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快速以太网和千兆位以太网技术

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  l 快速以太网(FAST ETHERNET)历史
  随着信息技术的快速发展,非凡是INTERNET和多媒体技术的发展,网络数据流量迅速增加,原有的10Mbps速率LAN已难以满足通信要求,从而对更高速率的LAN产品提出了迫切需求。
  1993年10月以前,对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用,只有光纤分布式数据接口(FDDI)可供选择,它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。
  1991年8月Howard Charney、Larry Birenbaum等成立了Grand Junction公司,并立即投入了100Mbps以太网的开发。1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fast Switch 10/100和网络接口卡Fast NIC 100.随后Intel、SynOptics、3COM、Bay Networks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时,IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准,如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE公布了IEEE802.3u规范,开始了快速以太网的时代。
  l 100M以太网和其他高速网络技术的比较
  ¨ FDDI和CDDI(铜质分布型数据接口)
  FDDI技术同IBM的Token ring技术相似,并具有LAN和Token ring所缺乏的治理、控制和可靠性措施,FDDI支持长达2KM的多模光纤。
  FDDI/CDDI有多年的使用历史,是经过考验的成熟技术。并有众多的网络厂商提供支持。
  FDDI的主要缺点是价格同FAST ETHERNET相比过于昂贵、只支持光缆和5类电缆。使用环境受到限制、从ETHERNET升级面临大量移植问题。
  ¨ 异步传输模式(ATM)
  ATM是一种较新型的单元交换技术,同ETHERNET、TOKEN RING、FDDI等使用可变长度包技术不同,ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。
  ATM是一种交换技术,它没有共享介质或包传递带来的延时,非常适合音频和视频数据的传输。
  ATM使用相同的数据单元,可实现广域网和局域网的无缝连接。
  ATM支持VLAN功能,可以对网络进行灵活的治理和配置。
  ATM具有不同的速率,分别为25、51、155、622Mbps,从而为不同的应用提供不同的速率。
  ATM的缺点主要有以下几点:
  ATM的许多概念尚未标准化,尚需时间才能成为一种成熟的标准技术,因此互操作性能不够完善。
  现有网络操作系统对ATM的支持不够完善。
  ATM网络构件的生产规模不大,价格较高。
  ¨ 100VG-AnyLAN
  100VG-AnyLAN是一种100Mbps的共享介质技术,它使用共享介质令牌传递总线仅有HP公司一家大型厂商提供这一产品,这是100VG-AnyLAN技术的致命缺陷。它相当于HP的一种专有技术。
  ¨ FAST ETHERNET
  1995年3月,100BASE-T正式成为IEEE 802.3u标准,它具有许多优点:
  快速以太网标准得到众多闻名网络厂商的支持,其中包括Cisco公司、Cabletron公司、Bay Networks公司、3COM公司、Intel公司等,以及众多的中小型公司和OEM厂商,用户可以得到更多的选择和更好的服务。
  快速以太网集线器和网络接口卡和10Mbps以太网相比具有更高的性能价格比。10/100Mbps网络接口卡的价格仅比10Mbps网络接口卡贵一倍左右,但性能确提高到了10倍。10/100集线器每端口价格比10Mbps集线器每端口价格贵两倍左右。并可望随着用户量的迅速增加进一步下降。
  10Mbps以太网可以方便的升级为快速以太网,原有的10M型LAN可以无缝的连接到100M型LAN上,通过10/100型集线器连接。这是其他新型网络技术所无法比拟的。
  快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资,它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接,能有效的利用现有的设施。
  当然快速以太网也有它的不足:
  快速以太网是基于载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术的,当网络负载较重时,会造成效率的降低,这可以使用交换技术来弥补。
  l 100M快速以太网技术
  ¨ 100M快速以太网分类
  100BASE-TX
  100BASE-TX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线,一对用于发送,一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT 1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。
  100BASE-FX
  100BASE-FX是一种使用光缆的快速以太网技术,可使用单模和多模光纤(62.5和125um)。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里,这与所使用的光纤类型和工作模式有关。它支持全双工的数据传输。100BASE-FX非凡适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。
