10GBASE-T技术白皮书20160718讲解
10GBASE-T 推广了数据中心的万兆应用
10GBASE-T10GBase-T 推广了数据中心的万兆应用作者：Carl G. Hansen, Intel Carrie Higbie, Siemon410 GbE 万兆以太网：应用驱动数据中心中为了减少IT成本而不断增长的虚拟化应用使得许多目前使用千兆以太网(1GbE)的管理员都在认真地考虑采用万兆以太网 (10GbE)来减少复杂性。
与虚拟相关的服务器合并对网络的I/O输入输出有着很大的影响力，因为此时把几个机器和其他背景服务如现场直播迁移、以太网网络联合到一个机器上了。
随着统一网络的趋势，可以使用单个以太网就能同时支持数据和存储，这就增加了对I/O的要求使得1GbE网络在数据中心中会成为瓶颈而增加复杂性。
因此需要重新考虑数据中心网络。
由于1GbE 连接可以支持单个流量，在高峰时需要支持多个流量就显得带宽不足。
这就需要多个1GbE的连接。
采用万兆以太网(10GbE)就可以解决这些网络问题，它能提供更多的带宽，并通过汇总多个千兆端口到一个万兆连接来简化网络基础设施。
数据中心管理员有多种10GbE 接口的选择，包括CX4，SFP+ 光纤，SFP+ DAC直连铜缆，和 10GBASE-T。
如今，绝大部分选择了 10GbE 光纤或者SFP+ DAC。
然而，这些接口的局限性阻止了它们在数据中心中被广泛采用。
光纤链路的成本太高，SFP+ DAC 又受7米的限制，因此需要一个完整的基础设施的升级。
CX4是个较早的技术，不能支持高密度。
对于10GBASE-T，以往大家的看法是要求的功耗太大，因此无法被广泛采用。
而这些问题已经得到了解决，最新的制造工艺可以极大地减少10GBASE-T的功耗和成本。
只有一个有成本效益的解决方案才能被广泛采用，这个解决方案必须能向下兼容，而且具有极大的灵活性可支持数据中心中绝大部分的交换机和服务器。
这本白皮书着重于那些促使选择10GbE的驱动性因素，以及10GBASE-T被广泛采用，包括在服务器底版中的采用的趋势。
10GBase-T实现双绞线梦想
10GBase-T实现双绞线梦想10GBase-Tont-family: 宋体; mso-bidi-font-family: 宋体">标准将把非屏蔽铜双绞线和其RJ-45连接器的方便性和熟悉性拓展到10Gbps领域。
6月，IEEE批准公布了802.3an-2006标准，也即所谓的10GBase-T。
这个标准文件描述了利用铜双绞线物理层（PHY）传输的10Gbps以太网设备。
虽然在这类线路上运行10G以太网曾经被认为是不可能的，但标准制定者依靠4项技术构件使10GBase-T变为现实：损耗消除、模拟到数字转换、线缆增强和编码改进。
消除回波与串音10GBase-T标准的开发工作从2002年开始，编写这项规范的IEEE任务小组认为，10GBase-T需要在6倍以上于1000Base-T的速度上，将内部线缆损耗消除提高1000倍左右。
与1000Base-T类似，10GBase-T同时在线路上双向传输。
因此，在接收到微弱的远端信号的同时，还会接收到回波和来自向线路另一端发射信号的发射机所形成的近端串音。
因此，来自整条线路的回波必须被消除。
此外，10GBase-T 需要加大噪音减少度，使它达到所要求的、显著的远端串音消除。
这个问题将通过新的基于平行变换的处理技术（类似于雷达处理中使用的技术）加以解决，新的消除和均衡组合方式，在合理的复杂度水平内执行所要求的处理。
信号转换与线缆增强模拟到数字转换器提出了另一个挑战。
10GBase-T需要至少以每秒8亿次的频率将信号数字化为大约10比特的精度。
10GBase-T采用了数字修正和并行化，还论证了在提供所需转换速度和精度的同时，消耗低信号数字功率的技术。
由于减少了收发器的噪音和线缆内的串音，系统中的主要噪音源变成了来自相邻线缆中的其他10GBase-T的串音。
线缆厂商与10GBase-T PHY专家之间开展了跨行业协作，最大限度地减少了铜线缆的外来串音特性。
10GBASE-T 以太网
白皮书 10GBASE-T（10 Gbps以太网）IEEE 802.3 10GBASE-T标准已经获得批准，对于参数的要求也都最终确定。
新标准的一项关键要求就是外部串扰。
无论是现有还是新安装的布线都应该测试该项特性。
只要链路为55 m或更短，目前安装的CAT 6和E类布线均有望达到外部串扰要求。
关于所有超过55 m的CAT 6和E 类链路是否都能真正支持10GBASE-T通讯，还存在很大争议。
增强型CAT 6或E 类布线在整个长达100 m的通道范围内均可满足外部串扰要求。
尽管各种屏蔽布线链路应该具有非常优异的外部串扰特性，但是众所周知，因安装不当屏蔽效果可能非常差，因此应该对这种类型的布线进行非常简化的抽样测试，以确认外部串扰特性。
外部串扰要求 (2)如何进行外部串扰测量 (2)满足IEEE802.3 10GBASE-T要求的测试方法 (4)Fluke Networks的外部串扰测试解决方案 (4)10GBASE-T（10 Gbps以太网）IEEE 802.3 10GBASE-T标准已经获得批准，对于参数的要求也都最终确定。
新标准的一项关键要求就是外部串扰。
