Lucas0413

学习笔记

以太网物理层协议

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以太网物理层协议


                Reconciliation Sublayer (RS): 
                        协调子层。汇聚功能,使不同介质类型对MAC子层透明

                Medium Independent Interface (MII): 
                        介质无关接口。提供公共接口,屏蔽这些物理层的不同细节

                Physical Coding Sublayer (PCS): 
                        物理编码子层。编码/解码

                Physical Medium Attachment sublayer (PMA): 
                        物理介质连接子层。执行并串/串并转换

                Physical Medium Dependent sublayer (PMD): 
                        物理介质相关子层。信号转换到特定介质上或反向转换

                Medium Dependent Interface (MDI): 
                        介质相关接口。到传输介质的接口


1. IEEE 802.3u Fast Ethernet

1.1 100Base-TX

        支持全双工模式。使用的是两对抗阻为100Ω的5类非屏蔽双绞线(UTP),最大传输距离是100m。用线对 1/2(发送), 3/6(接收)。使用RJ-45连接器。
        PCS子层使用4b/5b编码方式,信号频率为125MHz。
        PMD子中使用MLT-3(多电平传输-3)编码:若数据为“1”,则从当前电平到下一电平跳变。例如:11111=> +1,0,-1,0,+1,若数据为“0”,则不跳变。

1.2 100Base-FX

        支持全双工模式。使用的是两股光纤,其中一股用于发送数据,另一股用于接收数据。可用单模光纤或者多模光纤。使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。
        采用4b/5b-NRZI方案,信号频率为125MHz。

1.3 100Base-T4

        使用四对3类非屏蔽双绞线,最大传送距离是100m。站点发送使用三对线 1/2, 4/5,7/8来发送数据,使用一对线3/6来检测冲突;站点接收数据时,使用三对线 3/6, 7/8, 4/5接收数据。使用RJ-45连接器。不能进行全双工操作。
        100BASE-T4的信号采用8b/6T的编码方式,每一个8位组映象为6位三元符号组,由于字码包含 6 个符号,而每一个符号有 3 种电位 (+, 0, -), 因此所有可用的字码有 729 个(3^6 = 729), 但是要代表所有 8 位元的组合只要 256 种字码即可 (2^8 = 256)。然后轮流在三个输出线对上发送输出,每个线对上波特率25Mbaud,因为25Mbaud÷6/8=33.333Mbps,所以总传输率100Mbps。


2. Gigabit Ethernet

    千兆以太网的标准包括的IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab。
    IEEE 802.3z标准中包括1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-CX,三种统称为1000Base-X子系列。
    IEEE 802.3ab标准中包括1000Base-T。
    另外在工业应用中,尽管有些规范并没有正式以标准形式对外发布(或者不是由IEEE发布的),但却实实在在有广泛的应用。如1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10、1000Base-BX10、1000Base-TX这五种规范。

2.1 1000Base-SX

        使用短波激光作为信号源,工作波长为850nm。使用芯径为50μm及62.5μm的多模光纤,传输距离分别为260m和525m,适用于建筑物中同一层的短距离主干网。使用SC型连接器。

        采用8b/10b编码方式。运行信号速率为 1250 Mbaud.

2.2 1000Base-LX

        使用长波激光作为信号源,工作波长为1310nm。使用芯径为50μm及62.5μm的多模光线和芯径为9μm单模光纤,传输距离分别为525m、550m和3000m,主要用于校园主干网。使用SC型连接器。

        采用8b/10b编码方式。运行信号速率为 1250 Mbaud.

2.3 1000Base-CX

        使用150Ω平衡屏蔽双绞线(STP),采用8b/10b编码方式,传输速率为1.25Gbps,传输距离为25m,使用9芯D型连接器连接电缆。主要用于集群设备的连接,如一个交换机房内的设备互连。

2.4 1000Base-T

        可以采用5类、超5类、6类或者7类非平衡屏蔽双绞线(UTP)作为传输介质,最长有效距离与100BASE-TX一样可以达到100m。
    用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。
    主要用于结构化布线中同一层建筑的通信,从而可以利用以太网或快速以太网已铺设的UTP电缆。
    • 四对线全都使用,双向传输(全双工)
    • 网络设备需要串扰/回声消除技术 
    • 超5类及更高的布线系统都可以支持 
    • 编码方式PAM-5,每个信号电平代表2比特

            

    • 与100Base-Tx信号频率相同125MHz 
    • 每对线支持250Mbps的数据速率(每个方向)

2.5 1000Base-ZX

        SFP模块,单模, LC接口, 波长1550nm,传输距离70KM-80KM。

        采用8b/10b编码方式。运行信号速率为 1250 Mbaud。

2.6 1000Base-LH

        这是一个非标准规范,但是在工业中已被广为接受为事实上的千兆以太网规范。

        1000Base-LH采用的是波长为1300nm或者1310nm的单模或者多模长波光纤。它类似于1000Base-LX规范,但在单模优质光纤中的最长有效传输距离可达10km,并且可以与1000Base-LX网络保持兼容。

2.7 1000Base-LX10

        这是一个非标准规范,但是在工业中已被广为接受为事实上的千兆以太网规范。

        1000Base-LX10采用的是波长为1310nm的单模长波光纤。最长有效传输距离可达10km。

2.8 1000Base-BX10

        这是一个非标准规范,但是在工业中已被广为接受为事实上的千兆以太网规范。

        1000Base-BX10的两根光纤所采用的传输介质类型是不同的:下行方向(从网络中心到外部)采用的是波长为1490nm的单模超长波光纤,上行方向则是采用1310nm的单模长波光纤。最长有效距离为10km。

2.9 1000Base-TX

        它不是由IEEE制定的,而是由TIA/EIA于1995年发布的,对应的标准号为TIA/EIA-854。
        尽管1000Base-TX也是基于四对双绞线,却采用快速以太网中与100Base-TX标准类似的传输机制,是以两对线发送,两对线接收(类似于100Base-TX的一对线发送,一对线接收)。由于每对线缆本身不进行双向的传输,线缆之间的串扰就大大降低。这种技术对网络的接口要求比较低,不需要非常复杂的电路设计,降低了网络接口的成本。但由于使用线缆的效率降低了(两对线收,两对线发),要达到1000Mb/s的传输速率,要求带宽就超过100MHz,也就是说在5类和超5类的系统中不能支持该类型的网络,一定需要6类或者7类双绞线系统的支持。


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