万兆以太网技术背景、简介和展望（3）

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-09-10 进入讨论组

　　万兆以太网技术背景、简介和展望
　　 6、RS（协调子层）和XGMII（10Gbit/s介质无关接口）

　　协调子层的功能是将XGMII的通路数据和相关控制信号映射到原始PLS服务接口定义(MAC/PLS)接口上。XGMII接口提供了10Gbit/s的MAC和物理层间的逻辑接口。XGMII和协调子层使MAC可以连接到不同类型的物理介质上。

　　由于10G以太网实质上是高速以太网，所以为了与传统的以太网兼容必须采用传统以太网的帧格式承载业务。为了达到10Gbit/s的高速率可以采用OC-192c帧格式传输。这就需要在物理子层实现从以太网帧到OC-192c帧格式的映射功能。同时，由于以太网的原设计是面向局域网的，网络管理功能较弱，传输距离短并且其物理线路没有任何保护措施。当以太网作为广域网进行长距离、高速率传输时必然会导致线路信号频率和相位产生较大的抖动，而且以太网的传输是异步的，在接收端实现信号同步比较困难。因此，如果以太网帧要在广域网中传输，需要对以太网帧格式进行修改。

　　以太网一般利用物理层中特殊的10B(Byte)代码实现帧定界的。当MAC层有数据需要发送时，PCS子层对这些数据进行8B/10B编码，当发现帧头和帧尾时，自动添加特殊的码组SFD(帧起始定界符)和EFD（帧结束定界符）；当PCS子层收到来自底层的10B编码数据时，可很容易地根据SFD和EFD找到帧的起始和结束从而完成帧定界。但是SDH中承载的千兆以太网帧定界不同于标准的千兆以太网帧定界，因为复用的数据已经恢复成8B编码的码组，去掉了SFD和EFD。如果只利用千兆以太网的前导(Preamble)和帧起始定界符（SFD）进行帧定界，由于信息数据中出现与前导和帧起始定界符相同码组的概率较大，采用这样的帧定界策略可能会造成接收端始终无法进行正确的以太网帧定界。为了避免上述情况，10G以太网采用了HEC策略。

　　 IEEE802.3 HSSG小组为此提出了修改千兆以太网帧格式的建议，在以太网帧中添加了长度域和HEC域。为了在定帧过程中方便查找下一个帧位置，同时由于最大帧长为1518字节，则最少需要11个比特（=2048），所以在复接MAC帧的过程中用两个字节替换前导头两个字节作为长度字段，然后对这8个字节进行CRC-16校验，将最后得到的两个字节作为HEC插入SFD之后。

　　 10G WAN物理层并不是简单的将以太网MAC帧用OC-192c承载。虽然借鉴了OC-192c的块状帧结构、指针、映射以及分层的开销，但是在SDH帧结构的基础上做了大量的简化，使得修改后的以太网对抖动不敏感，对时钟的要求不高。具体表现在：减少了许多开销字节，仅采用了帧定位字节A1和A2、段层误码监视B1、踪迹字节J0、同步状态字节S1、保护倒换字节K1和K2以及备用字节Z0，对没有定义或没有使用的字节填充00000000。减少了许多不必要的开销，简化了SDH帧结构，与千兆以太网相比，增强了物理层的网络管理和维护，可在物理线路上实现保护倒换。其次，避免了繁琐的同步复用，信号不是从低速率复用成高速率流，而是直接映射到OC-192c净负荷中。

　　 10G以太局域网和10G以太广域网（采用OC-192c）物理层的速率不同，10G以太局域网的数据率为10Gbit/s,而10G以太广域网的数据率为9.58464Gbit/s（SDH OC-192c，是PCS层未编码前的速率），但是两种速率的物理层共用一个MAC层，MAC层的工作速率为10Gbit/s。采用什么样的调整策略将10GMII接口的10Gbit/s传输速率降低，使之与物理层的传输速率9.58464Gbit/s相匹配，是10G以太广域网需要解决的问题。目前将10Gbit/s速率适配为9.58464Gbit/s的OC-192c的调整策略有3种：

　　在GMII接口处发送HOLD信号，MAC层在一个时钟周期停止发送；

　　利用“Busy idle”，物理层向MAC层在IPG期间发送“Busy idle”，MAC层收到后，暂停发送数据。物理层向MAC层在IPG期间发送“Normal idle”, MAC层收到后，重新发送数据；

　　采用IPG延长机制：MAC帧每次传完一帧，根据平均数据速率动态调整IPG间隔。

　　三、万兆以太网技术展望

　　万兆以太网在设计之初就考虑城域骨干网需求。首先带宽10G足够满足现阶段以及未来一段时间内城域骨干网带宽需求（现阶段多数城域骨干网骨干带宽不超过2.5G）。其次万兆以太网最长传输距离可达40公里，且可以配合10G传输通道使用，足够满足大多数城市城域网覆盖。　　采用万兆以太网作为城域网骨干可以省略骨干网设备的POS或者ATM链路。首先可以节约成本：以太网端口价格远远低于相应的POS端口或者ATM端口。其次可以使端到端采用以太网帧成为可能：一方面可以端到端使用链路层的VLAN信息以及优先级信息，另一方面可以省略在数据设备上的多次链路层封装解封装以及可能存在的数据包分片，简化网络设备。在城域网骨干层采用万兆以太网链路可以提高网络性价比并简化网络。

　　我们可以清楚地看到，10G以太网可以应用在校园网、城域网、企业网等。但是由于当前宽带业务并未广泛开展，人们对单端口10G骨干网的带宽没有迫切需求，所以10G以太网技术相对其他替代的链路层技术（例如2.5G POS、捆绑的千兆以太网）并没有明显优势。思科和JUNIPER公司已推出10G以太网接口（依据802.3ae草案实现），但在国内几乎没有应用。目前城域网的问题不是缺少带宽，而是消耗大量带宽的Killer Application，是如何将城域网建设成为可管理、可运营并且可盈利的网络。所以10G以太网技术的应用将取决于宽带业务的开展。只有广泛开展宽带业务，例如视频组播、高清晰度电视和实时游戏等，才能促使10G以太网技术广泛应用，推动网络健康有序发展。（完）http://www.qqread.com/net-knowledge/x237883.html