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1、毕 业 设 计 (论 文 )题目名称： 10G 以太网的应用研究 学 院： 计算机科学技术 专业年级： 学生姓名： 班级学号： 指导教师： 二一三 年 十二 月 二十五 日摘 要：以太网经受了时间的考验，已成为使用最为广泛的网络，它已不仅仅被应用于局域网，而且也被应用于城域网和广域网。10G 以太网是 IEEE 802.3 标准在速率和距离方面的自然演进。10G 以太网将以太网的已被证明的价值和经济性扩展到了城域网和广域网。由于 10G 以太网巨大的应用前景，逐渐被各种企业应用并推广。本文从 10G 以太网的特点，物理层接口以及使用的光纤材料入手，详细的介绍了这种新型的以太网技术。希望通过本文
2、的介绍，提高对这种新技术的认识。关键词：以太网；10G；应用前景Abstract: Ethernet has become the most widely used network through the stood test of time, it has not only been used in the LAN, but also be used in wide area network. 10G Ethernet is the natural evolution of IEEE 802.3 standard in rate and distance. 10G Ethernet has
3、been proved of its value and economic to the metropolitan area network and wide area network. Because the prospect of application of 10G Ethernet is big, enterprise gradually apply and promote that technology. This paper introduced the characters of 10G Ethernet physical layer interface, its fiber m
4、aterials. I hope through this paper to improve the understanding of this new technology.Key words: Ethernet; 10G; application prospect目 录1 引言 .12.国内外研究动态 .13 10G 以太网的主要特点 .34 10G 以太网的物理层 .45 10G 以太网使用的几种光纤媒体 .76 广域网接口子层 .77 10G 交换机 .88 10G 以太网的应用前景 .99 毕业设计总结 .10致 谢 .11参考文献 .111 引言随着我国信息化步骤的加快，大数据、云
5、计算、等热门技术的成功落地加速驱动了以太网交换机向 10G 发展，同时企业的信息应用也全面走向宽带化和融合化，在这一背景下，传统的实现简单连接和数据传输功能的以太网交换机已成为过去，纵观当前整个发展趋势，我们发现以太网交换机正朝着高速化、智能化的方向前进。今天，在企业网络中千兆为骨干、百兆到桌面的结构，将逐渐向 10G 为骨干、千兆到桌面的结构过渡。从而满足人们对快速以太网的需求，给人们带来超乎平常的体验。语音、视频和其他类型的大数据量数据信息都需要在逐渐融合的网络上频繁传输，IP 电话、视频会议、大容量数据库群等应用不仅使网络带宽的需求日益增长，同时也给现有的路由交换产品带来了新的考验。以网
6、真系统为例，网真是一种创新技术，能够通过网络将人员、位置和工作与生活中的事件互连在一起，提供面对面的独特体验，不过系统在使用中会产生连续的常量数据包，这将是目前网络中大多数路由器和交换机难以处理的。传统的路由交换设备已经不能满足现在网络应用的需求，用户对网络带宽和智能化的需求正在增加，而这些给高端网络设备的应用推广带来了机遇。今天，在企业及校园网络中，高校多媒体网络教学、数字图书馆、高清视频会议系统等应用不断展开，企业及校园的骨干网承受着不断升级的压力，从当初的快速以太网到后来的千兆网络，今天又将很快过渡到 10G 网络。利用 10GE 高速链路构建校园网、企业网的骨干链路和各分部与本部之间的
7、连接，可实现端到端的以太网访问，进而提高传输效率，为用户提供诸如多媒体业务、数据流内容、SAN 等服务。万兆以太网交换机具有高带宽、低时延、网络管理简易等特性，非常适用于企业及校园骨干网络的建设。2.国内外研究动态万兆以太网标准和规范比较繁多，在标准方面，有 2002 年的 IEEE 802.3ae，2004年的 IEEE 802.3ak，2006 年的 IEEE 802.3an、IEEE 802.3aq 和 2007 年的 IEEE 802.3ap;在规范方面，总共有 10 多个(是一比较庞大的家族，比千兆以太网的 9 个又多了许多)。在这 10 多个规范中，可以分为三类：一是基于光纤的局域
8、网万兆以太网规范，二是基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范，三是基于光纤的广域网万兆以太网规范。下面分别予以介绍。1.基于光纤的局域网万兆以太网规范就目前来说，用于局域网的基于光纤的万兆以太网规范有：10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR 和 10GBase-LX4 这六个规范。2.基于双绞线(或铜线)的局域网万兆以太网规范在 2002 年发布的几个万兆以太网规范中并没有支持铜线这种廉价传输介质的，但事实上，像双绞线这类铜线在局域网中的应用是最普遍的，不仅成本低，而且容易维护，所以在近几年就相继推出了多个基于双绞线(
9、6 类以上)的万兆以太网规范包括10GBase-CX4、10GBase-KX4、10GBase-KR、10GBase-T。3.基于光纤的广域网万兆以太网规范前面提到的 10GBase-SW、10GBase-LW、10GBase-EW 和 10GBase-ZW 规范都是应用于广域网的物理层规范，专为工作在 OC-192/STM-64 SDH/SONET 环境而设置，使用轻量的 SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)/SONET(Synchronous Optical Networking，同步光纤网络)帧，运行速率为 9.953Gb/s。它们所使用的光
10、纤类型和有效传输距离分别对应于前面介绍的 10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-ER 和10GBase-ZR 规范。在 10GBase-LX4 和 10GBase-CX4 规范中没有广域网物理层，因为以前的 SONET/SDH 标准都是工作在串行传输方式的，而 10GBase-LX4 和 10GBase-CX4 规范采用的是并行传输方式。3 10G 以太网的主要特点万兆位以太网定义在 IEEE 802.3ae 协议中，其数据传输速率达到百亿比特/秒。基于当今广泛应用的以太网技术，万兆位以太网提供了与各种以太网标准相似的有利特点。但同时它又具有相对以前几种以太网技术鲜明的特
11、点和优势，主要体现在以下几个方面。（1）物理层结构不同万兆位以太网是一种只采用全双工数据传输技术，其物理层（PHY）和 OSI 参考模型的第一层（物理层）一致，负责建立传输介质（光纤或铜线）和 MAC 层的连接。MAC 层相当于 OSI 参考模型的第二层（数据链路层） 。万兆位以太网标准的物理层分为两部分，分别为 LAN 物理层和 WAN 物理层。LAN 物理层提供了现在正广泛应用的以太网接口，传输速率为 10Gbps；WAN 物理层则提供了与 OC-192c 和 SDH VC-6-64c 相兼容的接口，传输速率为 9.58Gbps。与 SONET 不同的是，运行在 SONET 上的万兆位以太
12、网依然以异步方式工作。WIS（WAN 接口子层）将万兆位以太网流量映射到 SONET 的 STS-192c 帧中，通过调整数据包间的间距，使 OC-192c 的略低的数据传输率与万兆位以太网相匹配。（2）提供 5 种物理接口千兆位以太网的物理层每发送 8b 的数据要用 10b 组成编码数据段，网络带宽的利用率只有 80%；万兆以太网则每发送 64b 只用 66b 组成编码数据段，比特利用率达 97%。虽然这是牺牲了纠错位和恢复位而换取的。但万兆位以太网采用了更先进的纠错和恢复技术，确保数据传输的可靠性。万兆位以太网标准的物理层可进一步细分为 5 种具体的接口：1550nmLAN 接口、1310nm宽频波分复用（WWDM）LAN 接口、850nmLAN 接口、1550nmWAN 接口和 1310nmWAN 接口。每种接口都有其对应的
