《《局域网与城域网技术》chap.3高速以太网》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《局域网与城域网技术》chap.3高速以太网（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 高速以太网百/千/万兆位以太网1本章内容3.1 概述 3.2 快速以太网(FE) 3.3 千兆位以太网(GE) 3.4 万兆位以太网(10GE)2第三章知识点 冲突域与广播域 10/100/1000自适应如何完成 10GBASE-T能否采用5类UTP线缆 以太广域网和以太局域网之间，如何实 现速率匹配33.1 概述 快速以太网是一个转折点 工作模式向全双工转移 基本结构特性有较大变化10BASE-T100BASE-T1000BASE-T最小帧长(字节)6464520 最大UTP电缆(m)100100100最多中继数421 最大冲突直径(m)1855205200线路码曼彻斯特4B/5B8
2、B/6T或PAM55410BASE-T点到点链路 采用全双工传输模式，不会发生媒质的争用 问题，勿需安排因冲突而引起的重发。 理论上，帧长度的最小值限制也可以取消。 媒质使用效率可以提高，可用带宽得以倍增 。 唯一需要保留的是相继帧之间的时间间隔 (IFG：Inter-Frame Gap)。 5冲突域和MAC广播域AliceBob10BASE-5 冲突域=广播域10BASE-T 冲突域=广播域 HUB100BASE-T 冲突域 帧结帧结 束定界符是通过过MII上的带带外控制 信号传传送的，未加入帧结帧结 构中 13PCS，PMA，MDI PCS与物理传输媒质有关，为送出的码 元流定义编码的逻辑
3、过程、复用和同步 的逻辑过程，也对流出的数据规定码元 对位、解复用和解码等逻辑过程。 物理媒质联结(PMA)子层和媒质相关接 口(MDI)，与10Mbps的PMA和MDI相 似，并不是高速以太网特有的。14Auto-negotiation 自动协议商 为链路两端的NIC提供交换各自能力信 息的渠道，以便协商并选择双方都支持 的最合适的运行方式 采用带外操作方法，其中脉冲编码与 10BASE-T的链路完整性测量过程相兼 容 可保护已有投资，便于平稳升级153.2.2 快速以太网类型名称码速率(波特 )线路编码双绞线类型 全双工模式10BASE-T10M曼彻斯特3类(2对)以上支持100BASE-
4、TX125M4B/5B5类(2对)支持100BASE-T433M8B/6T3类(4对)以上不支持100BASE-T225MPAM553类(2对)以上支持100BASE-FX与100BASE-TX相比，具有几乎相同的特点16100BASE-X 支持2对5类双绞线的情况，也称为 100BASE-TX 支持2根光纤传输，也称为100BASE- FX 不同物理传输媒质对应于不同PMD子 层 w 100BASE-TX为TP-PMD w 100BASE-FX为Fiber-PMD 17100BASE-T4 要求3类双绞线缆装配了4对绞线对。 w 2对配置为半双工操作方式。 w 2对配置为单工方式，各自只为一
5、个方向进 行传输。 w 帧数据的传送既用到半双工线对，也用到 了单工线对。 8B6T：8位长二进制数映射到6个三进 制码元。18100BASE-T2 克服100BASE-T4在实际应用中的不利因素：w 不支持全双工； w 不能工作于2对绞线对上 双向双工基带传输：一对绞线对上同时在两 个方面上发送编码码元 链路两段NIC在环路定时上采用主从工作模 式 5级脉冲幅度调制(PAM：Pulse Amplitude Modulation) 19PAM55203.2.3 100BASE-X物理层协调子层逻辑链路控制(LLC) 媒质访问控制(MAC)物理编码子层(PCS) 物理媒质联结(PMA)子层 光纤
6、物理媒 质相关(PMD)双绞线物理媒 质相关(PMD) 光纤 MDI双绞线 MDI上层协议层CSMA/CD分层100BASE-XRJ45SC100BASE-TX100BASE-FX媒质无关接口(MII)21链路长度 采用5类UTP的链路长度最大为100米 采用半双工模式的光纤，从DTE到DTE的链 路长度不超过400米 采用全双工多模光纤时DTE到DTE的链路长 度可达2千米 部署2个中继器的网络跨度，即任意一对结点 间距离小于200米 采用光纤时，部署1个中继器的网络跨度约为 300米 22远端故障生成远端故障检测链路监测TXRXPMD xPMA载波侦听发送接收发送比特流接收比特流PCSTX
7、D TX_EN TX_ERRXD RX_DV RX_ER RX_CLKCRSTX_CLK COL发送中接收中MIItx_bits 4:0rx_bits 4:0载波检测rx_code-bitlink_statustx_code-bit故障中rx_nrzi-bittx_nrzi-bitsignal_statuslink_controlMDI发送接收carrier_status rxerror_status23PCS功能 包括数据的收发以及载波侦听 从PMA的编码流解析得到冲突检测信 号并经MII通告MAC子层 PCS经PMA和PMD收发的信号以码组 (code-groups)格式表征，而MII规定
8、的 数据则为半字节同步帧数据和带外控制 信号，因此PCS需要在这二种数据接口 之间起转换作用. 244B/5B编码 数据码组是4比特长的任意数据，来自 或送往MII，在PCS中透明 空码组的作用是为了维持时钟同步，它 产生或终止于PCS 控制码组成对出现，用于MAC帧定界 ，也产生或终止于PCS25码组值简化表示名MII半字节值说明 1 1 1 1 000 0 0 0数据码组 0 1 0 0 110 0 0 1数据码组 1 0 1 0 020 0 1 0数据码组 1 0 1 0 130 0 1 1数据码组 0 1 0 1 040 1 0 0数据码组 0 1 0 1 150 1 0 1数据码组
