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第 九 章 Gigabit Ethernet 網路

第 九 章 Gigabit Ethernet 網路. 9-1 Gigabit Ethernet 簡介 9-2 Gigabit Ethernet 基本原理 9-3 Gigabit Ethernet 通訊協定堆疊 9-4 Gigabit Ethernet 訊框格式 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 9-6 Gigabit Ethernet 網路架構 9-7 10 Gigabit Ethernet 網路簡介 8-8 10 Gigabit Ethernet 通訊協定堆疊 8-9 10 GbE 電信網路.

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第 九 章 Gigabit Ethernet 網路

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  1. 第九章Gigabit Ethernet 網路 • 9-1 Gigabit Ethernet 簡介 • 9-2 Gigabit Ethernet 基本原理 • 9-3 Gigabit Ethernet 通訊協定堆疊 • 9-4 Gigabit Ethernet 訊框格式 • 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 • 9-6 Gigabit Ethernet 網路架構 • 9-7 10 Gigabit Ethernet 網路簡介 • 8-8 10 Gigabit Ethernet 通訊協定堆疊 • 8-9 10 GbE 電信網路

  2. 9-1 Gigabit Ethernet 簡介 • 『超高速 Ethernet』:1000BaseX (LX, SX, CX) 為 IEEE 802.3z標準;1000BaseT 為 IEEE 802.3ab標準。  • 基本特性如下: • 傳輸速率:1000 Mbps • IEEE 802.3 CSMA/CD 訊框 • Cat-5 UTP、STP、光纖傳輸媒介 • 網路以 Hub 或 Switch 為佈線骨幹 • 不提供優先等級服務 • 頻寬使用不保證公平 • 高負載時頻寬使用率降低 • 適合多媒體傳送 • 網路容錯性高

  3. 9-2 Gigabit Ethernet 基本原理 • Gigabit Ethernet 網路基本原理 • 以 Hub為佈線骨幹 • 增加最小訊框 (64 Bytes) 長度,以延伸訊號在傳輸媒介上的時間,克服碰撞偵測的問題。 • 最小訊框延伸為512 Bytes,但為了合乎 CSMA/CD 標準 (最短為 64 Bytes,最長 1518 Bytes),所增加停留時間以『載波延伸』訊號取代。 • 利用『訊爆』技術增加連續傳送訊框的機會。

  4. 9-3 Gigabit Ethernet 協定堆疊 • 必須相容於:1  Mbps。10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps Ethernet 網路 • 協定堆疊: • 聚合次層 (Convergence Sublayer, CS) • 媒介相關介面 (Medium Dependent Interface, MDI) • 媒介無關介面 (Medium Independent Interface, MII) • Gigabit 媒介無關介面 (Gigabit Medium Independent Interface, GMII)

  5. 9-4 Gigabit Ethernet 訊框格式 (一) • Gigabit Ethernet 訊框長度 • 最短訊框 512 Bytes (4096 bits) • 最長訊框 1518 Bytes (12144 bits)  (CSMA/CD 標準) • 1997 年 IEEE 802.3z 建議提升為 65536 bits • 載波延伸 (Carrier Extension) • 如果傳送訊框長度低於 512 Bytes,則以載波延伸增加訊框的長度到 512 Bytes。(CSMA/CD 標準為 64 Bytes) • 如果訊框長度超過 512 Bytes,則直接發送,不用增加載波延伸。

  6. 9-4 Gigabit Ethernet 訊框格式 (二) • 訊框爆發 • 在第一次延伸載波時間後連續加入訊框傳輸。 • 如時間未超過 1200 位元時間,則在訊框間格 (96 位元時間) 後,在連續傳送下一個訊框。 • 重複上述動作,如時間超過 1200 位元時間則停止傳送。

  7. 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 (一) • Gigabit Ethernet 通訊結構標準 • IEEE 802.3z:1000BaseX 標準 • IEEE 802.3ab:1000BaseT 標準

  8. 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 (二) • 8B/10B 編碼技巧 • 位元串列編碼,8 個位元以 10 個符號來編碼。 • 提高傳輸效率 • 位元水準時序復原 (Bit-level Recovery) • 增加位元錯誤偵測能力 • 區分資料和控制不同編碼 

  9. 標準 光纖型態 直徑 (microns) 型式頻寬 (MHz × Km) 最小範圍 (Meters) 1000Base-SX Multi-mode 62.5 160 2 to 220* Multi-mode 62.5 200 2 to 275** Multi-mode 50 400 2 to 500 Multi-mode 50 500 2 to 550*** 1000Base-LX Multi-mode 62.5 500 2 to 550 Multi-mode 50 400 2 to 550 Multi-mode 50 500 2 to 550 Single-mode 9芯 N/A 2 to 5000 Notes: * TIA 568 佈線標準 160/500 MHz * Km ** ISO/IEC 11801 佈線標準 200/500 MHz * Km *** ANSI 光纖通道規格 500/500 MHz * Km 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 (三) • 1000BaseX • 1000Base-SX (Short-Wavelength Fiber) • 1000Base-LX (Long-Wavelength Fiber) • 1000Base-CX (150 歐姆 STP

  10. 9-5 Gigabit Ethernet 通訊結構 (四) • 1000BasT • 全雙供或半雙工作業模式 • 四對雙絞線工作模式 • 訊號編碼與脈衝整形

  11. 9-6 Gigabit Ethernet 網路架構 • Gigabit Ethernet 網路架構 • Gigabit Ethernet 全雙工交換架構 • Gigabit Ethernet 全雙工集線架構 • 多重速率半雙工集線架構

  12. 9-7 10 Gigabit Ethernet 網路簡介 • 10 Gigabit Ethernet 網路特性 • IEEE 802.3ae 標準 • 10 GEA (10 Gigabit Ethernet Alliance) • 傳輸速率為 10000 Mbps • IEEE 802.3 訊框格式 • 不提供半雙工之 CSMA/CD 運作模式 • 一律使用全雙工交換器作網路傳輸骨幹 • 具有廣域網路連接能力 • 相容於 10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps • 目前規範不提供點對點傳送,只提供傳輸骨幹使用。 • 10 Gigabit Ethernet 基本原理 • 一律使用全雙工交換器,因此沒有碰撞問題。 • 一律使用光纖傳輸媒介。 • 實體層採用 SONET/SDH 傳輸模式。

  13. 9-8 10 Gigabit Ethernet 協定堆疊 • 10 Gigabit Ethernet 通訊協定堆疊 • 調節次層 (Reconciliation Sublay, RS) • 10 Gigabit 媒介獨立介面 (XGMII) • 實體編碼次層 (Physical Coding Sublay, PCS):使用 64B/66B 編碼技巧。 • 廣域網路介面次層 (WAN Interface Sublay,

  14. 9-9 10 GbE 電信網路 (一) • 10 GbE 區域網路應用 • 區域網路傳輸骨幹  • 集中式傳輸交換器

  15. 9-9 10 GbE 電信網路 (二) • 10 GbE 大都會電信網路 • 各地區之電信網路連結 • SDH/SONET 連結

  16. 9-9 10 GbE 電信網路 (三) • 10 GbE 廣域電信網路 • 密集式波幅多工 (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM)

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