无论是现有还是新安装的布线都应该测试该项特性。
只要链路为55 m或更短，目前安装的CAT 6和E类布线均有望达到外部串扰要求。
关于所有超过55 m的CAT 6和E类链路是否都能真正支持10GBASE-T通讯，还存在很大争议。
增强型CAT 6或E类布线在整个长达100 m的通道范围内均可满足外部串扰要求。
尽管各种屏蔽布线链路应该具有非常优异的外部串扰特性，但是众所周知，因安装不当屏蔽效果可能非常差，因此应该对这种类型的布线进行非常简化的抽样测试，以确认外部串扰特性。
Fluke Networks一向积极参与IEEE802.3an任务组的布线要求、ISO TR24750技术报告和TIA TSB-155的订制工作，从布线的角度支持IEEE802.3 10GBASE-T标准。
10G布线系统解决方案
护套层
室内多芯配线光缆
非金属加强构件
束状紧套光纤
DTT-GJ-12(OM3) 室内多模12芯圆形配线光缆
◎产品种类：2~12芯（OM3/OM4多模光纤）； ◎产品标准：YD/T 1258.4-2005 室内光缆系列 ； ◎产品性能：性能满足和优于上述标准的要求，柔 软、灵活、接续方便； ◎支持应用： 1000BASE-SX/LX 500m 10G BASE-SX/LX 300m
DTT-ODF-02 24口机架式光纤配线架
10GBASE10GBASE-T 综合布线系统解决方案
四、系统设计: 系统设计
4.3 管理子系统
＊应用于管理子系统中的光纤管理器件
DTT-OW-XXXX 光纤跳线
光纤跳线 ◎产品标准：EIA/TIA 568A、YD/T 1272 ◎产品性能：产品通过第三方认证，性能完全满足和优于上述标 准，低插入损耗、高回波衰减、抗环境变化，具有PC、UPC、APC 三种形式和SC、FC、ST等多种接口，光纤采用多模OM3/OM4或单模 G.652光纤。
DTT-W5-2100 100对110机架式跳线架
DTT-W5-3000 1U机架式理线架
1U 机架式理线架 依照19″标准机架设计，适用于配线架、跳线架及设备跳线的水平 或垂直方向的线缆管理。设计简洁，对于各种线缆提供灵活、有效和 安全的管理，使布线系统整洁美观。
10GBASE10GBASE-T 综合布线系统解决方案
四、系统设计: 系统设计
4.3 管理子系统
＊光纤管理器件 光纤配线架 ◎产品描述：实施对光缆的固定、光缆纤芯与尾纤的熔接、光路的 调配并提供测试端口、冗余光纤及尾纤的存储管理。具有多种规格， 可按用户要求提供不同容量、不同结构、不同熔纤的配线方式；统 一采用19英寸标准安装结构，具有与其它设备的兼容性；适用于不 同芯数的普通光缆、带状光缆与各种规格的光纤活动连接器的连接。 ◎使用条件：工作温度 （0~+40）、相对湿度不大于90%（+30时） 、大气压力70KPa~106KPa
10GBase-T铜缆应用的思考
综匕 所述， 目 前列 嘲 缆综合布线系 统还存在外部串扰、 距离限制和 其实 Ｃ ａ ｔ ． ６ Ａ的传输距离可达 １ ０ ０ ｍ ， 如果新建园区网络的没汁可以 能耗压力的 影响。 但是在数据中心场景中 还是有很高的成本优势的， 可以 在势 螺中 心中大规 蓝 Ｅ 用。 而在园区网骨干中目 前主要由 于距 离限制， 应 直接按照 Ｃ ａ ｔ ． ６ Ａ的 １ ０ ０ ｍ距离来设计。 很多因素决定 ６ 类系统能否支持 １ ０ Ｇ以太网日 。３ ７ ｍ以下的短距离 用还 很有 限。 参考文献 通道 ， 可以支持但不绝对保证； 任何大于 ３ ７ ｍ的通道都需测试线外串 扰； ［ １ ］ Ｈ ｅ ｎ ｉ ｆ ｅ ｃ ｕ ｓ Ｋ ｏ ｅ ｍ ａ ￣ 有关外部串 扰和 １ ０ Ｇ Ｂ ａ ｓ ｅ － Ｔ 的故事 ［ Ｉ Ｉ 智能建筑 但是实际上 ， 原有建设的 Ｃ ａ ｔ ６ 通常很难满足外部串扰的要求。 与城 市信 ． ￥ － ２ ０ ０ ４ ， ７ ： ８ ２ ＿ ８ ４ ２ ３万兆铜缆能耗压力依然较大 『 ２ １ Ｄ ａ ｎ Ｐ ａ ｙ ｅ ｒ 】 ｅ ， 任长宁． 线外 串 扰与 １ ０ Ｇ以 太网的发展 智能建筑与城 目 前在 ≥ 醴 暑 中一 建没中， 数据中 心能耗问题 孺 注。 目前市场上 主流 的 １ ０ Ｇ Ｂ Ａ Ｓ Ｅ — Ｔ的交换机均 为固化 ４ ８ 个 １ ０ Ｇ 市信 ． ￣ － ， ２ ０ ０ ７ ， １ １ － ． ６ ８ － ７ １ ．
题。 ３ ． １数据中心 蝴 ｊ
首先是数据中 心的建 设， 当选择了万 兆以上的布线系统后， 万兆串 扰 是可以克服和规避的， 而传输距离问题在数据中 心中通常不 ： 压力。 那 么， 高端口 密度下的没备成本和能耗成本之间的平衡就成了选择数据中
10Base-T与100Base-TX的区别知识讲解
10Base-T与100Base-TX的区别知识讲解10Base-T与100Base-TX的区别BASE前的数字表示网络的数据传输率，比如说：10BASE指数据传输率为10Mbps，1000BASE为1000MbpsBASE指基带传输，即未经过调制，不能复用的传输，与其对应的BROAD指宽带传输(多用于有线电视网)BASE后的字母或数字指的是传输介质，反应介质特点，比如说10BASE-T中的T指双绞线，10BASE-5指传输距离500米(即粗缆) IEEE标准共有以下几种:10BASE-5：粗缆。
