一、引述

10Mbit/s和100Mbit/s是基于CSMA/CD技術的局域網（LAN）早期開發的數據傳輸速率系統，稱之為快速以太局域網（FE，Fast Ethernet）。其傳輸媒體經歷了同軸電纜（粗纜和細纜）、雙絞線對（3類或5類STP/UTP）和光纖/纜（多模和單模），在當初的自動化辦公系統的局域網中應用較廣。

根據CSMA/CD-LAN物理層的分層，對于10Mbit/s 以太局域網采用媒體連接單元（MAU）物理層設備與傳輸媒體相連（分為無協調層（RS）和有RS層即有媒體獨立接口（MII）兩種情況）；10Mbit/s 以太局域網不再采用MAU物理層設備，而是采用物理層媒體相關（PMD）子層與媒體相連。但是無論采用哪種物理層設備，都是通過媒體相關接口（MDI，Medium Dependent Interface）實現物理層與媒體的相連。MDI是通信物理媒體與基于CSMA/CD技術以太局域網物理層設備間的接口，因而使用不同的通信媒體有不同的MDI規范，專門處理物理層與不同媒體間的接口問題（如電氣性能、機械性能等）。針對不同的通信媒體，IEEE 802.3標準定義了不同的MDI的要求。

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二、10Mbit/s以太局域網

1、10 BASE5（“粗纜”以太局域網標準）

10 BASE5是由DEC/INTEL/XEROX（DIX）聯盟首先定義，后被IEEE 802.3工作組采納的體系結構。該結構不論是從價格、安裝與維護的角度看都不甚理想（唯可靠性方面優于細纜），現已很少使用。粗纜約10mm粗，且不易彎曲，安裝不方便。其MAU（媒體連接單元，Medium Attachment Unit）常稱為粗纜收發器，常通過“吸血鬼”（Vampire）連接器直接插入粗纜后用夾具固定。MAU由網絡節點（計算機或中繼器）供電，將PLS（物理信令子層， Physical Layer Signaling）通過AUI（連接單元接口，Attachment Unit Interface）來的數字信號轉換成粗纜總線所需的驅動電流信號。10BASE5一些特性詳見下表2-1。

表 2-1：10 BASE5和10 BASE2的特性

2、10 BASE2（“細纜”以太局域網標準）［802.3a]

為了緩解粗纜組網所帶來的高成本和安裝方面的不便，10 BASE2定義了以細纜為基礎的以太網技術。細纜直徑約5mm，電纜價格約為粗纜的1/10，容易彎曲和布纜，加上細纜的MAU通常與網卡集成在一起，只需要通過廉價的BNC（Bayonet-Neill-Concelman）T型插頭方便地接插在網卡上，不需要專門的培訓都可以進行安裝，在很長一段時間內幾乎全部取代了粗纜以太網。10 BASE2也被人們稱為“廉價的以太網”。10 BASE2的一些特性也見表2-1中。

在電纜的敷設上10 BASE2雖然比粗纜略好，但設備位置的變化會使網絡連接關系改變而造成困難。細纜以太網與粗纜相比還存在一個連接可靠性問題，由于網段是由多臺工作站通過T型插頭/座串行連接而成的，因此，在細纜軸線方向上，任何一點插頭連接的不可靠都可能引起該站甚至全網的癱瘓。過去的許多網絡設備（包括網卡）都同時提供AUI與BNC兩類接口。

3、10 BASE-T（“雙紋線”以太局域網標準）［802.3i]

10 BASE-T的出現是對采用同軸電纜媒體以太局域網的重大改進，特別是樓宇布線系統（PDS，Premises Distribution System），俗稱綜合布線系統的出現，使以太局域網的安裝工作真正地實現了工程化。在樓內辦公自動化系統應用環境中，除個別情況因距離或抗電磁干擾等方面原因外，10 BASE-T技術已成為優選技術。

10 BASE-T采用3類/5類屏蔽或無屏蔽雙紋線（STP/UTP）作為通信媒體。典型STP/UTP以4對雙紋線中的兩對線分別作信號發送與接收之用。10 BASE-T采用8芯RJ-45插頭/座作為連接器，布線工程實施時，RJ-45墻座被事先安裝在可能上網的房間的相應位置，需要時可即插即用，十分方便。10BASE-T技術與采用同軸電纜的以太局域網技術間的較大的區別表現在如下表2-3-1所描述；10 BASE-T技術存在一些弱點如下表2-3-2所描述。

表 2-3-1：10BASE-T技術與采用同軸電纜的以太局域網技術間的較大的區別

表 2-3-2：10 BASE-T技術存在的一些弱點

4、10 BASE-FL/FB/FP（“光纖”以太網標準）[802.3j]

由于光纖通信使用近紅外光，波長短、頻率高，因而頻帶寬，可提供更高的數據吞吐率，加上它具有傳輸衰耗低、不受電磁干擾、也不產生高頻電子噪聲、不易被接入竊聽等優點，很快地被引入以太網技術之中。當然，當時，光纖的價格比銅線高，光收發設備較昂貴，與傳統的電器設備相連接需要涉及光電轉換，其應用也受到一定限制。

以太局域網中的第一個光纖標準是光纖中繼器間的鏈路標準FOIRL（Fiber Optic Inter Repeater Link，[802.3d]）。開始FOIRL僅作為中繼器間長距離連接之用（可達1 km），但在10 BASE-FL標準的制定過程中被放寬到用作中繼器與工作站間的連接。后來發布了802.3j指定了10 BASE-FL、10 BASE-FB和10 BASE-FP標準，其分別為不同的市場需求而制定的。下表2-4分別給出了三者的市場需求的不同。

