万兆以太网规范和物理层结构

以下内容摘自笔者编著的《网管员必读——网络基础》（第2版）一书： 

6.9.2 万兆以太网规范和物理层结构

万兆位以太网规范包含在IEEE 802.3标准的补充标准IEEE 802.3ae中，它扩展了IEEE 802.3协议和MAC规范，使其支持10Gbps的传输速率。除此之外，通过WAN界面子层（WIS：WAN interface sublayer），万兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如9.584640Gbps （OC-192），这就允许万兆位以太网设备与同步光纤网络（SONET）STS -192c 传输格式相兼容。

1. 万兆以太网规范

它的主要联网规范有以下七种：

l              10GBASE-SR和10GBASE-SW

主要支持短波（850nm）多模光纤（MMF），光纤距离为 2 米 到 300 米 。10GBASE-SR主要支持“暗光纤”（darkfiber），暗光纤是指没有光传播并且不与任何设备连接的光纤。10GBASE-SW主要用于连接SONET设备，它应用于远程数据通信。

l              10GBASE-LR和10GBASE-LW

主要支持长波（1310nm）单模光纤（SMF），光纤距离为 2 米 到 10 公里 （约 32808 英尺 ）。10GBASE-LW主要用来连接SONET设备时，10GBASE-LR则用来支持“暗光纤”（darkfiber）。

l              10GBASE-ER和10GBASE-EW

主要支持超长波（1550nm）单模光纤（SMF），光纤距离为 2 米 到 40 公里 （约 131233 英尺 ）。10GBASE-EW主要用来连接SONET设备，10GBASE-ER则用来支持“暗光纤”（darkfiber）。

l              10GBASE-LX4

10GBASE-LX4采用波分复用技术，在单对光缆上以四倍光波长发送信号。10GBASE-LX4系统运行在1310nm的多模或单模暗光纤方式下。该系统的设计目标是针对于 2 米 到 300 米 的多模光纤模式或 2 米 到10公里的单模光纤模式。

2. 万兆以太网的物理层结构

万兆以太网的物理层结构如下：

l              10G 串行物理媒体层

10GBASE-SR/SW传输距离按照波长不同由 2 米 到 300 米 。10GBASE-LR/LW传输距离为 2 米 到10公里。10GBASE-ER/EW传输距离为 2 米 到40公里。

l              PMD（物理介质相关）子层

PMD子层的功能是支持在PMA子层和介质之间交换串行化的符号代码位。PMD子层将这些电信号转换成适合于在某种特定介质上传输的形式。PMD是物理层的最低子层，标准中规定物理层负责从介质上发送和接收信号。

l              PMA（物理介质接入）子层

PMA子层提供了PCS和PMD层之间的串行化服务接口。它与PCS子层的连接称为PMA服务接口。另外PMA子层还从接收位流中分离出用于对接收到的数据进行正确的符号对齐（定界）的符号定时时钟。

l              WIS（广域网接口）子层

WIS子层是可选的物理子层，可用在PMA与PCS之间，产生适配ANSI定义的SONET STS -192c 传输格式，或ITU定义SDH VC－4－ 64c 容器速率的以太网数据流。该速率数据流可以直接映射到传输层而不需要高层处理。

l              PCS（物理编码）子层

PCS子层位于协调子层（通过GMII）和物理介质接入层（PMA）子层之间。PCS子层完成将经过完善定义的以太网MAC功能映射到现存的编码和物理层信号系统的功能上去。PCS子层和上层RS/MAC的接口由XGMII提供，与下层PMA接口使用PMA服务接口。

l              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。