最大传输距离500米，使用AUI连接器连接或使用收发器电缆和收发器(MAU)进行连接。
10BASE-2：细缆。
实际传输距离为185米，使用BNC连接器(T 型和N 型)。
10BASE-T：双绞线。
传输距离100米，使用RJ45连接器。
10BASE-F：光纤。
分为FP，FL，FB 三种链接类型，FP使用无源集线器连接，传输距离500米，FB使用有源连接器，传输距离3000米，FL 可以使用多个中继器，可以进一步延长器传输距离。
100BASE-TX：双绞线，使用两对非屏蔽双绞线或两对1类屏蔽双绞线连接，传输距离100米100BASE-T4：4对3类非屏蔽双绞线，传输距离100米100BASE-F：单模或多模光纤，传输距离2000米左右1000BASE-T：5类非屏蔽双绞线，传输距离100米1000BASE-CX：屏蔽类双绞线，传输距离25米1000BASE-LX：单模光纤，传输距离可达3000米1000BASE-SX：多模光纤，传输距离300米至550米1000base-x SFP表示千兆光口，SFP1000base-t 表示千兆电口10001BASE-X的含义是：1000只传输速率1000M，BASE是基带传输，X代表单模或多模光纤。
1000BASE-T：1000只传输速率1000M，BASE是基带传输，T 的含义是5类或者更高级UTP双绞线。
10Gbit_s以太网技术剖析
10Gbit /s 以太网技术剖析仲肇伟(华中科技大学,湖北武汉 430074)摘要:文章简述了10Gbit /s 以太网(10GbE )技术的发展、标准类型和参考模型;分析了IEEE 802.3ae 的主要特点、局域网物理层与广域网物理层的差异与适用范围;探讨了提高10GbE 应用可靠性的主要技术、标准化后的技术动态和发展前景.关键词:10Gbit /s 以太网;多协议标签交换;弹性分组环;城域环协议;虚拟交换冗余协议中图分类号:TN915 文献标识码:A 文章编号:1005-8788(2003)01-0028-04Analysis of 10GbE technologyZHONG Zhao -wei(Huazho ng U niv ersity o f Science and T echno log y ,Wuhan 430074,China )Abstract :T his paper outlined the techno logy development ,standard ty pes and reference mo ldel o f 10Gbit/s Ether net (10GbE),Analy sed m ain features of IEEE 802.3ae,the dif-ference betw een physical layer of LAN and that of WAN and their application spheres,dis-cussed the main technolo gies to enhance the application reliability of 10GbE ,the technical trends after its standardization ,and its developm ent prospects .Key words :10GbE;MPLS;RPR;M RP;VSRP 2002年6月,IEEE 802.3ae 作为10Gbit /s 以太网(10GbE)标准获得正式批准.随着IEEE 802.3ae 的发布,在以太网技术中第1次包括了在广域网(WAN )中应用的内容,“以太网等于局域网(LAN )”的概念也随之划上了句号.20世纪90年代以来,以太网传输速率平均每4年提高一个数量级;应用领域从LAN 向城域网(M AN )和WAN 扩展.近年来EFM (Ethernet in the Fir st Mile)的标准化进程迅速,预计在2003年9月正式批准“IEEE 802.3ah ”,以太网无处不在即将成为现实.1 10GbE 标准1.1 10GbE 标准的种类标准化的10GbE 标准分7种,分别称为10Gbit/s Base-SR/LR/ER/SW/LW/EW/LX4.其中,面向LAN 的有10Gbit /s Base -LX 4/SR /LR /ER 4种;面向WAN 的有10Gbit/s Base-SW/LW/EW 3种.不同类型标准之间的差异列于表1中.