格式以及IEEE802.3最小和最大幀尺寸。正如1000Bas

6、e-X和1000Base-T（千兆以太網(wǎng)）都屬于以太網(wǎng)一樣，從速度和連接距離上來說，萬兆以太網(wǎng)是以太網(wǎng)技術(shù)自然發(fā)展中的一個(gè)階段。但是，因?yàn)樗且环N只適用于全雙工模式，并且只能使用光纖的技術(shù)，所以它不需要帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問協(xié)議（CSMA/CD）。除此之外，萬兆以太網(wǎng)與原來的以太網(wǎng)模型完全相同。在以太網(wǎng)中，PHY表示以太網(wǎng)的物理層設(shè)備，它對(duì)應(yīng)于OSI模型的第一層。PHY通過連接介質(zhì)（光纖或銅線）與MAC層相連，而MAC層對(duì)應(yīng)的是OSI模型中的第二層。在以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)中，PHY（第一層）進(jìn)一步劃分為物理介質(zhì)層（PMD）和物理編碼子層（PCS）。例如，光纖收發(fā)機(jī)屬于PMD，PCS由編碼器

7、和一個(gè)并串轉(zhuǎn)換器或復(fù)用功能組成。802.3ae規(guī)范定義了兩種PHY類型：局域網(wǎng)PHY和廣域網(wǎng)PHY。廣域網(wǎng)PHY在局域網(wǎng)PHY功能的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)擴(kuò)展特性集。這些PHY惟一的區(qū)別在PCS上。同時(shí)，PMD也有多種類型（請(qǐng)參見圖1）。MDE3MedlintieperiOendintertewPMA=MediumMtactii出州XGMH=MediaIid旳耐已耐tnlerfauPMD=PtlytiCdlW&dlufinDepencseniPQS=P葉遠(yuǎn)algamgSublayer詢?cè)r=WAhlSublayermiuw誹幣曲wnr體廉亂稱XGMilXASXGMEIXGMEIXSBIXSBI圖2XA

8、UI可充當(dāng)MAC和PCS之間的一個(gè)擴(kuò)展接口芯片接口（XAUI）在萬兆以太網(wǎng)特別工作組的諸多創(chuàng)新中，有一個(gè)被稱做XAUI（讀作“Zowie”）的接口。其中的“AUI”部分指的是以太網(wǎng)連接單元接口（EthernetAttachmentUnitInterface）“X”代表羅馬數(shù)字10，它意味著每秒萬兆（lOGbps）。XAUI被設(shè)計(jì)成一個(gè)接口擴(kuò)展器，它擴(kuò)展的接口就是XGMIK與介質(zhì)無關(guān)的萬兆接口）。XGMII是一個(gè)74位信號(hào)寬度的接口（發(fā)送與接收用的數(shù)據(jù)路徑各占32位），可用于把以太網(wǎng)MAC層與物理層（PHY）相連。在大多數(shù)典型的以太網(wǎng)MAC和PHY相連的、芯片對(duì)芯片的應(yīng)用中，XAUI可用來代替或

9、者擴(kuò)展XGMII。XAUI是一種從1000Base-X萬兆以太網(wǎng)的物理層直接發(fā)展而來的低針數(shù)、自發(fā)時(shí)鐘串行總線。XAUI接口的速度為1000Base-X的2.5倍。通過調(diào)整4根串行線，這種4bit的XAUI接口可以支持萬兆以太網(wǎng)10倍于千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)吞吐量。XAUI使用與1000Base-X同樣的8B/10B傳輸編碼，并通過印刷電路板上的銅線等常用介質(zhì)提供高質(zhì)量的完整數(shù)據(jù)。XAUI還包括其他一些優(yōu)勢(shì)：由于采用自發(fā)時(shí)鐘，所以產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）極小；具有強(qiáng)大的多位總線變形補(bǔ)償能力；可實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的芯片對(duì)芯片的傳輸；具備較強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)和故障隔離功能；功耗低，能夠?qū)AUI輸入/輸出集成到CM

10、OS中等。許多零部件廠商都已經(jīng)宣布在自己的獨(dú)立芯片、專用集成電路（ASIC）芯片、甚至FPGA（可編程門陣列）中提供XAUI接口能力。萬兆以太網(wǎng)的XAUI技術(shù)與其他主要的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是相同或相當(dāng)?shù)?，如InfinaBand、萬兆光纖通道以及通用的銅線和光纖主干互連等，這一點(diǎn)可以確保萬兆互連技術(shù)能夠在健康有序的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，以低廉的的成本提供出色的產(chǎn)品。XAUI的具體應(yīng)用目標(biāo)包括：從MAC到物理層芯片之間的互連，以及從MAC到光纖收發(fā)器模塊之間的直接連接。XAUI是標(biāo)準(zhǔn)草案建議中萬兆可插式光纖模塊（XGP）的接口。將XAUI解決方案與XGP集成為一體后，萬兆以太網(wǎng)的多個(gè)端口便可以實(shí)現(xiàn)MAC與光纖模塊之間

