詳解萬(wàn)兆以太網(wǎng)

2002年6月12日，隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的正式頒布，以太網(wǎng)又邁上了一個(gè)新臺(tái)階。 萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)具備簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn)，具有更高帶寬，同時(shí)能應(yīng)用到局域、城域和廣域范圍。

展望未來(lái)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)將成為網(wǎng)絡(luò)世界的主宰。

萬(wàn)兆標(biāo)準(zhǔn) 光纖銅線

萬(wàn)兆以太網(wǎng)是以太網(wǎng)世界的最新技術(shù)，它不僅速度比千兆以太網(wǎng)提高了十倍，在應(yīng)用范圍上也得到了更多的擴(kuò)展。萬(wàn)兆以太網(wǎng)不僅適合所有傳統(tǒng)局域網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，更能延伸到傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)受到限制的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)范圍。萬(wàn)兆以太網(wǎng)能和DWDM傳輸網(wǎng)無(wú)縫兼容，將以太網(wǎng)通信延伸到?jīng)]有距離限制的全球范圍。

在萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，IEEE和10GEA（萬(wàn)兆以太網(wǎng)聯(lián)盟）是兩個(gè)最重要的組織。IEEE是負(fù)責(zé)制定萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)，已在2002年6月發(fā)布了萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3ae。10GEA則是由業(yè)界領(lǐng)先的設(shè)備廠商組成的行業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，致力于萬(wàn)兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性，以及推動(dòng)萬(wàn)兆以太網(wǎng)在全球的應(yīng)用等方面的工作。

IEEE 802.3ae萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下內(nèi)容：兼容802.3標(biāo)準(zhǔn)中定義的最小和最大以太網(wǎng)幀長(zhǎng)度；僅支持全雙工方式；使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路和結(jié)構(gòu)化布線組建星形物理結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)；支持802.3ad鏈路匯聚協(xié)議；在MAC/PLS服務(wù)接口上實(shí)現(xiàn)10Gbps的速度；定義兩種PHY(物理層規(guī)范)，即局域網(wǎng)PHY和廣域網(wǎng)PHY；定義將MAC/PLS的數(shù)據(jù)傳送速率對(duì)應(yīng)到廣域網(wǎng) PHY數(shù)據(jù)傳送速率的適配機(jī)制；定義支持特定物理介質(zhì)相關(guān)接口（PMD）的物理層規(guī)范，包括多模光纖和單模光纖以及相應(yīng)傳送距離；支持ISO/IEC 11801第二版中定義的光纖介質(zhì)類型等等。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)的四種物理層PHY類型包括Serial LAN PHY、Serial WAN PHY、4-Lane LAN PHY與4-Lane WAN PHY以及萬(wàn)兆以太網(wǎng)介質(zhì)關(guān)聯(lián)層（PMD）接口類型。上表列舉了萬(wàn)兆以太網(wǎng)PHY、PMD與光纖類型和最大傳輸距離的關(guān)系。使用850nm新型的高帶多模光纖（HDMMF），可以支持到最遠(yuǎn)300米的傳輸長(zhǎng)度。

IEEE在制定802.3ae后，現(xiàn)正在著手萬(wàn)兆以太網(wǎng)在銅線上傳送標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。2002年11月成立了兩個(gè)研究銅線萬(wàn)兆以太網(wǎng)的組織，一個(gè)組織研究在Cat5e或Cat6雙絞線上的10GBaseT；另一個(gè)組織正在研究用4對(duì)同軸電纜實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆以太網(wǎng)的方法。

負(fù)責(zé)制定短程銅纜萬(wàn)兆（10GBase-CX4）以太網(wǎng)規(guī)范的IEEE 802.3ak工程任務(wù)組，目前已進(jìn)入到草案4.2版的審議工作，下一步的草案版本將變成5.0，然后將進(jìn)入投票階段。IEEE預(yù)計(jì)802.3ak標(biāo)準(zhǔn)明年有望頒布實(shí)施。802.3ak標(biāo)準(zhǔn)一旦確立，企業(yè)和服務(wù)商將可擁有昂貴的光纖萬(wàn)兆以太網(wǎng)的替代技術(shù)。 　　現(xiàn)在有一些芯片廠商和交換機(jī)廠商正在研發(fā)銅線萬(wàn)兆以太網(wǎng)的產(chǎn)品，如Solarflare通信公司和Broadcom公司等芯片廠商正在開發(fā)基于銅線的萬(wàn)兆以太網(wǎng)芯片，一些廠商計(jì)劃在今年年底之前推出基于銅線的萬(wàn)兆以太網(wǎng)模塊。

萬(wàn)兆產(chǎn)品 辨明種類

隨著萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多支持萬(wàn)兆以太網(wǎng)的產(chǎn)品。從其產(chǎn)品體系結(jié)構(gòu)來(lái)看，目前的萬(wàn)兆以太網(wǎng)產(chǎn)品可以分為兩大種類：一種是萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換模塊；另一種是真正的萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口模塊