表 2-4：10 BASE-FL、10 BASE-FB和10 BASE-FP標準的市場需求

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三、100Mbit/s以太局域網（802.3u）

1、100 BASE-T4（4對3類UTP）

100 BASE-T4在100 BASE-T規范的第23款（Clause 23，即802.3標準的第23章）中描述。為了能在3類UTP（注意：3類多對數電纜上不適用）傳輸最高速率為100 Mbps的數據，100 BASE-T4采用4對雙絞線來完成這一任務。其中一對線TX-D 1（信道1)和另一對線RX-D2（信道2）分別用作單向發送或單向接收數據之用，而另外兩對線BI-D3（信道3）和BI-D4（信道4）則為雙向收發信道。RX-D2還被用作沖突檢測，一旦檢測到沖突，就在TX-D1上發送標準阻塞序列，將雙向信道置于“空閑”狀態并執行后退算法。因此，100 BASE-T4實際上每次直接用于數據發送與接收的線只有3對，另一對線與單向傳輸信道一起完成與沖突有關的功能。其100 BASE-T4的一些技術特點詳見下表3-1中。

表 3-1：100 BASE-T4的技術特點

100 BASE-T4使用3類UTP，以低速線傳送較高的數據率，保護了已布有3類線用戶的投資。但是，由于采用了新的編碼方式，因此必須開發新的專用芯片，使該標準的實際應用滯后于100 BASE-TX。此外，當價格與3類雙絞線相差不多的5類雙絞線在綜合布線工程中獲得廣泛使用之時，只需要使用兩對雙絞線的100 BASE-TX更受廠家與用戶的青睞就不足為奇了。由于100 BASE-TX僅使用兩對線，一條8芯UTP可作為兩路傳輸線用，為系統的擴展提供了方便。

2、100BASE-T2（2/4對3類UTP）

    100 BASE-T2與100 BASE-T4有共同的出發點，都是希望在3類UTP上傳輸總速率100Mbps的數據。在100 BASE-T4采用了較保守的做法，通過4對線來達到目的，而100BASE-T2則試圖在兩對3類線上傳輸100 Mbps。為此，100 BASE-T2采用了復雜的多電平編碼技術、均衡技術、噪聲消減技術和大量的數字信號處理技術。100 BASE-T2采用5x5的二維脈沖振幅調制（PAM，即Pulse Amplitude Modulation）技術，將MII的半位元組（4位二進制比特）的16種狀態映射到該編碼的25種狀態之中，使實際傳送的代碼中可包含冗余信息和檢錯功能，時鐘頻率也保持和MII的主頻25 MHz相同。100 BASE-T2由于采用了單位符號碼率高于8B/6T的5x5二維PAM，可使用兩對雙絞線分別用于收發數據，因此可以工作于全雙工方式。這一點是100 BASE-T2優于100 BASE-T4之處。

由于100 BASE-T2使用的技術復雜，需要開發專用芯片，其經濟可行性較差，因而未得到廠家的廣泛支持。特別是當100 BASE-TX標準出現之后，大樓布線工程中開始廣泛敷設5類UTP，實際上宣布了該標準的失敗。

3、100 BASE-TX（2對5類UTP）

100 BASE-TX從一開始就瞄準了最高工作頻率為100 MHz的5類UTP，因此它不必像前兩種協議那樣為了在低頻限的3類線上傳送100 Mbps的數據而采用復雜的技術。事實上，100 BASE-TX較容易地做到將100Mbps的MAC的最優品質和現存的物理信號標準ANSI/PHY（即所謂CDDI，即Copper Distributed Digital Interface）有效地結合起來。其100 BASE-TX的一些技術特點匯總于下表3-3中。

表 3-3：100 BASE-TX的技術特點

顯然，由于100 BASE-TX收發數據各用一對雙絞線，因此特別適合全雙工工作方式。由于100 BASE-TX采用了成熟的技術，支持該標準的廠家多，加上它能夠工作于全雙工工作方式，隨著5類雙絞線的普及，100 BASE-TX已經在百兆以太網市場中占據主導地位。

4、100 BASE-FX（1 對光纖）

100 BASE-FX是在一對多模光纖上傳輸100Mbps速率數據的以太網標準，全雙工方式下的傳輸距離限制在2km。不過市場上也有廠家提供以單模光纖為媒體的產品，傳輸距離可超過2km。盡管100 BASE-FX支持全雙工模式，但由于中繼器（共享式）不支持全雙工模式，往返時延限制使傳輸距離僅為160m。

與100 BASE-TX一樣，100 BASE-FX也采用4B5B編碼，但由于它以光纖為媒體，被傳信號頻率提高到125 MHz不會影響到正常傳輸，因此不會象100 BASE-TX那樣需在線路上發送時采用MLT-3多電平信號編碼技術來降低線路上的信號頻率。

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四、100BASE-T與10BASE-T的比較簡單比較

在100BASE-T開發之初，802.3u任務組提出的基本的要求是：能與現有網絡無縫集成，性能價格比在10BASE-T的兩倍以上，提高“標稱最大吞吐率”（100Mbit/s），具有解決實時性強的數據傳輸問題的方案，必須實現標準化并獲得多個生產廠家的支持。事實上802.3u標準達到了預期的目標。100BASE-T在10BASE-T之上所作的主要變化表現在9個方面，詳見下表4。為了使二者間的差異更形象，下圖4給出了10 BASE-T和100BASE-T工作站的下兩層的層次模型與OSI/RM相應層的對照關系。

表 4：100BASE-T與10BASE-T相比的主要變化

圖 4：100BASE-T與10BASE-T物理層層次模型對比

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