表1 10GbE 7种类型标准比较标准名称10Gbit /s Base -PHY数据速度Gbit /sP CS 传输速度G bit /s P M Dnm光纤类型传输距离L X 4L AN -P HY 108B /10B 3.125×41310W WD M M M F /SM F300m /10kmSR L AN -P HY 1064B/66B 10.3124850M M F 300m L R L AN -P HY 1064B/66B 10.31241310SM F 10km ER L AN -P HY 1064B/66B 10.31241550SM F 40km SW W A N -PHY 9.294264B /66B +W IS 9.95328850M M F 300m L W W A N -PHY 9.294264B/66B+W IS 9.953281310SM F 10km EW W A N -PHY9.294264B/66B+W IS9.953281550SM F40km 注:P HY 为物理层;P CS 为物理编码子层;P M D 为物理介质相关子层;L A N -PHY 为局域网物理层;WA N -P HY 为广域网物理层;W IS 为广域网接口子层收稿日期:2002-10-26作者简介:仲肇伟(1962-),男,山东济宁人,甘肃省电信公司高级工程师,目前在华中科技大学攻读在职硕士研究生.282003年 第1期(总第115期)光通信研究ST UDY ON OPT IC AL C OM M UNICAT ION S2003(Su m.No.115)1.2 10GbE参考模型10GbE的参考模型如图1所示.注:L L C为逻辑链路控制;M A C为介质访问控制;M DI为介质相关接口;PM A为物理介质连接子层;RS为协调子层;X GM II为与介质无关的10G bE接口.图1 10GbE参考模型 WAN-PHY是一种新技术,它借用了在电信网络中广泛应用的10Gbit/s SONET系统的帧结构,以低廉的成本将以太网应用推广到WAN中.这对主干网上快速增加的数据传输业务十分有利,在北美,75%以上的Internet信息量都要经过通信营运商SONET OC-192主干网传输.这并不是说不是WAN-PH Y就不能在WAN中应用,而是说可以直接与原有W AN的骨干网接续.1.3 LAN-PHY和WAN-PHY应用上的区别通常说来,LAN-PHY是面向LAN的,WAN-PHY是面向WAN的,但在实际上LA N-PHY并不是只适用于LAN,它也适用于M AN.10Gbit/s Base-LR/LX4传输距离能够达到10km,10Gbit/s Base-ER还能够达到40km.尽管在802.3ae标准中没有说明,但在实际应用中只要改变PMD,传输距离还能够进一步延长.千兆以太网(GbE)标准中,传输距离最远为5～10km,实际上设备供应商独自更改PM D已经使传输距离超过了150km.在重新规划网络的情况下,还能够用LAN-PH Y构建WAN.基于SONET OC-192的长途密集波分复用(DWDM)传输等场合,数字包封技术(前向纠错和控制信号一起打包)得到应用,而且已经作为IT U-T G.709光传送网(OT N)的一部分被标准化.近来,MAN应用的DW DM系统也在使用数字包封技术.10GbE和DWDM技术组合应用的情况下,从技术上讲LAN-PHY和前向纠错(FEC)组合应用是可行的,但是实现起来非常费事.这种情况下,特别需要W AN-PHY发挥其作用.2 提高10G bE可用性的技术随着以太网自身技术的发展,其可靠性得到了显著提高,但是,同PoS(Packet over SONET)技术相比,在可靠性和链路失效时的自愈能力方面仍然存在较大的差距.消除这种差距对服务提供商至关重要,10GbE速率高、应用范围广,解决可用性问题不容回避.现阶段增强以太网可用性的办法已经不只是依靠其自身的技术进步,还可以与多种其他技术融合或者组合应用.2.1 快速扩展生成树协议(RST P)与GbE一样,提高10GbE可用性应该用L2交换功能来解决.其一,扩展生成树协议(STP)可在出现故障时进行更快速度的倒换.设备供应商各显其能在L2交换中应用这种技术,而且这种技术已经作为IEEE802.1w RST P标准化.采用RSTP使故障复原时间改善到以秒为单位(数秒～数十秒),但是,这样的恢复速度仍然不能被电信营运商和客户所接受.2.2 城域环协议(M RP)和虚拟交换冗余协议(VSRP)RSTP技术实现链路自愈的速度较慢,现在不29仲肇伟: 10Gbit/s以太网技术剖析同厂商正在开发或者利用一些新技术,以便更好地支持10GbE 正常运行.例如使用M RP 和VSRP.M RP 提供瞬间故障检测、隔离和故障恢复,使得以太网在一个方向中断时,可以在50ms 内倒换到备用链路上.VSRP 是以RFC 2338标准的虚拟路由冗余协议(VRRP)为基础的协议,可以在第2层网络拓扑中提供类似SONET 的故障恢复时间,为整个或部分网络拓扑结构提供瞬间故障恢复.厂商各自独立开发的技术给不同厂商设备之间的互通带来限制,但是各厂商间的技术差异与竞争又为解决以太网可用性问题提供了更多选择,有力地促进了以太网技术的进步.2.3 弹性分组环(RPR)RPR 是满足电信营运商恢复时间小于50ms 要求的技术之一,目前正处在由IEEE 802.17工作组标准化的过程中.RPR 技术并不是以太网技术,而是一种新的M AC 技术,跟IEEE 802.3MAC 不同,RPR 的M AC 是IEEE 802.17定义的M AC ,但是2001年3月,802.17工作组发起动议,要求RPR M AC 支持SONET 、SDH 、GbE 和10GbE (IEEE 802.3)物理层,使802.17M AC 能够兼容现有其它基于IEEE 标准的PHY ,特别是由IEEE 802.3ae 工作组完成的工作.RPR 支持10GbE 的分层结构图中没有定义RPR M AC 的更上层,如果采用L2交换,以太网和RPR 能够在L 2接续,这样RPR 就可以用来提高以太网的可用性.RPR 保护技术可以有两种不同的应用形式,一种是在发现故障区域后,发送节点倒换发送数据流的方向,绕开故障区域;另一种是在发现故障区域后采取返回数据流的方式来避开故障区间.