Ethernet(以太網) 物理介質(10Base、100Base-T、100Base-TX等)



  以太網采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,載波監聽多路存取和沖突檢測)介質訪問控制方式的局域網技術,最初由Xerox公司於1975年研制成功,1979年7月~1982年間,由DEC、Intel和Xerox三家公司制定了以太網的技術規范DIX,以此為基礎形成的IEEE802.3以太網標准在1989年正式成為國際標准。在20多年中以太網技術不斷發展,成為迄今最廣泛應用的局域網技術,產生了多種技術標准。
  這些名字都是不同時期的以太網標准,標准名字來源於所使用的物理介質,下面先拆解一下這類名詞:

  • 10/100/1000: 數字100用單位MHz (Megahertz)表示網線設計的頻率。即100 MHz。MHz的值越大,網線所支持的速度就越快。如果你嘗試將這種類型的網線用於更高的頻率(和速度)中,那么它將不工作或者變得極為不可靠。100 MHz以每秒100Mbit的速度傳輸,這在理論上指的就是12 Mbps。然而,在實際中,可能還無法獲得超過4 Mbps。
  • BASE: BASE是英文baseband的縮寫,指的就是基帶。表示沒有使用頻分復用或者其它頻率轉換技術,每一個信號在一個單一頻率上完全控制線纜。
  • 數字T/F/C等: 一般數組表示傳輸長度;T代表承載信號的物理介質是雙絞線纜(分為UTP(Unshielded Twisted Pair,非屏蔽雙絞線)和STP(Shielded Twicted Pair,屏蔽雙絞線)),在這里每一對傳送信號的雙絞線互相纏繞以(FEXT和NEXT之間)減少電磁干擾和串擾;F表示光纖
  • 最后的字母或數字(4/X等): 在同一種傳送速率下有多種不同的標准,它們之間以一個字母或數字跟隨T/F/C之后的方式來區隔(例如TX)。它顯示了網線的結構並指出包含的絞線對的數量。某些高速標准使用同軸電纜,則分配代號為CX。

下面詳細說明每種組合的意義:

10base5
  10BASE5(也被稱為thick Ethernet or thicknet)是以太網的第一個商用變體。
  10BASE5的名稱來源於物理介質的幾個特征:10指的是其10Mbit/s的傳輸速度; BASE是基帶信號的縮寫(與寬帶相反),5代表最大段長度為500米(1600英尺)。
  使用直徑10mm的50歐姆粗同軸電纜(coaxial cable ),總線拓撲結構,站點網卡的接口為DB-15連接器,每個網段允許有100個站點,每個網段最大允許距離為500m,網絡直徑為2500m,既可由5個500m長的網段和4個中繼器組成。

 

   利用基帶的10M傳輸速率,采用曼徹斯特編碼傳輸數據。 該系統在安裝和維護上難度較大。

  該部分在最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 1 的Clause 8有詳細的介紹。

 

 


從2003年開始,IEEE 802.3已經不再使用這個新安裝標准。

10Base2
  10BASE2(也被稱為cheapernet,thin Ethernet,thinnet和thinwire)是以太網的變體,使用以BNC連接器端接的***細同軸電纜***。為降低10base5的安裝成本和復雜性而設計的。
  10BASE2這個名字來源於物理介質的幾個特性:10來自10 Mbit / s的傳輸速度; BASE代表基帶信令;2代表最大段長度接近200米(實際最大長度為185米)。
  其使用廉價的R9-58型50歐姆細同軸電纜,總線拓撲結構,網卡通過T形接頭連接到細同軸電纜上,末端連接50歐姆端接器;每個網段允許30個站點,每個網段最大允許距離為185m,仍保持10Base5的4中繼器/5網段設計能力,允許的最大網絡直徑為5x185=925m。

 

 

  利用基帶的10M傳輸速率,采用曼徹斯特編碼傳輸數據。與10base5相比,10Base2以太網更容易安裝,更容易增加新站點,能大幅度降低費用。
  該部分在最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 1 的Clause 10有詳細的介紹。

 

 


在20世紀80年代中后期,這是占主導地位的10 Mbit / s以太網標准
此MAU不建議用於新安裝。 自2011年9月以來,該部分不再考慮維護變更。

10base-T(涵10BASE-Te)
  標准的通用名稱來源於物理媒體的各個方面。 前導號碼(10BASE-T中的10)是指以Mbit/s為單位的傳輸速度。 BASE表示使用基帶傳輸。 T表示雙絞線(Twisted pair cables),每個信號的一對導線絞合在一起以減少對之間的電磁干擾和串擾。 對於相同傳輸速度有幾種標准的情況下,它們通過T之后的字母或數字來區分,例如TX,指的是編碼方法和通道數量,后面介紹。
  這是1990年通過的以太網物理層標准。使用***兩對非屏蔽雙絞線***,一對線發送數據,另一對線接收數據,用RJ-45模塊作為端接器,星形拓撲結構,信號頻率為20MHz,必須使用3類或更好的UTP電纜;布線按照EIA568標准,站點中繼器和中繼器中繼器的最大距離為100m。保持了10base5的4中繼器/5網段的設計能力,使10base-T局域網的最大直徑為500m。10Base-T的集線器和網卡每16秒就發出“滴答”(Hear-beat)脈沖,集線器和網卡都要監聽此脈沖,收到“滴答” 信號表示物理連接已建立,10base-T設備通過LED向網絡管理員指示鏈路是否正常。

