以太網(wǎng)從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有25年的歷史，由于它成本低、可靠性高、安裝和維護相對簡單，因此大受人們歡迎。今天，以太網(wǎng)幾乎承擔(dān)了Internet上所有的通信任務(wù)。

隨著技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)速度的提高，萬兆（10G）以太網(wǎng)技術(shù)開始列入業(yè)界的議事日程。擬議中的萬兆以太網(wǎng)標準與早期的以太網(wǎng)標準之間存在巨大差別，特別是萬兆以太網(wǎng)只用光纖，并且只在全雙工模式下運行。這就是說，萬兆以太網(wǎng)將不再使用沖撞檢測協(xié)議。

萬兆以太網(wǎng)不會使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施投資變成明日黃花。它依舊是以太網(wǎng)標準，現(xiàn)有的各種以太網(wǎng)標準可以很方便地移植到未來的新標準中。萬兆標準開發(fā)特別工作組正在努力使萬兆以太網(wǎng)能夠與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)互通。此外，該工作組還在向新標準添加一些特別的技術(shù)，使以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包能夠在SONET中順利通行。

萬兆以太網(wǎng)標準計劃在2002年中期開始采用。由于在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)通信中，分組交換數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過語音通信量，占據(jù)了主導(dǎo)地位，因此，業(yè)界希望新的萬兆以太網(wǎng)標準能夠?qū)⒃瓉碇饕�用于語音通信的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)融合為一體。

在國際標準組織開放式系統(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IEEE 802.3以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制協(xié)議（MAC）、IEEE 802.3以太網(wǎng)幀格式以及IEEE 802.3最小和最大幀尺寸。

正如1000Base-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)展中的一個階段。但是，因為它是一種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)機屬于PMD，PCS由編碼器和一個并串轉(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)上增加了一個擴展特性集。這些PHY惟一的區(qū)別在PCS上。同時，PMD也有多種類型。

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（Ethernet Attachment Unit Interface）。“X”代表羅馬數(shù)字10，它意味著每秒萬兆(10Gbps)。XAUI被設(shè)計成一個接口擴展器，它擴展的接口就是XGMII（與介質(zhì)無關(guān)的萬兆接口）。XGMII是一個74位信號寬度的接口（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、芯片對芯片的應(yīng)用中，XAUI可用來代替或者擴展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：由于采用自發(fā)時鐘，所以產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）極��；具有強大的多位總線變形補償能力；可實現(xiàn)更遠距離的芯片對芯片的傳輸；具備較強的錯誤檢測和故障隔離功能；功耗低，能夠?qū)�XAUI輸入/輸出集成到CMOS中等。

許多零部件廠商都已經(jīng)宣布在自己的獨立芯片、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)標準是相同或相當(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，這一點可以確保萬兆互連技術(shù)能夠在健康有序的市場競爭中，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是標準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)的多個端口便可以實現(xiàn)MAC與光纖模塊之間的互連。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)線便可實現(xiàn)MAC與光纖模塊之間的連接。

相關(guān)物理介質(zhì)層（PMD）

IEEE 802.3ae 特別工作組已經(jīng)開發(fā)了一個標準草案，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。

為了達到特定的距離，特別工作組共選擇了4個PMD。其中，特別工作組選擇了1310納米串聯(lián)PMD來實現(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)方案來實現(xiàn)（或者超越）40公里的SMF目標。對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納米的PMD實現(xiàn)65米的傳輸目標。

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現(xiàn)300米的傳輸目標。

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，這也是目前性價比最高的解決方案。隨著時間的推移，預(yù)計LAN PHY將被用于純光纖交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，并且可以擴展到廣域網(wǎng)的范圍。然而，為了能與現(xiàn)有的廣域網(wǎng)兼容，萬兆以太網(wǎng)WAN PHY將會支持現(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（WAN PHY）與局域網(wǎng)物理層（LAN PHY）的區(qū)別在于廣域網(wǎng)接口子層（WIS）包含一個簡化的SONET/SDH 幀編制器。因為SONET OC-192/SDH STM-64的運行速率只有萬兆以太網(wǎng)的百分之幾，所以要想實施一個能夠與局域網(wǎng)物理層以10Gbps和諧工作的MAC也較為簡單；同樣，也可以以較為簡單的方式實施能夠與廣域網(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)物理層在實施過程中的成本，工作組沒有實現(xiàn)物理層與SONET/SDH波動、分層時鐘，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實現(xiàn)的高性價比連接。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)交換機可以附加至SONET/SDH和時分復(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)的計時和同步工作在每個字符的數(shù)據(jù)位流中進行，但是接收端的集線器、交換機或路由器可能會對數(shù)據(jù)進行重新計時和同步。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)時鐘，其目的是避免在傳送和接收設(shè)備之間出現(xiàn)時間錯亂。因為如果發(fā)生時間錯亂，網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的錯誤會增多，特別對于那些需要及時傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)來說，時間錯亂是最為致命的問題。

廣域網(wǎng)物理層將諸如交換機或路由器這樣的數(shù)據(jù)設(shè)備連入SONET/SDH或光纖網(wǎng)絡(luò)中。這樣便可以以最簡單的方式對以上網(wǎng)絡(luò)中的以太網(wǎng)進行擴展。因此，兩臺路由器在工作時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流量管理系統(tǒng)都是在連接兩臺路由器的擴展萬兆以太網(wǎng)鏈路中運行的。

為簡化擴展萬兆以太網(wǎng)鏈路的管理工作，廣域網(wǎng)物理層可以提供多種SONET/SDH管理信息，網(wǎng)絡(luò)管理員能夠像查看SONET/SDH鏈路一樣，查看以太廣域網(wǎng)物理層的信息。網(wǎng)絡(luò)管理員還可以利用SONET/SDH管理功能，在整個網(wǎng)絡(luò)中進行性能監(jiān)測和錯誤隔離操作，操作對象包括萬兆以太網(wǎng)廣域網(wǎng)鏈路。SONET/SDH管理信息是由廣域網(wǎng)接口子層（WIS）提供的，WIS的工作范圍介于局域網(wǎng)物理層的64B/66B PCS和串行PMD層之間。

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