后一种方式简单,倒换时间短.图2所示为RPR 保护示意,当正常传输环路出现光纤断裂故障时,数据流折回,与原传输方向反向传输,并建立新的拓朴选择最短传输路径.这种保护方案实际上是上述两种RPR 保护方式的组合应用,体现出了RPR 保护的优点.图2 RPR 保护示意图2.4 多协议标签交换(MPLS )M PLS 有别于以太网的技术.组合应用MPLS 技术是提高10GbE 可用性的又一技术途径.利用M PLS 技术提高以太网可用性的讨论比较多,基本上都是在出现故障时加速重新选路、提高传输路径倒换速度.比如快速重选路由方式和热备份LSP (Label Sw itched Path )方式.快速重选路由方式,是在出现故障的情况下,按照预先确定好的迂回路由施行高速倒换.热备份LSP 方式是预先将多条路径编组,发生故障时在该组路径中高速选择迂回路由.这两种方式都在标准化之中,倒换时间不超过50ms.VPLS (Virtual Pr iv ate LAN Ser vice )受到了电信营运商的青睐,他们利用M PLS 网络提供L2VPN ,实现广域以太网服务.由于VPLS 成为在M PLS 网上仿真L2交换的技术,因此也作为一种提高以太网可用性的技术而备受关注.3 10GbE 发展动向与未来展望随着IEEE 802.3ae 的发布,依据标准生产的产品陆续应市.就目前而言,包括IEEE 802.3ae 正式发布之前的产品在内,在L 2/3交换设备中以LAN -PHY 的产品为主流,并且用于取代GbE 实现L2/3交换的更大容量连接.预计在下一步上市的10GbE 设备中,WAN-PHY 会实际应用,此外还将用在路由器和光传输等设备中.在路由器中将替代价格昂贵的OC-192Po S 接口.10GbE 的WAN -PHY 和OC-192PoS 并无互换性,可实现的功能方面也没有什么不同,但是使用10GbE 可以实现低成本.新开发在IEEE802.3ae 标准中没有包括但是方便应用的产品,如UNI -PHY 和XENPAK 等.U NI-PHY 是适应LAN-PHY 和WAN -PHY 两者的芯片组,通过设定即可以实现倒换功能.XEN-30光通信研究2003年 第1期 总第115期PAK定义了网络链路的结构、规则与功能,且完全符合10GbE标准.这样简化了建立10GbE系统与组件的过程.先行推出的产品尚未使用这些技术,当产品上应用这些技术之后,将给用户带来方便, 10GbE的应用也会更灵活.以太网技术将与SONET技术融合.10GbE的WAN-PH Y在目前是以低廉的成本把以太网扩展到WAM的有效选择.但是,10GbE WAN-PHY只不过是把以太网推广至WAN的第1步.从光传输的角度来看,以太网技术和同步光传输技术正在走向融合.通用成帧过程(GFP)的应用就是具体体现. GFP可以看做是一种Ethernet over SONET技术.应用GFP技术,就可以在标准的SONET/SDH网络上高效地传送包括以太网、FC(Fibr e Channel)、ESCON(Enter prise Systems Co nnection)和数字视频广播(DVB)在内的任何数据,而且能够不降低服务质量、不浪费带宽.具体地说,通过组合应用VC (Virtual Co ncatenation)和LCAS(Link Capacity Adjustm ent Schem e)技术,不仅可实现以太网在SON ET上的传送,而且还能按照不同的数据动态分配相应的带宽.GFP也可望应用于下一代M PLS-GM PLS技术,RPR也将采用GFP作为其PHY.以太网技术在接入网中的应用即将标准化. EFM是连接LA N和M AN的以太网接入技术, IEEE802.3ah EFM任务组已完成了作为EFM规范基础的技术标准方案,预计2003年9月获得正式批准.EFM标准化之后,端到端的以太网技术就齐全了,EFM对于实现以太网无处不在具有重要意义,也是加速10GbE推广应用的重要环节.进一步降低10GbE设备成本.目前10GbE应用比预期的缓慢,与其经济性能密切相关.尽管10GbE比同等速率的SONET系统具有明显的经济优势,却不好与10个GbE相比.尤其是以低成本实现接入线路的宽带化之后,对实现低成本的10GbE主干网的要求将会更高.实现远距离传输.以太网产品厂家为了促进10GbE产品的应用,正开发适应远距离传输的产品,目前已有厂家推出传输距离为150km的产品.10GbE在以太网市场中占有重要位置,其应用将稳步增长,图3所示为对10GbE产品增长情况的预测.基于10GbE的速率升级-100GbE或者40GbE.近10余年以太网发展迅速,传输速度大致图3 10GbE产品增长预测每4年提高10倍.以10GbE为基础的以太网升级速率尚无定论,可能是100GbE或者是40GbE.有的以太网产品供应商认为,虽然40GbE可以保持与40Gbit/s SONET系统接轨,但是从以太网发展的角度看,100GbE的吸引力更大.