您可能已經(jīng)閱讀了大量關(guān)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱10GbE）的文章，進(jìn)而確信它將是您的數(shù)據(jù)中心下一項(xiàng)需要采用的技術(shù)?，F(xiàn)在，您需要做的是深入了解這項(xiàng)技術(shù)的具體細(xì)節(jié)?；蛘?#xff0c;您可能在尋找您的下一個(gè)配線間升級(jí)方案，或者考慮用10GbE滿足下一代城域網(wǎng)（MAN）的需要?；蛘?#xff0c;您可能只是一個(gè)喜歡站在技術(shù)前沿的技術(shù)愛好者。 如果您符合上面這幾種情況中的任何一種，本文就可以幫助您全面地了解10GbE 技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的端口類型，以 及理解思科交換機(jī)、路由器上的多種10GbE可插拔模塊的區(qū)別、共性和應(yīng)用。 IEEE 802.3ae任務(wù)小組于2002年將10GbE確立為標(biāo)準(zhǔn)。雖然它已存在三年，這在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代足以讓一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)成為過(guò)時(shí)的技術(shù)，但是10GbE技術(shù)仍然處于旺盛發(fā)展的時(shí)期，而10GbE市場(chǎng)也還處于起步階段。 在深入可插拔光接口的細(xì)節(jié)之前，首先讓我們了解一下10GbE標(biāo)準(zhǔn)，以及各種10GbE標(biāo)準(zhǔn)端口類型的主要應(yīng)用。 基于光纖的10GbE：802.3ae概覽 首先要指出的是，10GbE仍然屬于以太網(wǎng)，只是速度快得多。除了將速度水平提高到了10000Gb/s以外，IEEE 802.3ae 10GbE標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是保留以太網(wǎng)的幀格式，保持802.3標(biāo)準(zhǔn)的最大和最小幀尺寸，以及只支持全雙工操作（因而不符合CSMA/CD協(xié)議的要求）。IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)的很大一部分都是用于定義10GbE物理層。 隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作的深入，人們定義了四種主要的光接口類型，它們可以在不同的距離上支持單模和多模光纖。按照IEEE的術(shù)語(yǔ)，這些接口被稱為依賴于物理介質(zhì)的子層，簡(jiǎn)稱PMD。除了這四種PMD以外，該標(biāo)準(zhǔn)還制定了兩個(gè)用以支持LAN和WAN應(yīng)用的物理層規(guī)范（PHY）系列。一般而言，PHY的屬性是在負(fù)責(zé)編碼和解碼功能的物理編碼子層（PCS）定義的。目前，總共有七種10GbE端口類型（如圖1所示）。 IEEE 802.3ae PMD子層 10GbE標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的PMD子層看起來(lái)似乎容易混淆。每個(gè)PMD都具有不同的技術(shù)特性，可以支持不同的光纖介質(zhì)和操作距離。在定義PMD子層時(shí)，IEEE傾向于為每種特定的應(yīng)用提供成本最低廉的光傳輸技術(shù)： 只用于單模光纖的PMD

• 10GBASE-L?D?D工作在1300nm頻段，最長(zhǎng)距離為10公里（6.2英里）。
• 10GBASE-E?D?D工作在1550nm頻段，最長(zhǎng)距離為40公里（24.8英里）。

圖1 IEEE 802.3ae標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)AN或者WAN應(yīng)用定義了四種PMD和三個(gè)PCS層，以及七種可選的10GbE端口類型。 IEEE 802.3ae 萬(wàn)兆以太網(wǎng)端口類型 只用于多模光纖的PMD

• 10GBASE-S?D?D采用低成本的850nm激光技術(shù)，在傳統(tǒng)多模光纖上覆蓋26到82米的距離。利用針對(duì)激光優(yōu)化的多模光纖（也被稱為OM3光纖），10GBASE-S的覆蓋距離可以擴(kuò)展到300米。

適用于多模和單模光纖的PMD

• 10GBASE-LX4采用了一個(gè)由四束激光組成的陣列，每個(gè)以3.125Gb/s發(fā)射，并且四個(gè)接收器以波分復(fù)用（WDM）的方式排列。該P(yáng)MD工作在1300nm頻段，可以在傳統(tǒng)的FDDI級(jí)多模光纖上支持300米的連接距離，在單模光纖上支持10公里的連接距離。

