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一，背景
最早的萬兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)在2002年：802.3ae標(biāo)準(zhǔn)。萬兆以太網(wǎng)最初是利用光纖傳輸10G bps 的數(shù)據(jù)流。原來的期望是相比于千兆網(wǎng)絡(luò)，將帶寬擴(kuò)大10倍，但是成本只增加3-4倍。但是經(jīng)過了一段時間的部署，發(fā)現(xiàn)距離3-4倍的目標(biāo)相當(dāng)遙遠(yuǎn)。這極大地限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。比如在2006年萬兆的光交換機(jī)端口的發(fā)貨量只有30萬，相比同時期1000Base-T每個月就有5-6百萬端口的發(fā)貨量。為了加快這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，降低成本，以及滿足將來以太網(wǎng)的發(fā)展，必須發(fā)展一種低成本的解決方案。
但早期發(fā)展的基于雙絞線的10GBase-CX4僅能支持15米長度的應(yīng)用，而且通用性也無法令人滿意。所以在2002年末，10GBase-T 委員會主席Mr. Brad Booth召集了一次會議，提出了發(fā)展基于100米雙絞線應(yīng)用的萬兆以太網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過了4年的討論和發(fā)展，最終在2006年頒布了10GBase-T標(biāo)準(zhǔn)。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
二 10GBase-T的基本要點(diǎn)：
10GBase-T沿用1000Base-T的全雙工傳輸方式，使用雙工器和DSP處理器以全雙工模式傳輸10Gbps的數(shù)據(jù)。10GBase-T技術(shù)是基于1000Base-T的發(fā)展和提高，標(biāo)準(zhǔn)仍舊使用IEEE802.3以太網(wǎng)禎(Frame)格式，保留了IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)最小和最大禎(Frame)長度，以及 CSMA/CD(載波監(jiān)聽/沖突檢測) 機(jī)制。誤碼率BER要求小于10E-12。
全雙工的工作方式
10G base-T與1000Base-T 的比較
三，PAM, DSQ 與LDPC
我們來回顧一下1000Base-T 使用的PAM5（5級脈沖調(diào)幅技術(shù)）調(diào)制技術(shù)。在PAM5模式下，介質(zhì)中傳輸?shù)男盘柌辉偈呛唵蔚?和1，而是分成了5個級別（-2，-1，0，1，2）。這個分為5個級別的電平信號稱之為碼元，1個碼元所能攜帶的多少個bit 的信息取決于碼元的特性和編碼的方式。比如PAM5，每個PAM5碼元最多攜帶2.32個bit（22.32=5），考慮到編碼的效率及需要糾錯碼和同步碼，所以最終1000Base-T每個碼元攜帶2個bit的信息。
根據(jù)奈氏準(zhǔn)則，理想低通信道下的最高碼元傳輸速率＝2*帶寬，我們知道1000Base-T 的碼元速率為125M/秒，所以要求至少有62.5Mhz的傳輸帶寬。如果沿用1000Base-T 的技術(shù)，那10GBase-T的碼元傳輸速率為1250M/秒，系統(tǒng)最小傳輸帶寬為625MHz。這對傳輸系統(tǒng)的性能提出了很高的要求；但如果提高碼元的性能，讓一個碼元攜帶更多的Bit，降低系統(tǒng)最小帶寬，就需要強(qiáng)大的處理器進(jìn)行編解碼處理，那意味著成本的增加，這是一對矛盾。最后經(jīng)過性能和成本的平衡，10GBase-T 使用了PAM16技術(shù)（16級脈沖調(diào)幅，采用-15，-13，-11，-9，-7，-5，-3，-1，1，3，5，7，9，11，13，15），800M每秒的碼元速率，最小帶寬要求400Mhz