按IEEE802.3标准化的规律,预计2006年以后才可能实现这种更高速率的标准化.4 结束语技术经济上的优势使以太网成为发展最为迅速的技术之一.10GbE刚刚开始应用,而更高速率以太网的研究工作已经起步,以太网承载于SON ET OC-768、SONET OC-1536的方式也在开始探索.业界无不关注以太网的发展.参考文献:[1] 近藤卓司.10 !∀#—∃%!∀大解剖[DB/OL].http://w w w.atm arkit.co.jp/fnetw ork/tokusyuu/1310gbe/10g be01.htm l,2002-07.[2] M annix O'Connor.The Ethernet physicallay er as used in resilient packet ring system sv ersion9.0.[DB/OL].http://w w w.10gea.o rg,2002-04.[3] 近藤卓司.M AN&登场∋光亻云送技彳术示&进化10Gbit/s#—∃%!∀[DB/OL].http://w w w.atmarkit.co.jp/fnetw ork/tokusy uu/12m an/man01.html,2002-06. [4] 日经BP社.“最后一公里联盟”完成EFM的技术标准方案[DB/OL].http://w ww.chi-nateleco /new s/02/200207/010*******.htm l,2002-07.31仲肇伟: 10Gbit/s以太网技术剖析。
10GBase-T一致性测试技术要点
10GBase-T 一致性测试技术要点以太网是个人电脑和消费电子非常重要的外围通讯接口。
随着新一代以太网协议10GBASE-T的登场，在传输速度大幅提升的同时，对测试测量也带来了新的挑战。
本文将重点介绍10GBASE-T以太网一致性测试面临的新的挑战以及相应的测量方案。
IEEE组织于2006年推出802.3an协议，即10GBASE-T以太网协议。
该协议定义了基于RJ-45接口和双绞线传输介质的10Gbps以太网传输速率，与千兆网相比，速率提高了10倍。
经历了三年的技术储备和市场酝酿，10GBASE-T以太网相关产品在2009年开始面世。
在可以预见的未来几年内，10GBASE-T以太网将逐步取代千兆网成为市场的主流。
10GBASE-T以太网简介以太网协议发展至今已历经四代，从最早的10BASE-T到100BASE-T，再到目前市场主流的1000BASE-T，再到方兴未艾的10GBASE-T，每次更新换代都是以10倍的速率在刷新，并且都是向下兼容。
10GBASE-T沿用以太网规范，仍然采用RJ-45接口作为连接器，采用四对双绞线作为传输介质。
每对线的传输速率为2.5Gbps，最远传输距离可达100m。
对于所有认可的传输距离和传输介质，可以达到10E-12的BER(误码率)。
10GBASE-T 采用PAM16(16级脉冲幅度调制)方式，每个脉冲幅度(称为字符Symbol)可以表征3.125bit的信息。
因而每对传输线的实际传输率仅为800M Symbol /秒，大大降低了对传输链路带宽的要求，增加了有效传输距离，对测试仪器的要求也相应地变得宽松。
一致性测试的挑战测试上10GBASE-T的复杂程度比之前的以太网协议都高。
传统的以太网测试一般分为幅度域测试、时间相关测试、失真测试、回波损耗测试四块。
对于幅度域测试而言，10GBASE-T 测试的难点来源于PAM16的调制方式。
16级脉冲幅度的复杂性使得常用的眼图测试(如100BASE-T)和模板测试(如1000BASE-T)都难以实现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
IEEE Std 802.3an™-20061摘要本文档描述了10GBASE-T基本原理，并且介绍10GBASE-T PMA层与PCS层的相关技术及10GBASE-T自动协商原理，详细描述了10GBASE-T物理层电气一致性测试原理，方法及步骤。
2关键词10GBASE-T，PMA层，PCS层，自动协商，物理层电气一致性测试3概述3.110GBASE-T技术目标支持自动协商，以全双工基带的传输方式在至少100m长度的4对线缆上传输满足IEEE 802.3标准的帧，要求BER<=10e-12，同时满足CISPR/FCC Class A EMC要求（商业或工业使用）；3.2OSI参考模型与IEEE 802.3 CSMA/CD局域网模型说明：●10GBASE-T PHY组件由10GBASE-T PCS, 10GBASE-T PMA, 10GBASE-T AN和10GBASE-TMDI组成；●PCS子层使用了LDPC前向纠错和多位PAM16编码；●PMA子层在8芯4线对的Cat6A双绞线上实现4路捆绑的同时收发功能；●AN功能将自动协商延伸到万兆；●MDI接口使用扩展6类RJ45连接器，在高性能扩展6类线上可以传输100m距离；TransmitterReceiverSelf-synchronizing scrambler - Provides clock transitions, and