11、的互連。這種連接方式成本低、效率高，而且只需要通過印刷線路的銅導(dǎo)線便可實(shí)現(xiàn)MAC與光纖模塊之間的連接。相關(guān)物理介質(zhì)層（PMD）IEEE802.3ae特別工作組已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)草案，它所提供的物理層可以支持光纖傳輸介質(zhì)。其連接距離如右表所示。為了達(dá)到特定的距離，特別工作組共選擇了4個(gè)PMD。其中，特別工作組選擇了1310納米串聯(lián)PMD來實(shí)現(xiàn)2公里和10公里單模式光纖（SMF）的連接；選擇1550納米的串聯(lián)方案來實(shí)現(xiàn)（或者超越）40公里的SMF目標(biāo)。對(duì)40公里PMD的支持說明，千兆以太網(wǎng)已經(jīng)能夠成功地應(yīng)用在城域網(wǎng)和局域網(wǎng)的遠(yuǎn)距離通信中。特別工作組還選用串行850納米收發(fā)器，在多模光纖上使用850

12、納米的PMD實(shí)現(xiàn)65米的傳輸目標(biāo)。另外，特別工作組選擇了兩種寬波分復(fù)用（WWDM）的PMD，其中一種是1310納米的單模光纖，用于10公里范圍的應(yīng)用；另一種1310納米PMD用于在已安裝的多模光纖上實(shí)現(xiàn)300米的傳輸目標(biāo)。物理層（PHY）局域網(wǎng)物理層和廣域網(wǎng)物理層將在共同的PMD上工作，因此，它們支持的距離也相同。這些物理層的惟一區(qū)別在于物理編碼子層（PCS）各有不同。萬兆局域網(wǎng)物理層的用途是以10倍的帶寬來支持現(xiàn)有的千兆以太網(wǎng)應(yīng)用，這也是目前性價(jià)比最高的解決方案。隨著時(shí)間的推移，預(yù)計(jì)LANPHY將被用于純光纖交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，并且可以擴(kuò)展到廣域網(wǎng)的范圍。然而，為了能與現(xiàn)有的廣域網(wǎng)兼容，萬兆以太

13、網(wǎng)WANPHY將會(huì)支持現(xiàn)有的和未來將要安裝的SONET/SDH（同步光纖網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字層）電路交換話音接入設(shè)備。廣域網(wǎng)物理層（WANPHY）與局域網(wǎng)物理層（LANPHY）的區(qū)別在于廣域網(wǎng)接口子層（WIS）包含一個(gè)簡(jiǎn)化的SONET/SDH幀編制器。因?yàn)镾ONET0C-192/SDHSTM-64的運(yùn)行速率只有萬兆以太網(wǎng)的百分之幾，所以要想實(shí)施一個(gè)能夠與局域網(wǎng)物理層以10Gbps和諧工作的MAC也較為簡(jiǎn)單；同樣，也可以以較為簡(jiǎn)單的方式實(shí)施能夠與廣域網(wǎng)物理層配合工作的MAC,其有效速率大約為9.29Gbps。為了降低廣域網(wǎng)物理層在實(shí)施過程中的成本，工作組沒有實(shí)現(xiàn)物理層與SONET/SDH波動(dòng)、分層時(shí)鐘

14、，以及某些光纖規(guī)格兼容。從根本上來說，廣域網(wǎng)物理層是使用通用以太網(wǎng)PMD實(shí)現(xiàn)的高性價(jià)比連接。它可以向SONET/SDH基礎(chǔ)設(shè)施提供訪問能力，使基于包的IP/以太網(wǎng)交換機(jī)可以附加至SONET/SDH和時(shí)分復(fù)用（TDM）基礎(chǔ)設(shè)施上。在廣域網(wǎng)傳輸主干網(wǎng)上，這一特性使得以太網(wǎng)可以將SONET/SDH作為其第一傳輸層。還有一點(diǎn)需要指出的是，以太網(wǎng)仍然是一種異步連接。與任何以太網(wǎng)一樣，萬兆以太網(wǎng)的計(jì)時(shí)和同步工作在每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位流中進(jìn)行，但是接收端的集線器、交換機(jī)或路由器可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)時(shí)和同步。相比之下，同步協(xié)議，包括SONET/SDH在內(nèi)，要求所有設(shè)備共享同一系統(tǒng)時(shí)鐘，其目的是避免在傳送和接收設(shè)

15、備之間出現(xiàn)時(shí)間錯(cuò)亂。因?yàn)槿绻l(fā)生時(shí)間錯(cuò)亂，網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的錯(cuò)誤會(huì)增多，特別對(duì)于那些需要及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)來說，時(shí)間錯(cuò)亂是最為致命的問題。表工作組確定光纖傳輸?shù)哪繕?biāo)距離可選收發(fā)機(jī)所支持的光纖型號(hào)目標(biāo)距離（米）850nm串行多模651310nmWWDM多模3001310nmWWDM單模100001310nm串行單模100001550nm串行單模40000廣域網(wǎng)物理層將諸如交換機(jī)或路由器這樣的數(shù)據(jù)設(shè)備連入SONET/SDH或光纖網(wǎng)絡(luò)中。這樣便可以以最簡(jiǎn)單的方式對(duì)以上網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展。因此，兩臺(tái)路由器在工作時(shí)就好像它們是通過以太網(wǎng)鏈路直接連在一起的。由于在它們之間不需要網(wǎng)橋或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)緩存設(shè)備，所以，不同服務(wù)中所有的IP流量管理系