  100BASE-T4
  100BASE-T4一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线,3对用于传送数据,1对用于检测冲突信号。在传输中使用8B/6T编码方式,信号频率为25MHz。符合EIA586结构化布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。
  ¨ 100M快速以太网技术
  FASTETHERNET的介质无关接口(MII)
  介质无关接口是100BASE-T的MAC子层与不同物理层之间的电气接口,同10M以太网的附属装置接口(AUI)的作用相似,介质无关接口型号是一种数字逻辑信号。能驱动大约0.5米的电缆。它使用40针的连接器。
  自动协商模式(Auto Negotiation Mode)
  自动协商模式(Auto Negotiation Mode)即N-WAY技术,它建立在1995年2月国家半导体公司的Bill Bunch的论文"An IntrodUCtion to Auto-Negotiation"的基础上。在IEEE802.3u Fast ethernet规范中有具体的说明。
  具有自动协商模式的集线器和网络接口卡在上电后会定时发"快速链路脉冲(FLP)"序列,该序列包含有半双工、全双工、10M、100M、TX的信息,对方检测相应的信息,并自动调节到双方均能接受的最佳模式上,这样,可以保证双方能以可接受的最佳速率连接。
  自动协商模式(Auto Negotiation Mode)可大大的简化局域网的治理。从而减轻网络治理员的工作量。
  快速以太网中继器(Repeater)
  中继器主要用于拓展网络的长度,它的功能为从一个端口接收数据信号,然后将这些信号整形、放大,最后将之传送到其他端口上。中继器不检测它所传送的信号信息,仅仅是将不理想的信号再现为完美的信号。由于它不检测冲突(conflict),所以它不会增加网络的冲突域。假如需要增加网络的冲突域,则可以使用网桥,它具有信息包的过滤功能。
  l 千兆位以太网的现状
  ¨ 千兆位以太网标准
  1995年11月,IEEE802.3工作组委任了一个高速研究组(Higher Speed Study Group),研究将快速以太网速度增至更高.该研究组研究了将快速以太网速度增至1000M以太网的可行性和方法。1996年6月IEEE标准委员会批准了千兆位以太网方案授权申请(Gigabit Ethernet Project Authorization Request)。随后IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。
  IEEE 802.3z委员会的目的是建立千兆位以太网标准:包括在1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作、802.3以太网帧格式、载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术、在一个冲突域中支持一个中继器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术。
  IEEE 802.3z千兆位以太网标准现在尚未全部完成,现以完成的有1000BASE-FX基于光缆的标准。1000BASE-T基于5类UTP双绞线的标准预计会在1998年中左右完成。
  ¨ 千兆位以太网技术
  千兆位以太网具有以太网的易移植、易治理特性,在处理新应用和新数据类型方面具有灵活性,它是在赢得了巨大成功的10M和100M IEEE802.3以太网标准的基础上的延伸,提供了1000Mbps的数据带宽。这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
  以太网标准IEEE802.3z
  1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作。
  802. 3以太网帧格式。
  载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术。
  在一个冲突域中支持一个中继器(Repeater)。
  10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术。
  多模光纤连接的最大距离为550米。
  单模光纤连接的最大距离为3000米。
  铜基连接距离最大为25米,并开发将基于5类无屏蔽双绞线的连接距离增至100 米的技术。
  可选的千兆位介质无关接口(GMII).
  基于光纤的全双工和半双工操作
  基于光纤的全双工和半双工操作现完成,基于UTP的全双工和半双工操作尚未完成。
  千兆位以太网支持一种新的全双工模式,用于交换机(SWITCH)和交换机、交换机和工作站的连接。
  半双工操作模式用于使用中继器(Reperter)和载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)访问技术的共享连接。
  基于不同传输介质的连接距离
  1000BASE-CX一种基于铜缆的标准,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为25米。
  1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆标准时,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为3000米。基于50微米或62.5微米多模光缆标准,使用8B/10B编码解码方式,传输距离为300到550米。
  1000BASE-SX基于780nm的Fibre Channel optics,使用8B/10B编码解码方式,
  使用50微米或62.5微米多模光缆,最大传输距离为300米到500米。
  1000BASE-T基于无屏蔽双绞线传输介质,使用1000BASE-T Copper PHY编码解码方式,传输距离为100米。