跨千兆越萬兆 十萬兆以太網(wǎng)離你有多遠?

　    IEEE旗下的一個特別研究組在近期確定了下一代以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，100Gbps以太網(wǎng)將比目前最快的10Gbps以太網(wǎng)速度快10倍。此消息一出，群情振奮者有之，懷疑觀望者亦有之，以太網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)歷以太網(wǎng)（10Mbps）、快速以太網(wǎng)（100Mbps）、千兆以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)4個階段，100Gbps（十萬兆）以太網(wǎng)到底離我們有多遠呢？大家知道，從計算機與網(wǎng)絡(luò)誕生的那一刻起，其對速度的追求就從未停息過。802.3標準家族是以太網(wǎng)最為核心的內(nèi)容所系，在高速以太網(wǎng)中，目前應(yīng)用最主流的還是千兆標準。1998年7月，千兆以太網(wǎng)標準802.3z發(fā)布，光纖千兆位以太網(wǎng)標準（LX和SX）和短距離銅線傳輸千兆位以太網(wǎng)標準（CX），即IEEE 802.3z廣泛支持光纖實現(xiàn)方案。1999年，802.3ab定義的在5類線的基礎(chǔ)上運行千兆以太網(wǎng)的物理層1000BASE-T標準面世，1000BASE-T可五類線上提供1000Mbps的傳輸帶寬。   

　　◆ 802.3ae萬兆光纖標準   

　　10G以太網(wǎng)標準中有3種類型：①IEEE 802.3ae，定義了在光纖上傳輸10G以太網(wǎng)的標準，傳輸距離從300米到40公里。②IEEE 802.3ak，定義了在對稱銅纜上運行10G以太網(wǎng)的標準，傳輸距離小于15米，適用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器之間的連接應(yīng)用。③IEEE 802.3an，定義了基于雙絞線作為媒質(zhì)的10G以太網(wǎng)標準，希望傳輸距離至少達到100米，該標準今年已被正式通過。

　　802.3ae在2002年6月通過，即10Gbit/s以太網(wǎng)，又稱萬兆以太網(wǎng)，它包括了10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-LX4三種物理接口標準。10G以太網(wǎng)的優(yōu)點在于保留了802.3以太網(wǎng)媒體訪問控制（MAC）協(xié)議，保持以太網(wǎng)的幀格式不變。只工作在全雙工模式；增加了廣域網(wǎng)接口子層（WIS），可實現(xiàn)與SDH的無縫連接。   

　　在物理層，802.3ae大體上可以分為兩種類型，一種是與傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接速率為10Gbps的局域網(wǎng)PHY，另一種為連接SDH/SONET速率為9.58464Gbps的WAN PHY。在數(shù)據(jù)鏈路層，802.3ae繼承了802.3以太網(wǎng)的幀格式及最大/最小幀長度，支持多層星型連接、點到點連接及上述拓撲的組合，充分保證已有應(yīng)用的兼容性。   

　　10GBASE-SR、10GBASE-LR和10GBASE-ER的物理編碼子層（PCS）使用了效率較高的64B/66B編碼，在線路上傳輸?shù)乃俾适?0.3Gb/s。10GBASE-SR使用850nm的激光器，在多模光纖上的傳輸距離是300米；10GBASE-LR和10GBASE-ER分別使用1310nm和1550nm的激光器，在單模光纖上的傳輸距離分別是10公里和40公里，適用于城域范圍內(nèi)的傳輸，是目前的主流應(yīng)用。

　　◆ 802.3ak/an萬兆銅纜標準   

　　萬兆銅纜的標準有兩個，即IEEE 802.3ak（即10GBase-CX4標準）和IEEE 802.3an（10GBase-T）。802.3ak是在同軸銅纜上實現(xiàn)萬兆以太網(wǎng)傳輸，已于2004年3月獲得了批準，但傳輸距離被限制在15米之內(nèi)。802.3an是在雙絞線銅纜上實現(xiàn)萬兆以太網(wǎng)，同樣有屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線之分。這兩種銅纜標準中，更值得關(guān)注的當(dāng)然是802.3an。

　　10GBase-T讓6類雙絞線涅磐

　　2003年11月，IEEE成立了IEEE 802.3an工作組，它的任務(wù)是對新型物理層（PHY）進行技術(shù)開發(fā)，PHY定義的操作傳輸速度為萬兆位/秒，該操作的全雙工通道以八芯布線為基礎(chǔ)，而且每條線對同時在兩個方向的傳輸速度都可以達到205千兆位/秒。2004年7月發(fā)布了IEEE 802.3an的第一份草案，它為標準提供了路線圖及目標。10GBase-T的目標是：10位誤差率（BER）；在100米長的F級布線（7類）上數(shù)據(jù)傳輸速度達到萬兆位/秒；在55到100米長的E級布線（6類）上數(shù)據(jù)傳輸速度到達萬兆位/秒。   