9、0 1 1 1 060 1 1 0数据码组 0 1 1 1 170 1 1 1数据码组 1 0 0 1 081 0 0 0数据码组 1 0 0 1 191 0 0 1数据码组 1 0 1 1 0A1 0 1 0数据码组 1 0 1 1 1B1 0 1 1数据码组 1 1 0 1 0C1 1 0 0数据码组 1 1 0 1 1D1 1 0 1数据码组 1 1 1 0 0E1 1 1 0数据码组 1 1 1 0 1F1 1 1 1数据码组 1 1 1 1 1I未定义空码组，填充流间空 1 1 0 0 0J0 1 0 1流开始分界，总与K成对出现 1 0 0 0 1K0 1 0 1流开始分界，总与J
10、成对出现 0 1 1 0 1T未定义流结束分界，总与R成对出现 0 0 1 1 1R未定义流结束分界，总与T成对出现26MAC 帧物理层数据流八位组的数目帧间间隔前导/SFDDASAlnLLC数据FCS100BASE-X SDU100BASE-X PDU每格为一对码组空码组SSDESD866246-15004=1227PMA PMA子层为PCS或中继器提供服务接口 为其客户提供额外的状态指示 PMA_TYPE.indicate PMA_UNITDATA.request PMA_UNITDATA.indicate PMA_CARRIER.indicate PMA_LINK.indicate PM
11、A_LINK.request PMA_RXERROR.indicate 28Fiber-PMD的SC连接器SC类型连接器光缆光输出光输入接插钮接入端 发送端插座面板接插钮槽293.2.4 MAC控制子层MAC控制子层MA_DATA.indicationMA_CONTROL.indicationMA_DATA.requestMA_CONTROL.request发送帧接收帧MACLLC30MAC控制帧格式目标地址源地址长度/类型MAC控制操作码MAC控制参数保留(发送零)6个八位组6个八位组2个八位组2个八位组(最小帧长-160)/8 个八位组0x8808 PAUSE PAUSE=0x0001 时
12、长 065535个计量单位，一个单位对应于512比特的传送时长313.2.5 10/100 Mbps自动协商 自动协商的信息被封装在一组脉冲中， 这组脉冲称为快速链路脉冲（FLP： Fast Link Pulse） w 间隔62.57s的单脉冲 10BASE-T的链路脉冲被命名为常规链路 脉冲（NLP：Normal Link Pulse）: w 168 ms 32FLP/NLP脉冲样式FLP突发脉冲序列NLP脉冲序列最多33个脉冲最多33个脉冲62.57s168 ms33发送脉冲序列及编码 1个FLP突发脉冲由33个脉冲位置 w 17个奇数号位置必须有一个链路脉冲用于 时钟信号的传送； w 1
13、6个偶数号位置脉冲表示数据信息：有脉 冲表示逻辑1，无脉冲表示逻辑0。 16个数据编码位构成一个“链路编码字 ”(Link Code Word)，由FLP突发脉冲 序列传送34FLP突发脉冲的编码示例 脉冲 位置1脉冲 位置2脉冲 位置3脉冲 位置4脉冲 位置5脉冲 位置6脉冲 位置7D0D21D101数据编码时钟脉冲35基本页 基本链路编码字称为基本页(base page) 选择器字段(5b) ，表示32种消息(取00001b) 技术能力字段(8b)，与选择器字段相关的支持能力 RF字段(D13)，向对端告知远端故障(Remote Fault) ACK字段(D14),通告对端已成功收到其链路
14、码字 后续页(NP:Next Page)字段,指明是否有附加链路码字S0S1S2S3S4A0A1A2A3A4A5A7A7RFACK选择器字段NPD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15技术能力字段36技术能力字段的比特分配 比特技术最低线缆类型A010BASE-T2对线的3类双绞线A110BASE-T全双工2对线的3类双绞线A2100BASE-TX2对线的5类双绞线A3100BASE-TX全双工2对线的5类双绞线A4100BASE-T44对线的3类双绞线A5全双工链路的PAUSE操作无A6全双工链路的不对称PUASE操 作无A7保留未用无373.3 千兆位以
15、太网 3.3.1 技术特点 w GbE vs ATMw 交换机技术 w 协议分层结构 w 协调子层和GMII 381. GbE vs ATM ATM目标定位于骨干, 以太网定位于本地 ATM以SDH作为主要的传输基础，以太网部 分采用了光纤传输技术 ATM接口丰富但过于复杂，以太网接口单一 易于升级和扩展 ATM带宽资源有效利用低但有QoS支持，以 太网不予考虑 趋势：ATM技术分摊到IP和以太网392. 交换技术 引入二/三层交换，实现VLAN，支持安 全配置、广播抑制、高效组播 性价比是IP路由器的816倍 部署范围可达数十千米 已构成LAN/MAN的骨干，也是企业内 部网的核心403.
16、协议分层结构MAC控制LLCMAC协调PCSPMACX-PMDSX-PMDLX-PMDT-PMDMDIMDIMDIMDIPCSPMAPMDMDIMDIPCSPMAPMD千兆中继器1000BASE- CX1000BASE- SX1000BASE- LX1000BASE-TPCSPMAGMIIGMII414. GMII 载波扩展(Carrier Extend)是一组特定 数据(缺省为0x0F) 给MAC子层提供了选择机会，以决定 是否要在一帧数据结束之后还保持一段 占用时间，或者是否要求在突发的相继 两帧之间增大间隔时间 423.3.2 1000BASE-X标准 链路配置1000BASE- CX1000BASE-SX (850nm)1000BASE-LX (1300nm)150 ST