a statistically random power spectrum for EMI control, equalizer convergence, etc.DSQ 128 coding - The 10GBASE-T standard uses a synthetic 2-dimensional 128 DSQ (Double SQuare) constellation, which conveys 7 bits per symbol.LDPC (Low Density Parity Check) block codes – Block codes are one of two kinds of error correcting codes that can be used to approach the Shannon capacity of a channel.Tomlinson-Harashima Precoding (THP) - The 10GBASE-T standard calls for the use of THP, which is a scheme in which the equalizer for the channel is placed in the transmitter theoretically allowing the receiver to see “perfect”symbols. Training is accomplished during the initialization phase of the link.3.3操作概述10GBASE-T PHY实现的技术方案非常复杂，IEEE 802.3an标准将10GBASE-T的运行概述如下：●10GBASE-T PHY组件在四线对平衡型布缆上采用全双工基带传输；●每个线对上双向同时以2500Mb/s传输，4线对捆绑达到10Gb/s的速率；●每个线对的调制速率为800MBd(波特，或symb/s),调制方式为PAM16（基带16电平脉冲幅度调制）；●两个连续传输的PAM16信号作为一个二维(2D)符号，选自一个极大化2D符号分离的特点128点星座，即DSQ128(双矩形)星座；4bit(㏒2 16)形成一个16级的脉冲幅度调制信号，每个16级PAM值作为一个PAM16符号，一对PAM16符号组成1个二维(2D)编码，从而形成256（16×16）个正交值的星座，从16×16矩阵中精减交叉的点形成128个2D符号，最终的DSQ128星座如下图，(在二维上使用值：-15, -13, -11, -9, -7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7, +9, +11, +13, +15)；Figure: DSQ128 Constellation与传统16x16的正交阵列相比，相邻DSQ128编码的距离增加了√2倍，这提高了3dB的信噪比，从而可以有效减少误码率(BER);●链路启动后连续发送PHY帧（512个DSQ128符号），DSQ128符号由7比特(㏒2 128)标签确定，标签由3个未编码比特加上4个LDPC编码比特构成（PCS层）；Figure: DSQ128 Code block with LDPC (1723, 2048)●一个PHY帧的512个DSQ128符号作为4×256的PAM16符号在四线对上传输，数据和控制符统一成帧，在链路启动后连续传输；●编码速率为3.125信息位/符号，信息位包括以太网数据与控制符，以及辅助信道的比特；当计算10GBASE-T系统数据吞吐量时，需要考虑成帧和代码块的开销：A.4bit编码数据：由于增加了325个检验bit，最终形成2048 LDPC编码块，实际编码数据降为1723/2048=3.3652 bitB.3bit未编码数据：无额外开销；C.因此每个DSQ128符号的平均数据bit是3+3.3652=6.3652bitD.由于两个PAM16符号形成1个DSQ128符号，因此PAM16符号的平均数据bit减半为6.3652bit/2=3.1826 bitsE.增加物理层64B/65B块编码，帧同步和CRC的开销，最终PAM16符号的平均bit数减为3.125 bits，计算过程如下：XGMII输入50个64bit，即64*50=3200 bits，经过64B/65B编码，扰码，增加1bit辅助位和8bit CRC，输出50*65+8+1=3259 bits，效率为3200/3259=0.9819；即3.1826*0.9819=3.12498；●10GBASE-T的数据吞吐量：800MBd(调制率) ×3.125bit/symb(编码率) ×4（线对）= 10Gbit/s(四路捆绑传输总速率) 1000BASE-T：125MBd×2bit/symb×4=1Gbit/s●以太网标准化组织（IEEE 802.3）与线缆标准化组织（TIA TR42）合作第一次协调了网络接口标准(10GBASE-T)与线缆标准(Cat6A,Category 6 Augmented)的制订，EIA/TIA 568B.2-10标准是定义扩展6类双绞线Cat6A的规范；术语组件/通道：●扩展6类线的有效带宽扩展到了500MHz，但在6类线有效带宽的250MHz以内的指标值与6类线原有的保持一致；PAM16符号率是800 MSymbols/秒（800Mbaud），根据奈奎斯特采用原理，要求基带频率为400 MHz的信号，在实际实现过程中PAM编码一般要求10~15%的余量要求，因此10GBASE-T线缆的带宽被规定到至少500MHz，从而为信号传输提供适当的余量；●10GBASE-T规范继承100BASE-T2和1000BASE-T的技术思路，主要包括：A.