如需詳細(xì)了解PMD所支持的各種光纖類型和連接距離，請(qǐng)參閱思科產(chǎn)品簡(jiǎn)介，網(wǎng)址是：cisco.com/packet/173_5b1。 IEEE 802.3ae PHY系列 10GbE標(biāo)準(zhǔn)框架包含兩個(gè)新的物理層規(guī)范：LAN PHY和WAN PHY。另外還有三種PCS子層：10GBASE-X、10GBASE-R和10GBASE-W。前兩個(gè)屬于LAN PHY系列，最后一個(gè)屬于WAN PHY。 LAN PHY和WAN PHY的區(qū)別在于幀類型和接口速度。串行LAN PHY（10GBASE-R）采用的是以太網(wǎng)幀，數(shù)據(jù)速率為10.3125Gb/s（MAC的運(yùn)行速度為10.000Gb/s；加上64B/66B的編碼開銷，實(shí)際的線路速率為10.000* 66/64=10.3125Gb/s）。而WAN PHY則可以將64B/66B編碼負(fù)荷包裝到一個(gè)通過(guò)SONET連接的STS-192c幀中，數(shù)據(jù)速率為9.953Gb/s。 我們?yōu)槭裁葱枰?/strong>WAN PHY？ SONET/SDH是光傳輸網(wǎng)絡(luò)上采用的主要技術(shù)，因而傳統(tǒng)的光傳輸基礎(chǔ)設(shè)施都建立在工作速率為9.953Gb/s的SONET/SDH協(xié)議的基礎(chǔ)上。但是，線路速率為10.3125Gb/s的LAN PHY與SONET/SDH的速率不匹配，因而不能在基于SONET/SDH的WAN上傳輸。WAN PHY是IEEE為讓10GbE數(shù)據(jù)速率適應(yīng)SONET/SDH速度而提供的方法。 WAN PHY可以讓10GbE兼容ANSI定義的SONET STS-192c格式和數(shù)據(jù)速率，以及ITU規(guī)定的SDH VC-4-64c容器。WAN PHY并不是嚴(yán)格兼容SONET。它更適于被形容為10GbE的一種適應(yīng)SONET的變體。它的光傳輸規(guī)格和延時(shí)、抖動(dòng)要求仍然與SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)截然不同。 基于銅線的10GbE：802.3ak概覽 在2004年，10GbE標(biāo)準(zhǔn)端口類型迎來(lái)了一個(gè)新的成員：10GBASE-CX4。這項(xiàng)經(jīng)過(guò)IEEE 802.3ak任務(wù)小組審批的標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)基于銅線接口的10GbE規(guī)范。CX4可以滿足市場(chǎng)對(duì)于在無(wú)需光纖介質(zhì)的傳輸距離的應(yīng)用中使用成本極低的10GbE連接的需求。10GBASE-CX4運(yùn)行在15米長(zhǎng)的四對(duì)雙軸銅線上，采用由Infiniband貿(mào)易協(xié)會(huì)制定的IBX4連接器標(biāo)準(zhǔn)。 圖2 不同的10GbE端口類型可以滿足各種企業(yè)和電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用的需要，提供最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)解決方案。 IEEE 802.3ae萬(wàn)兆以太網(wǎng)端口類型的對(duì)應(yīng)情況

最適合的應(yīng)用	主要傳輸介質(zhì)	典型使用范圍	10GBASE -CX4	10GBASE -SR	10GBASE -LX4	10GBASE -LR	10GBASE -ER	10GBASE -xW
室內(nèi)水平	銅纜－結(jié)構(gòu)化布線	<=100m
室內(nèi)垂直（樓宇骨干網(wǎng)）	多模光纖	<=300m			最佳匹配
園區(qū)骨干網(wǎng)（樓宇之間）	多模單模	<=2km			最佳匹配	最佳匹配	最佳匹配
數(shù)據(jù)中心/服務(wù)器群	多模/IBX4銅質(zhì)軟線	<=50m	最佳匹配	最佳匹配
城域	單模	<=80km			最佳匹配	最佳匹配	最佳匹配
在傳統(tǒng)SONET/SDH基礎(chǔ)設(shè)施上傳輸	單模	<=10km（到傳輸設(shè)備）				最佳匹配		最佳匹配