　　要想6類布線支持10GBase-T所遇到的主要挑戰(zhàn)是“外部串?dāng)_”，即由鄰近干擾電纜中的線會對其它電纜造成數(shù)據(jù)干擾。TIA 568-B.2-10的目前工作副本描述了新的增強型6類UTP布線，用以支持10GBase-T并使傳輸距離達到100米。測試表明，10G以太網(wǎng)需要至少500MHz的線性傳輸性能，大多數(shù)的增強五類電纜只有150MHz或250MHz。六類雖沒有被強制其性能達到500MHz，但對于高帶寬傳輸是更好的媒質(zhì)，許多制造商提供的六類電纜標稱600MHz，已可達到10GBase-T所能提供的更高的性能。

　　在幾經(jīng)波折后，2006年7月IEEE 10GBase-T萬兆以太網(wǎng)標準正式獲得了通過。新頒布的IEEE 802.3an 110GBase-T標準詳細列明了在4對雙絞線上傳輸10Gb/s數(shù)據(jù)的各項指標，用戶選擇這類產(chǎn)品有了依據(jù)。  

　　◆ 萬兆布線時代已到來

　　萬兆以太網(wǎng)采用了IEEE802.3以太網(wǎng)媒體訪問控制（MAC）協(xié)議、IEEE802.3以太網(wǎng)幀格式，以及IEEE802.3幀的最大和最小尺寸。萬兆以太網(wǎng)是以太網(wǎng)在速度和距離方面的進步，采用全雙工技術(shù)，不需要應(yīng)用低速的、半雙工的CSMA/CD協(xié)議。在其他方面，萬兆以太網(wǎng)保留了初期以太網(wǎng)模型的精髓，因而可以和現(xiàn)有以太網(wǎng)環(huán)境無縫融合，支持客戶已有應(yīng)用。   

　　目前最新的萬兆交換機也可全面支持萬兆局域網(wǎng)傳輸標準：10GBASE-R（IEEE 802.3ae）、10GBASE-W（IEEE 802.3ae）、10GBASE-LX4（IEEE 802.3ae）、10GBASE-CX4（IEEE 802.3ak）、10BGASE-T（IEEE 802.3an），五種傳輸標準在數(shù)據(jù)鏈路層以上都相同，差別在于物理層。

　　萬兆布線時代已經(jīng)到來

　　10GBASE-R、10GBASE-CX4、10GBASE-T用于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)環(huán)境，10GBASE-R采用光纖作為傳輸介質(zhì)，10GBASE-CX4采用同軸銅纜作為傳輸介質(zhì)，10GBASE-T采用雙絞線銅纜作為傳輸介質(zhì)，而10GBASE-W可與OC-192電路、SONET/SDH設(shè)備一起運行，保護傳統(tǒng)基礎(chǔ)投資，使運營商能夠在不同地區(qū)通過城域網(wǎng)提供端到端以太網(wǎng)。

　　10GBSE-LX4則使用WDM波分復(fù)用技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。這些標準可為千兆光纖主干提供了簡單的升級途徑；也可為以太局域網(wǎng)（LAN）與城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）的連接進行準備。萬兆位以太網(wǎng)的出現(xiàn)能夠滿足高速網(wǎng)絡(luò)的多種關(guān)鍵需求，包括比當(dāng)前替代技術(shù)更低的擁有成本、靈活性，以及與現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的互操作性。綜合所有這些因素，使得萬兆位以太網(wǎng)成為城域網(wǎng)（MAN）的最佳選擇。   

　　而今年中期IEEE 802.3an 110GBase-T標準的正式確定，更為萬兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在骨干網(wǎng)絡(luò)中的普及提供了更好的解決方案。毫無疑問，標準的步步確定，將一掃10G市場發(fā)展所受到的抑制，10Gb/s網(wǎng)絡(luò)在未來5-10年成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商最為著重的領(lǐng)域，全新的10G布線時代已到來。

　　◆ 十萬兆虎視眈眈   

　　10G肯定不是網(wǎng)絡(luò)速度拓展的終點，2006年11月，IEEE 802.3高速研究小組在達拉斯會議上開始投票表決支持100Gbps（十萬兆）高速以太網(wǎng)的標準化制定工作。   