為了讓PAM16能夠安全的傳輸10Gbps（BER=10-12），就需要設(shè)置一定的編碼規(guī)則。在10Gbase-T系統(tǒng)中，2個連續(xù)的PAM16碼元背靠背形成了16*16的二維矩陣，選取其中的128個點(diǎn)組成128雙矩陣（128 point Double Square）進(jìn)行信號編碼。相鄰2個點(diǎn)之間的距離由原來的D增加到了 ，最大限度的拉開了相鄰點(diǎn)之間的距離。此舉提高了大約3個dB的信噪比。
DSQ128編碼
為了能夠提高BER，還要加入校驗(yàn)碼進(jìn)行前向糾錯，10GBase-T采用的LDPC碼(低密度奇偶校驗(yàn)碼) 是一種線性分組碼,具有優(yōu)越的糾錯性能和巨大的實(shí)用價值,被認(rèn)為是迄今為止性能最好的糾錯碼。LDPC碼的性能能夠逼近香農(nóng)極限,同時這種逼近又是在不太高的譯碼復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)的，硬件實(shí)現(xiàn)簡單。同樣兼顧性能和成本10GBase-T在128DSQ的上采用了前3位無編碼保護(hù)和后4位LDPC(1723,2048) 編碼保護(hù)的混合方式。
四10G Base-T 的編碼
在10GBase-T編碼過程中。每64個bit信息，加上控制/數(shù)據(jù)的標(biāo)志位組成一個65bit的塊（block），50個塊編成一個組（Group），每個組加上8bit CRC校驗(yàn)碼。一共生成65*50+8=3258個bit, 再附加上一個通道附加碼一共是3259個bit。
3259個bit分成2個部分，3*512bit （含通道附加碼）通過無保護(hù)方式傳輸，另外1723 bit 再加上325個校驗(yàn)碼，通過LDPC（1723，2048）保護(hù)方式傳輸，這樣共需要 512個128DSQ編碼（3*512+4*512），也就是1024個PAM16符號。最終相當(dāng)于每個PAM16 攜帶3.125個bit信息（64*50/1024=3.125）3.125*800M*4=10G bps
五，10GBase-T 的傳輸中噪音來源及處理
1948年，香農(nóng)（Shannon）用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限信息傳輸速率：
C為比特率，W為帶寬。任何信息傳輸系統(tǒng)的速率都無法突破香農(nóng)公式，并且為了保證系統(tǒng)的傳輸，在香農(nóng)公式的基礎(chǔ)上還需要留有部分的余量。10G base-T 要求在500MHz的帶寬內(nèi)，信道的極限信息傳輸速率達(dá)到18Gbps。為了保證10GBase-T的傳輸就需要對傳輸系統(tǒng)的信噪比進(jìn)行優(yōu)化。在固定傳輸帶寬的限制條件下，信噪比就必須滿足一定的要求。而信號的發(fā)射功率不可能無限增大，所以唯一的手段就是抑制噪聲。
影響到10GBase-T系統(tǒng)的噪聲主要有兩大類：
1）來自傳輸線內(nèi)部的干擾，包括：NEXT近端串?dāng)_，F(xiàn)EXT遠(yuǎn)端串?dāng)_，RL回波，ISI相鄰信號間的干擾。
NEXT和RL比較容易處理，因?yàn)楦蓴_信號是本發(fā)射系統(tǒng)在過去的某個時間內(nèi)發(fā)出的，所以系統(tǒng)已知干擾信號的特征，所以通過這些特征對收到的信號進(jìn)行處理，就可以極大地提高系統(tǒng)的信噪比增益，NEXT的處理增益通常在40dB以上，回波的處理增益在50dB以上。FEXT相對困難一些，因?yàn)闊o法預(yù)見到收到的信號中那些是正常的信號，那些是來自于其他線對的干擾，但是通常來講有用信號的強(qiáng)度總是大于干擾信號，另外經(jīng)過研究表明，干擾信號會稍晚于有用信號到達(dá)接收端。FEXT通過接收信號的強(qiáng)度和時間差來處理，可以極大地提高信噪比，通常處理增益在20dB以上。ISI是由信號傳輸過程中的時域抖動造成，也可通過處理也可以消除影響。
模擬DSP信號處理后的結(jié)果