 

 

  雙絞線以太網是以太網技術的主要進步之一,此前的以太網都是使用同軸電纜,自此以后,雙絞線正式取代同軸電纜走上了歷史舞台。10base-T因為價格便宜、配置靈活和易於管理而流行起來,現在占整個以太網銷售量的90%以上。
  該部分在最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 1 的Clause 14有詳細的介紹。

 

 


10base-F
  是使用光纜的以太網,使用雙工光纜,一條光纜用於發送數據, 另一條用於接收;使用ST連接器,星形拓撲結構;網絡直徑為2500m,定義了4種不同的規范,分別對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 1 的Clause 15, Clause 16, Clause 17, and Clause 18

 

 


10Base-FL
  L是Link的縮寫,10BASE-FL是以太網光纖上最常用的10BASE-F規范。 在10BASE-FL中,FL代表光纖鏈路。 它取代了原始的光纖中繼器鏈路(FOIRL)規范,但保留了與基於FOIRL的設備的兼容性。 支持的最大段長度為2000米[2]與FOIRL設備混合時,最大段長度限於FOIRL的1000米。

 

 


注意 - 不建議將此MAU用於新安裝。 自2003年9月以來,本條款不再考慮維護變更。
如今,10BASE-FL很少用於網絡,並已被快速以太網,千兆以太網和100千兆位以太網標准所取代。

10Base-FB
  B為Backbone的縮寫,是用來說明一個同步信令骨干網段,用於在一個跨越遠距離的 轉發主干網系統中將專用的10Base-FB同步信令中繼器連接在一起。單個10base-FB網段最長可達2000m。

 

 


注意 - 不建議將此MAU用於新安裝。 自2011年9月以來,本條款不再考慮維護變更。

10Base-FP
  P為Passive的縮寫,是用來說明點對點的連接方式,一個網段的長度可達500m。一個光纜無源星形耦合器最多可連接33台計算機。這形成了一個以信號耦合器為中心的星型網絡。 沒有已知的設備實現了這個標准。

100base-T
  又稱Fast Ethernet(快速以太網),是許多以標稱速率100 Mbit/s(較早的以太網速度為10 Mbit / s)傳輸流量的以太網標准的統稱。在快速以太網標准中,100BASE-TX是最常見的。
  名稱中的“100”是指100Mbit/s的傳輸速度;而“BASE”是指基帶信令; 破折號后面的字母(“T”或“F”)是指承載信號的物理介質(分別為雙絞線或光纖);而最后一個字符(“X”,“4”等)指的是使用的行代碼方法。 快速以太網有時被稱為100BASE-X,其中“X”是FX和TX變體的占位符。
  1995年5月正式通過了快速以太網/100Base-T規范,即IEEE 802.3u標准,是對IEEE802.3的補充。與10base-T一樣采用星形拓撲結構,但100Base-T包含4個不同的物理層規范, 並且包含了網絡拓撲方面的許多新規則。
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2:

 

 


在實際使用中,100 Base-T有時候用於指100Base-TX網線規格。

100Base-T4
  100BASE-T4是快速以太網的早期實現。 它需要四對銅質雙絞線,但這些雙絞線只需要是3類而不是TX所要求的5類。 一對保留用於發送,一個用於接收,其余兩個將通過協商切換方向。
  是為了利用大量的3類音頻級布線而設計的。信號頻率為25MHz,因而可以使用數據級3、4或5類非屏蔽雙絞線,也可使用音頻級3類線纜。最大網段長度為100m,並且在節點間的最小長度是2.5米。采用EIA568布線標准;由於沒有專用的發送或接收線路,所以***100Base-T4不能進行全雙工操作***; 100base-T4采用比曼徹斯特編碼法高級的多的6B/6T編碼法。
  100BASE-T4未被廣泛采用,但為其開發的技術被用於1000BASE-T。
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 23:

 

 


注 - 不建議將此PHY用於新安裝。 自2003年9月以來,本條款不再考慮維護變更。

100Base-X
最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 24 規定了一系列100 Mb/s物理層實現共同使用的物理編碼子層(PCS)和物理媒體附加(PMA)子層,統稱為100BASE-X。 目前在這個系列中有兩個實施例:100BASE-TX和100BASE-FX。 100BASE-TX指定通過兩對雙絞線5類電纜進行操作。 100BASE-FX指定通過兩根光纖進行操作。
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 24:

 

 


100Base-TX
  使用兩對5類非屏蔽雙絞線或1類屏蔽雙絞線,一對用於發送數據,另一對用於接收數據,最大網段長度為100m,布線符合EIA568標准;采用4B/5B編碼法,使其可以125MHz的串行數據流來傳送數據;其支持全雙工, 使用MLT-3(多電平傳輸-3)波形法來降低信號頻率到125/3=41.6MHz。***100Base-TX使100Base-T中使用最廣的物理層規范。 ***
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 25:

100Base-FX
  100BASE-FX是光纖上的快速以太網版本。 它使用通過兩根光纖傳輸的1300納米近紅外(NIR)光波長,一根用於接收(RX),另一根用於發送(TX)。 對於半雙工連接(為了確保檢測到碰撞),最大長度為412米(1,350英尺),對於全雙工多模光纖,最大長度為2千米(6,600英尺)。 100BASE-FX使用與100BASE-TX相同的4B5B編碼和NRZI線路代碼。 100BASE-FX應使用SC,ST,LC,MTRJ或MIC連接器,SC是首選。
  使用多模(62.5或125um)或單模光纜,連接器可以是MIC/FDDI 連接器、ST連接器或廉價的SC連接器;最大網段長度根據連接方式不同而變化,例如:對於多模光纖的交換機-交換機連接或交換機-網卡 連接最大允許長度為412m,支持全雙工模式,如果是全雙工鏈路,則可達到2000m。100Base-FX主要用於高速主干網,或遠距離連接,或有強電氣干擾的環 境,或要求較高安全保密鏈接的環境。
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 26。

#100Base-T2
  隨着數字信號處理技術和集成電路技術的發展,只用2對3類UTP線就可以傳送100Mbps的數據,因而針對100Base-T4不能實現全雙工的缺點,IEEE開始制定100Base-T2標准。100Base-T2 采用2對音頻或數據級3、4或5類UTP電纜,一對用於發送數據,另一對用於接收數據,可實現全雙工操作;采用RJ45連接器,最長網段為100m,符合EIA568布線標准。采用名為PAM5x5的5電平編碼方案。
對應於最新的IEEE Std 802.3™-2015的SECTION 2 的Clause 32:

 

 


注 - 不建議將此PHY用於新安裝。 自2003年9月以來,本條款不再考慮維護變更。

100BASE-T1
100BASE-T2沒有被廣泛采用,但為其開發的技術被用於1000BASE-T。100BASE-T1在IEEE 802.3bw-2015條款96中標准化的100BASE-T1中,​​數據通過單個銅線對傳輸,每個符號3位(PAM3)。 它僅支持全雙工,同時在兩個方向上傳輸。 雙絞線電纜需要支持66 MHz,最大長度為15米。 沒有定義特定的連接器。 該標准適用於汽車應用,或者快速以太網將被集成到其他應用中。 在IEEE標准化之前,它已被開發為BroadR-Reach。

  ***自動協商模式:***在100Base-T問世以后,在以太網RJ-45連接器上可能出現的信 號可能是5種以上不同的以太網信號(10Base-T、10base-T全雙工、100base-TX、100Base-TX全雙工或100Base-T4)中的任一種。為了簡化 管理,3.11.71 IEEE已推出了Nway(IEEE自動協商模式),它能使集線器和網卡知道線路另一端能有的速度,把速度自動調節到線路兩端 能達到的最高速度(優先的順序為:100Base-T2全雙工,100Base-T2,100Base-TX全雙工,100Base-T4,100Base-TX, 100Base-T全雙工, 10Base-T)。這是增強型的10Base-T鏈路一體化信號方法,並與鏈路一體化反向兼容。這種技術避免了由於信號不兼容可能造成的網絡 損壞。具有這種特性的裝置仍允許人工選擇可能的模式。

  千兆以太網技術有兩個標准:IEEE802.3z和IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標准(1000BASE-X)。IEEE802.3ab制定了五類雙絞線上較長距離連接方案的標准(1000BASE-T)。

1000BASE-X
  IEEE802.3z定義了基於光纖和短距離銅纜的1000Base-X,采用8B/10B編碼技術,信道傳輸速度為1.25Gbit/s,去耦后實現1000Mbit/s傳輸速度。

 

 

IEEE802.3z具有下列千兆以太網標准:

1000BASE-CX:
1000BASE-X 在特制的屏蔽電纜傳輸的接口規格(參見 IEEE 802.3 Clause 39.)屏蔽類雙絞線,傳輸距離25米。

1000BASE-LX(long wavelength laser)
1000BASE-X 采用單模或多模長波激光器的規格(參見 IEEE 802.3 Clause 38.)。采用直徑為62.5um或50um的多模光纖時,工作波長范圍為1270-1355nm,傳輸距離為550m;采用直徑為9um或10um的單模光纖,工作波長范圍為1270-1355nm,傳輸距離為5km左右。

1000BASE-SX(short wave-length laser)
1000BASE-X 采用多模短波激光器的規格(參見 IEEE 802.3 Clause 38.)。只支持多模光纖,可以采用直徑為62.5um或50um的多模光纖,工作波長為770-860nm,傳輸距離為220-550m。

1000BASE-T
采用四對五類平衡電纜的1000 Mb/s 物理層規格 (參見 IEEE 802.3 Clause 40.)。與10Base-T、100Base-T完全兼容。
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原文鏈接:https://blog.csdn.net/ZCShouCSDN/article/details/80208596


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