　　在下一代超萬兆標準的竟?fàn)幹校?0G、80G、100G、120G等標準都獲得了一些廠商的支持。比如思科就認為以太網(wǎng)的下一目標也許是40G，因為開發(fā)40G以太網(wǎng)的技術(shù)難度比開發(fā)100G以太網(wǎng)要小一些。思科的旗艦企業(yè)交換機產(chǎn)品線Catalyst 6500系列采用最新推出的Supervisor Engine 720已經(jīng)可以支持每接口卡40Gb/s。思科還為帶Supervisor Engine 720的6500開發(fā)了單口40Gb/s模塊。而且Catalyst 6500平臺的每模塊40Gb/s容量可以翻一番，只是提速時機將視客戶需要而定。

　　思科的SE20 40Gb/s模塊

　　但目前來看，100Gbps的數(shù)據(jù)傳輸標準更被看好，其在IEEE會議中獲得了75%的支持，100G更符合以太網(wǎng)速度十倍式跳躍發(fā)展的傳統(tǒng)思維?，F(xiàn)正在實驗室試驗100Gbps的以太網(wǎng)技術(shù)，因為朗訊、Infinera等廠商在100Gbps系統(tǒng)上的實際進展而鼓舞。   

　　去年，朗訊貝爾實驗室在ECOC上首次報道了100Gbps光以太網(wǎng)信號傳輸試驗，這次試驗被稱為是向著100Gbps數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展的一個里程碑。貝爾實驗室負責(zé)人表示這次的實驗突破了目前傳輸速率的限制，為了達到100G傳輸他們采用了兩項最新的技術(shù)——其一是雙二進制信號編碼，利用正，負和零三種電平來代表一個二進制信號，這種信號方式比傳統(tǒng)的NRZ碼性需要更少的帶寬；其二是單芯片光均衡器技術(shù)。

　　新型以太網(wǎng)速度將達100Gbps

　　除了朗訊，在超級計算2006大會SC06上，F(xiàn)inisar、Infinera等業(yè)界領(lǐng)先機構(gòu)成功展示基于10Gbps波長的100G以太網(wǎng)技術(shù)是可以在現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)的。該實驗系統(tǒng)成功實現(xiàn)從佛羅里達Tampa傳送100Gbps信號到德州休斯敦再回到Tampa的傳輸，基于10個10Gbps波長信道，利用Level3現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)。這是100Gbps信號首次在實際網(wǎng)絡(luò)中傳輸。    

　　2006年9月，朗訊科技貝爾實驗室又在ECOC2006上宣布實現(xiàn)2000公里的107GbpsX10的光傳輸，朗訊同時表示2000公里的傳輸距離已經(jīng)可以滿足100Gbps系統(tǒng)的絕大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用，證明了100Gbps以太網(wǎng)是一種可以實用的技術(shù)。    

　　“很多人看好的40Gbps以太網(wǎng)很難成為100Gbps以太網(wǎng)的競爭對手，而120Gbps的提議更值得重視”。從10G以太網(wǎng)向100G以太網(wǎng)的平滑升級需要標準制定者和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)者的緊密合作，未來數(shù)年后，以太網(wǎng)絡(luò)可肯定將邁入十萬兆時代。雖然根據(jù)以往的開發(fā)經(jīng)驗，標準100Gbps以太網(wǎng)產(chǎn)品可能要等到2009年底或2010年初的時候才能完成研究。

　　◆ 總結(jié)：千兆萬兆主流，十萬兆5年后   

　　雖然隨著系統(tǒng)密度不斷增高，用10G以太網(wǎng)作上行連接的效率正在下降，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的瓶頸產(chǎn)生，100G以太網(wǎng)技術(shù)是解決這個問題的有效手段。但從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，隨著現(xiàn)在桌面用戶對于速度提升的要求，千兆到桌面將很快得以實現(xiàn)普及。   

　　未來5年內(nèi)，10G+1000M（1000BASE-T可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的線纜設(shè)施，在5類線上的傳輸距離最遠可達100米）組成的混合網(wǎng)絡(luò)將成為以太網(wǎng)應(yīng)用的絕對主流，而且千兆以太網(wǎng)向桌面的普及將大大助長服務(wù)器和企業(yè)干線對萬兆以太網(wǎng)的需求，對于相對于現(xiàn)在的百兆+千兆網(wǎng)絡(luò)，萬兆+千兆網(wǎng)絡(luò)價格和較低的投入都有很大的吸引力。在城域網(wǎng)乃至局域網(wǎng)中實施的10G+1000M（萬兆+千兆）以太網(wǎng)將把以太網(wǎng)的速度和成本優(yōu)勢與光網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和可靠性完美結(jié)合起來。   

　　而100Gbps（十萬兆）網(wǎng)絡(luò)亦并非遙不可及，樂觀估計十萬兆在3-5年后便能正式走進商用骨干網(wǎng)絡(luò)，并最終改變家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方式。