采用混合与抵消，在双绞线上实现全双工运行；B.多线对(2对或4对)捆绑传输已达到要求的速率；C.采用多维PAM调制，实现双绞线上的基带传输；D.调制编码合一，采用FEC纠错；1000Base-T 10GBase-T传输方式全双工带回声抑制全双工带回声抑制调制技术5级脉冲调幅技术16级脉冲调幅技术码元比特率 2 bit/码元 3.125bit/码元码元传输率125M/秒*线对800M/秒*线对工作带宽要求80MHz 417Mhz信道编码4D 8-state网格编码(trellis 编码）128-DSQ+LDPC（2048，1723）THP 预编码FEXT干扰推荐使用FEXT干扰消除必须使用FEXT干扰消除双绞线接口以太网对比410GBase-T Physical Coding Sublayer（PCS ）4.1PCS功能发送1. XAUI/XFI接口；2. 扰码，成帧-》Sum bits: 1+65*50+8=3259=512*3(uncoded)+1723(coded)3. LDPC编码-》add 325 parity bits to blocks of 1723 data bits.c=xGG : the code generator matrixx : 1723-bit input vector;c ：2048 output code vector;[c0 c1 (2043)[x0 x1 ... x1772]325个校验位是用来保护每个1723位编码数据块的完整性，从而形成一个2048位的LDPC码字。
total encoded PHY frame size:3584 bits = 512*3(uncoded)+1723(coded)+ 325512 7-bit DSQ128 symbol-- 作为4*256的PAM16符号在四线对上传输；Each 7-bit DSQ128 symbol maps to a single point in a two-dimensional symbol constellation;Tomlinson-Harashima Precoder(THP)：A precoding technique for intersymbol interference mitigation. (See IEEE 802.3 Clause 55.)similar in structure to a decision feedback receiver(DFE),but is used in the transmitter rather than receiver.The coefficient valuse for the THP are determined as part of the link start-up sequence and remain fixed during data transfer.4.2PCS接收功能Frame and block synchronizationPCS descramblerCRC8 receive function4.3噪音环境a) Echo / echo cancellationb) Near-end crosstalk / NEXT cancellationc) Far-end crosstalk / cross coupled equalizersd) Intersymbol interference / Tomlinson Harashima Precodinge) Noise from non-idealities in the duplex channel, transmitter, and receivers / variety of PMA electrical specificationsf) Noise coupled between link segments / the alien crosstalk is specified in 55.7.3g) The background noise for 10GBASE-T is expected not to exceed -150 dBm/Hz / the value was assumed for determining the minimum SNR数字信号处理可以移除的噪音包括：A.Near End Crosstalk (NEXT)：B.Far End Crosstalk (FEXT)C.EchoD.Inter symbol interference数字信号处理不能删除的来源不明的噪音，如相邻的信令端口或背景噪音，背景噪声指信号传输的无线服务，如电视信号，无线以太网或手机（Marvell方案有现场演示过，没有问题）。