目前一些萬(wàn)兆以太網(wǎng)產(chǎn)品，是直接在千兆產(chǎn)品上增加萬(wàn)兆以太網(wǎng)模塊。由于千兆以太網(wǎng)交換機(jī)在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、背板帶寬、交換能力和ASIC處理能力等方面是根據(jù)千兆的要求設(shè)計(jì)的，當(dāng)接口速度提高10倍達(dá)到萬(wàn)兆時(shí)，通常不能很好地勝任，更沒(méi)有足夠的擴(kuò)展能力以滿足未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。因此，僅支持萬(wàn)兆以太網(wǎng)模塊的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)還不能稱為真正意義上的“萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)”。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器

萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器在硬件設(shè)計(jì)中主要有以下特點(diǎn)。

a. 背板帶寬

為萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的交換機(jī)/路由器，線卡插槽的背板接口帶寬至少需要10Gbps，比較理想的設(shè)備是能具備不少于40Gbps（雙向）的接口帶寬以支持單線卡4個(gè)萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口的密度。同時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足在未來(lái)線卡端口密度增加時(shí)，交換機(jī)只需替換線卡而無(wú)需替換系統(tǒng)背板的要求。

b. 交換容量

傳統(tǒng)的總線式交換方式容量有限，不再被萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)所采用，取而代之的是矩陣式交換。在無(wú)阻塞交換結(jié)構(gòu)中，交換容量＝交換矩陣與線卡之間的帶寬×線卡插槽數(shù)。

c. 高速ASIC芯片

萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)/路由器要高速處理大量的數(shù)據(jù)幀，因此通常采用分布式包處理體系結(jié)構(gòu)。每張線卡上都有負(fù)責(zé)包處理、包檢索、緩存和隊(duì)列的ASIC芯片。系統(tǒng)軟件支持的ACL、QoS和Multicast等功能都必須通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)。高速ASIC芯片是從千兆以太網(wǎng)升級(jí)到萬(wàn)兆以太網(wǎng)時(shí)系統(tǒng)必須重新設(shè)計(jì)或增強(qiáng)的。

d. 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力

數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力比背板帶寬和交換能力更有實(shí)際意義，同樣還要重視在配置ACL和QoS等服務(wù)功能時(shí)的處理能力。由于以太網(wǎng)交換機(jī)只是對(duì)以太網(wǎng)幀的幀頭進(jìn)行分析和處理，相同傳送速度時(shí)單位時(shí)間內(nèi)要處理小尺寸幀的數(shù)量比大尺寸幀的數(shù)量更多，在衡量交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)能力時(shí)應(yīng)當(dāng)采用最小尺寸的包進(jìn)行評(píng)價(jià)。

萬(wàn)兆應(yīng)用 三路出擊

萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)以太網(wǎng)近距離傳輸?shù)南拗�。除了�?yīng)用在局域網(wǎng)及園區(qū)網(wǎng)外，也能夠方便地應(yīng)用在城域和廣域范圍，來(lái)構(gòu)建高性能的網(wǎng)絡(luò)核心。

寬帶IP城域網(wǎng)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備可以提供高密度萬(wàn)兆、千兆以太網(wǎng)接口為服務(wù)提供商和企業(yè)用戶提供城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的連接。萬(wàn)兆以太網(wǎng)在裸光纖上最遠(yuǎn)可以傳送40？80公里，滿足城域范圍的要求。也可以連接DWDM和SDH/SONET設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣域范圍的傳輸。

企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)

隨著企業(yè)及校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的急劇增長(zhǎng)，企業(yè)及校園的骨干網(wǎng)承受著不斷升級(jí)的壓力，從當(dāng)初的快速以太網(wǎng)到現(xiàn)在的千兆網(wǎng)絡(luò)，很快將過(guò)渡到萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供諸如多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)流內(nèi)容、SAN等服務(wù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備具有高帶寬、低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)管理簡(jiǎn)易等特性，非常適用于企業(yè)及校園骨干網(wǎng)建設(shè)。 　　數(shù)據(jù)中心和Internet交換中心

數(shù)據(jù)中心需要匯聚數(shù)百計(jì)的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)線路，在用戶端，服務(wù)器匯聚網(wǎng)絡(luò)要提供具有L2交換、L3路由的高密度GE/10GE路由器和交換機(jī)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備可滿足匯聚網(wǎng)絡(luò)的需求并為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)預(yù)留了的空間。

超級(jí)計(jì)算中心

萬(wàn)兆以太網(wǎng)設(shè)備提供高密度的端口、線速的交換性能、全面的L2交換和L3路由能力，可充分滿足超級(jí)計(jì)算中心服務(wù)器機(jī)群內(nèi)部高性能網(wǎng)絡(luò)互連的要求，也滿足同一計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中分布在不同地方的服務(wù)器機(jī)群之間的連接。