1000Base-T 以太网的一个里程碑

2019-11-04 10:47:49

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供稿：网友

在近二十年中，以太网已经成为应用最广泛的连网技术。在发展过程中，以太网从简单的工作组互连技术，成长为整个园区互连及城域网互连的技术。同时，连网速度也从10M升级到100M、到现在的1000M。正是由于这些惊人的发展，使以太网成为今天多种多样网络应用的主要网络互连技术。

　　由于千兆以太网以前要以价格较贵的光纤为载体，因此没有得到广泛的推广。随着技术的发展，现已可以在铜缆上实现千兆以太网，即1000Base-T技术。它不仅提供了1000M的速度，同时延续了以太网平稳扩展的技术特点，达到了在现有的5类双绞线上以1000Mbps的速度传输100米的能力，成为以太网技术的又一个里程碑。

　　标准进展

　　1995年11月，IEEE802.3工作组决定委任一个高速研究组(HigherSpeedStudyGroup)，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。随后IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。

　　1000Base-T标准（IEEE802.ab）是现有的广泛应用的快速以太网的扩展，它定义了在现有的5类双绞线布线系统上实现高效益的千兆以太网互连的标准。该标准同时支持最新出现的EIA/TIACat5e布线系统标准。这样一来，所有运行快速以太网的双绞线系统均可平稳过渡到千兆以太网，来适应各种不同类型的、需要高带宽的应用系统。

　　IEEE802.3z千兆以太网标准在1998年6月通过，它规定的三种收发信机包括三种介质：1000Base-LX应用于已安装的单模光纤基础上，1000Base-SX应用于已安装的多模光纤基础上，1000Base-CX应用于已安装的在设备室内连接的平衡屏蔽铜缆基础上。1000Base-LX收发信机同时可以应用于已安装的多模光纤基础上，最长链路距离至少550米。

1000Base-T 以太网的一个里程碑（图一）

　　图1千兆以太网层次结构

　　IEEE标准委员会在1999年6月通过了1000Base-T标准。规定了在五类UTP线缆上运行1000M的标准。

　　应该说，1000Base-T标准并不是全新的标准，它是在赢得了巨大成功的10M和100MIEEE802.3以太网标准的基础上的延伸，它和以太网（10Mbps）有着相同的帧格式、全双工操作和流量控制。在半双工模式中，千兆位以太网也采用相同的GSMA/CD基本原理提供1000Mbps的数据带宽。但其良好的向下兼容性、可移植性及易治理性，使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。

　　技术原理

　　1000Base-T技术能在五类线上提供1000Mbps的传输带宽，而五类线是在LAN体系中最广泛采用的物理媒体。IEEE的标准化委员会在1999年6月正式批准1000Base-T成为一种以太网标准。它是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与1000Base-TX一样可以达到100米。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。与1000Base-LX、1000Base-SX和1000Base-CX网络介质不同，1000Base-T不支持8B/10B编码/译码方案，需要采用专门的更加先进的编码/译码机制。

　　如图1所示，1000Base-T是千兆以太网4个物理层之一，收发机制为千兆以太网的两个标准之一：IEEE802.3z或称1000Base-X和IEEE802.3ab或称1000Base-T。在1000Base-T之前的1000Base-X技术采用三种物理介质：单模光纤、多模光纤和25米的短距离屏蔽铜缆。由于目前的大多数布线系统是采用的5类双绞线，1000Base-T标准可支持在符合ANSI/TIA/EIA-568A（1995）标准的5类双绞线上运行千兆以太网。1000Base-T采用4对5类双绞线完成1000Mbps的数据传送，每一对双绞线传送250Mbps的数据流。

　　与1000Base-T相比，1000Base-TX采用两对双绞线，一收一发；由于采用4B/5B编码，为完成100Mbps的数据率，1000Base-TX采用125Mband的信号速率。1000Base-T采用了与1000Base-TX相同的125Mband的信号速率，但编码方式采用不同的方式：PAM-5（5LevelPulseAmplitudeModulation)，以达到250Mbps的数据率。如表1所示。

1000Base-T 以太网的一个里程碑（图二）

　　由于上述原因，1000Base-T与1000Base-TX兼容性较好，因此，很多1000Base-T接口产品具有10/100/1000M自适应能力。

　　技术应用

　　1000Base-T技术可以使企业网络迅速提高性能。1000BaseT技术本身就是以太网技术，它不需要改变以太网的工作机制（如：MAC层），也不需要改变数据报的格式。1000Base-T支持所有的Layer2、Layer3的网络服务，同时也对各种网络的应用具有很好的支持，如：高可靠性、QoS、安全策略、服务器负载均衡（SLB)等等。1000Base-T同样支持所有以太网Layer2的功能，如：802.1p、EtherChannel、Inter-Switchlink（ISL)、VLAN、802.1Q和spanningtree。

　　1000Base-T技术非常适用于以下三种应用（如图2所示）：

1000Base-T 以太网的一个里程碑（图三）

　　图21000Base-T应用

　　接入交换机到汇聚交换机互连

　　目前，从接入交换机到桌面计算机的连接已经从10M向100M过渡，为确保网络的性能，1000M的上联到汇聚交换机是需要的。1000Base-T可以以较高的性能价格比完成网络的升级。

　　数据中心服务器与交换机互连

　　目前，各种1000Base-T的网卡已经上市。1000Base-T将被大量用于数据中心的服务器与服务器交换机之间的互联。这是一种经济的、简单高效的组网方式。

　　接入交换机与桌面计算机互连

　　随着IntelPRO/1000系列网卡的出现，采用1000BaseT连接的工作或高性能的PC系统已经变得成熟。在不久的将来，高性能的桌面系统可以通过10/100或1000Base-T连接到网络，网络的骨干将由多条GE或10GE构成。

　　网络升级

　　假如你的布线设备符合五类或五类以上标准，就可以轻松地开始千兆铜缆网络升级。

　　首先需要升级主干交换设备。预备好新的千兆铜缆交换机，假如不考虑原来主干交换机中虚拟局域网（VLAN）等的相关设置，只需将双绞线从原来的主干交换机拔下来，插到新的千兆铜缆交换机相应的端口上就可以了。因为千兆铜缆交换机上的RJ-45端口都是10/100/1000Mbps自适应的，同样支持全双工传输模式。

　　然后，把上连到主干交换机的二级交换机更换成有1000Base-T上连端口或模块的交换机。当然，假如还要使用原来的以太网/快速以太网交换机，上连到主干交换机上的千兆铜缆端口，网络依然可以联通。

　　对交换机进行必要的升级后，下一步就是考虑提高服务器到主干网络的速度。很简单，给服务器加一块千兆铜缆网卡就可以了。这片网卡也是10/100/1000Mbps自适应的，支持全双工传输模式。

　　到这儿，升级工作就已经结束了，就可以享受千兆网络了。

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