不久之后，10GBASE-CX4將不會(huì)再是唯一可以在銅纜上支持10GbE的標(biāo)準(zhǔn)；事實(shí)上，IEEE任務(wù)小組802.3an目前正在制定10GBASE-T標(biāo)準(zhǔn)，它將可以在六類UTP線纜上支持55到100米的距離，在七類線和“增強(qiáng)六類線”（即Cat6e線纜）上支持100米的距離。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將于2006年7月被核準(zhǔn) IEEE 10GbE的應(yīng)用 如前所述，10GbE標(biāo)準(zhǔn)中的端口類型數(shù)量旨在經(jīng)濟(jì)有效地滿足各種應(yīng)用的需要。每種物理層技術(shù)都可以滿足特定的市場(chǎng)需求，并提供成本最低廉的技術(shù)解決方案。圖2顯示了最常見的10GbE應(yīng)用與特定的10GbE端口類型的對(duì)應(yīng)情況（按照傳輸介質(zhì)的距離和可用性分類）。事實(shí)上，端口類型并不一定僅限于表中所顯示的應(yīng)用。 10GBASE-SR和10GBASE-CX4主要用于數(shù)據(jù)中心或者服務(wù)器群應(yīng)用。有限的距離要求和靈活的傳輸介質(zhì)選項(xiàng)（銅線/光纖）讓機(jī)架內(nèi)/機(jī)架間服務(wù)器－交換機(jī)和交換機(jī)－交換機(jī)互聯(lián)成為了這些技術(shù)的理想目標(biāo)。請(qǐng)注意，CX4需要IBX4軟線，不支持結(jié)構(gòu)化布線。 10GBASE-LX4在支持的光纖介質(zhì)和傳輸距離方面的靈活性使它成為了最適用于企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。盡管并沒(méi)有針對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行成本優(yōu)化，但是LX4也可以用于這種采用了大量多模光纖的環(huán)境。因此，LX4被視為是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的“瑞士×××”式10GbE技術(shù)。 利用10GBASE-LR和10GBASE-ER，我們可以支持那些需要延長(zhǎng)的傳輸距離和只支持單模光纖的應(yīng)用：園區(qū)骨干網(wǎng)和城域應(yīng)用。這兩種端口類型最適用于電信運(yùn)營(yíng)商的部署應(yīng)用，例如城域以太網(wǎng)服務(wù)匯聚，DSL回程線路，以及POP間連接等。 在需要使用一個(gè)基于長(zhǎng)途SONET/SDH的光傳輸基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)考慮將WAN PHY用于POP間或者辦公室間應(yīng)用。 對(duì)于那些希望從一個(gè)運(yùn)營(yíng)商那里租用一條OC-192 TDM線路或者一條OC-192光纖，用于跨越多個(gè)國(guó)家甚至大陸的WAN應(yīng)用的企業(yè)來(lái)說(shuō)，10BASE-W常常是唯一的選擇。 下面讓我們了解一下三種思科10GbE光收發(fā)器。它們代表了此前所介紹的端口類型的實(shí)際應(yīng)用。 “X”模塊所支持的特性

支持的特性	XENPAK	X2	XFP
所有IEEE端口類型	支持	支持	除LX4以外
非IEEE端口類型	支持（80km/DWDM）	不支持	不支持
尺寸（mm）	126×36×17	100×36×12	78×18×10
連接器類型	SC	SC	LC
除萬(wàn)兆以太網(wǎng)以外的協(xié)議	不支持	不支持	支持（OC-192 9.95Gb/s，G.709 10.709Gb/s）

圖3 “X”模塊（Xenpak、X2和XFP）之間的主要區(qū)別在于它們的尺寸和支持的端口類型、協(xié)議。 思科10GbE可插拔接口 目前，思科交換機(jī)和路由器上的幾乎每個(gè)10GbE端口都是獨(dú)立于光纖或者銅線物理接口銷售的。這讓最終用戶可以根據(jù)應(yīng)用要求選擇不同的熱插拔收發(fā)器，從而定制10GbE端口。 思科10GbE收發(fā)器建立在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（被稱為多來(lái)源協(xié)議或者M(jìn)SA）的基礎(chǔ)上。思科采用了三種具有不同的電氣和機(jī)械特性的10GbE收發(fā)器：

• Xenpak（[url]www.xenpak.[/url]org）
• X2（[url]www.x2msa.org[/url]）
• XFP（[url]www.xfpmsa.org[/url]）

從最終用戶的角度來(lái)說(shuō)，Xenpak、X2和XFP之間最主要的區(qū)別在于機(jī)械尺寸，以及它們所支持的端口類型和10G協(xié)議（除了10GbE以外）。（請(qǐng)參閱圖3；注意，從技術(shù)上說(shuō)所有三種X模塊都可以支持光纖通道，但是目前沒(méi)有出現(xiàn)這樣的商業(yè)應(yīng)用）。 Xenpak是這三種模塊中尺寸最大的。但是尺寸的增大也使它具有了多功能優(yōu)勢(shì)：更多的空間有助于集成光網(wǎng)和電子組件，具有更高的熱能效率，從而降低對(duì)散熱的需求。因此，Xenpak可以支持范圍最廣泛的端口類型，滿足大功率的DWDM接口和80公里PMD的需要。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，現(xiàn)有的在所支持的端口類型方面的不足將會(huì)消失。
圖4 通過(guò)將WDM光纖集成到一臺(tái)交換機(jī)或者路由器中，可以避免在網(wǎng)絡(luò)中使用收發(fā)器。 DWDM Xenpak集成的好處

相關(guān)成本 在每個(gè)通道上使用六個(gè)激光/收發(fā)器和兩個(gè)OEO轉(zhuǎn)換	基于收發(fā)器的WDM 交換機(jī)/路由器收發(fā)器WDM過(guò)濾器 WDM過(guò)濾器收發(fā)器交換機(jī)/路由器
在每個(gè)通道上使用兩個(gè)激光/收發(fā)器，沒(méi)有OEO轉(zhuǎn)換	集成的WDM可插拔收發(fā)器 交換機(jī)/路由器WDM過(guò)濾器 WDM過(guò)濾器交換機(jī)/路由器

X2在電氣上與Xenpak兼容，因而可以與Xenpak共用主板設(shè)計(jì)和組件。同時(shí)，它可以讓具有尺寸和熱量限制的小型交換機(jī)支持10GbE。 XFP是尺寸最小的X模塊，這在一定程度上是因?yàn)樗〕隽撕芏嚯娮悠骷?#xff0c;將成本轉(zhuǎn)移到主機(jī)線卡上。有趣的是，按照設(shè)計(jì)，XFP可以支持電信協(xié)議的數(shù)據(jù)速率，這使它成為了使用以太網(wǎng)的路由平臺(tái)和SONET/SDH分組或者永續(xù)分組環(huán)（RPR）接口的理想模塊。 超越10GbE端口類型：Xenpak 思科的10GbE產(chǎn)品線支持兩種非IEEE Xenpak端口類型：DWDM（從2004年7月開始供貨）和ZR（預(yù)計(jì)于2005年第四季度發(fā)布）。DWDM采用了一個(gè)PMD來(lái)發(fā)送32個(gè)不同的通道，從而可以在單股光纖上達(dá)到驚人的320Gb/s速率。在光大器的幫助下，DWDM信號(hào)可以在200公里的范圍內(nèi)傳輸。ZR能夠達(dá)到80公里的范圍，比802.3ae 10GBASE-E標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的距離大一倍。 DWDM Xenpak：尋求無(wú)限的帶寬 DWDM Xenpak讓企業(yè)不需要利用專門的DWDM收發(fā)器進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，從而大幅度減少網(wǎng)絡(luò)中的傳輸設(shè)備的數(shù)量（如圖4所示）。但是，DWDM Xenpak真正的獨(dú)特之處在于它可以實(shí)現(xiàn)光傳輸層與交換、路由的無(wú)縫集成。利用DWM Xenpak，10GbE路由器和交換機(jī)可以在同一個(gè)平臺(tái)和架構(gòu)中綜合第一層到第三層（甚至以上層次）的OSI功能。 這樣，DWDM Xenpak可以在高端交換機(jī)和路由器的傳輸和以太網(wǎng)/IP功能之間提供新的集成水平。 對(duì)于那些正在建設(shè)下一代三網(wǎng)合一網(wǎng)絡(luò)的電信運(yùn)營(yíng)商而言，在同一個(gè)平臺(tái)上整合DWDM功能和第二層、第三層轉(zhuǎn)發(fā)可以大幅度節(jié)約資本開支（例如，不需要使用轉(zhuǎn)發(fā)器，減少網(wǎng)絡(luò)中的光纖數(shù)量）和運(yùn)營(yíng)開支（避免收發(fā)器系統(tǒng)的管理和運(yùn)營(yíng)成本）。 對(duì)于企業(yè)而言，這種10GbE DWDM技術(shù)可以在很大程度上消除對(duì)于專用傳輸設(shè)備的需求。這些設(shè)備往往非常復(fù)雜，而且會(huì)給企業(yè)帶來(lái)昂貴的運(yùn)營(yíng)開支。利用DWDM Xenpak，傳輸層可以只限于那些不需要任何管理的、簡(jiǎn)單的無(wú)源多路復(fù)用設(shè)備。 在只需要一個(gè)通道時(shí)，企業(yè)甚至可以為前期部署使用DWM Xenpak：DWDM Xenpak的價(jià)值在于它能夠通過(guò)將新的DWDM Xenpak插入到核心交換機(jī)中，平穩(wěn)地在同一個(gè)光纖基礎(chǔ)設(shè)施上升級(jí)帶寬。企業(yè)可以方便地從熟悉的IOS命令行界面（CLI）管理光傳輸層，完成這個(gè)流程。DWDM Xenpak目前是?D?D而且在將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將是?D?D市場(chǎng)上技術(shù)水平最高的可插拔模塊。思科致力于在它的10GbE產(chǎn)品線中支持所有三種10GbE可插拔模塊（Xenpak、X2和XFP），以及提供IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中定義的所有端口類型。而且，思科將繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)之外，為客戶提供最廣泛的技術(shù)和不斷擴(kuò)大10GbE應(yīng)用的范圍。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的以太网端口类型和可插拔模块揭密的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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