局域網(wǎng)的物理層是國際標準化組織(ISO)定義的的開放系統(tǒng)互聯(lián)/基本參考模型(OSI/RM)的最底層,直接與傳輸媒體相連,承載信息傳輸;關(guān)鍵是,在采用載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)技術(shù)的媒體訪問方法的以太局域網(wǎng),與IEEE 802標準所規(guī)范的其它媒體控制訪問方法的局域網(wǎng)相比,其物理層(PHY)支持的傳輸媒體形式、傳輸數(shù)據(jù)速率及相關(guān)特征等要復雜的多,產(chǎn)生了眾多的物理層種類,如我們常見的1BASE5、10BASE-T、100BASE-FX、1000BASE-X或10BROAD36等等。那么它們的含義如何,有什么規(guī)律呢?這即是以太局域網(wǎng)物理層與媒體的標記方法,也或稱以太網(wǎng)的命名方法。下述依據(jù)IEEE 802.3標準予以介紹之。
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1、早期的物理層與媒體標記法
在早期的IEEE 802.3《IEEE Standard for Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems- Local and Metropolitan Area Networks- Specific Requirements Part 3: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection(CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications》(IEEE標準-信息技術(shù)-系統(tǒng)間的電信和信息交換-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特殊要求-第3部分:帶有碰撞檢測的載波偵聽多址(CSMA/CD)訪問方法和物理層規(guī)范)中,規(guī)定了局域網(wǎng)物理層與媒體的標記法,它規(guī)定了一種采用三字段的表示法,如:
< data rate in Mbit/s> < medium type > < maximum segment length (x 100 m)> 即
< 數(shù)據(jù)速率(Mbit/s)> < 媒體類型 > < 最大段長(x 100 m)>
例如:包含一種10Mbit/s基帶規(guī)范,標識為“TYPE 10BASE5”,其含義是10Mbit/s基帶媒體,其最大段長度為500m。這種標記方法是基于早期研究的局域網(wǎng)物理層(PHY)的分層而做出的,如下圖1所示。且媒體(介質(zhì))的種類相對較少,如當初的同軸電纜(粗纜或細纜)。
圖 1:早期局域網(wǎng)物理層的分層
2、改版的物理層與媒體標記法
然而,隨著基于載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(CSMA/CD)技術(shù)的媒體訪問方法,在物理層上其邏輯劃分及相互間的適應性、包括在實現(xiàn)上(各種媒體種類)的研究發(fā)展與演進,其物理層的邏輯劃分變得異常復雜,如下圖2所示(事實上,已將千兆位媒體不相關(guān)接口(GMII)演進成xGMII,其中x目前已達400)。再用早期的標記方法已經(jīng)無法表征或涵蓋一臺局域網(wǎng)物理層和媒體的更多特征。因此,在新版的IEEE 802.3《IEEE Standard for Ethernet》標準中,將其物理層與媒體三字段標記法修改為:
< data rate > < modulation type > < additional distinction > 即
< 數(shù)據(jù)速率 > < 調(diào)制類型 > < 額外區(qū)別 >
圖2:新的局域網(wǎng)物理層的分層
此時,對于數(shù)據(jù)速率(data rate),如果僅是數(shù)字,則表示速率為Mbit/s;如果數(shù)字后綴一個“G”字母,則表示數(shù)據(jù)速率為Gbit/s。目前其物理層的數(shù)據(jù)傳輸速率種類可多達十多種,且最大傳輸數(shù)據(jù)速率已達400Gbit/s。調(diào)制類型(modulation type)表示如何在媒體上傳輸編碼數(shù)據(jù),如“BASE”、“BROAD”、“PASS”等(“BROAD”和“PASS”使用的較少)。額外的區(qū)別(additional distinction)用以識別傳輸或媒體的特性,在某些情況下,使用于物理編碼子層(PCS)的編碼類型,如:“T”表示雙絞線,“F”表示光纖;“B”表示雙向光纖,“X”表示用于一個操作速度的PCS塊編碼(如64B/66B等)。事實上對于“額外區(qū)別(additional distinction)” 在新版的IEEE 802.3標準中有很多的符號來表示不同的媒體的類型或不同PCS編碼類型及通道數(shù)等。
3、標記示例
下表3-1給出了關(guān)于“數(shù)據(jù)速率”、“調(diào)制類型”、“額外區(qū)別”的含義及符號示例。下表3-2給出了早期(802.3an標準之前,即10G及以下系統(tǒng))常用的以太網(wǎng)網(wǎng)物理層與媒體的標記,包括種類(31種)、含義及對應的IEEE802.x標準族編號等。
表 3-1:以太局域網(wǎng)物理層與媒體的標記方法及其符號的含義
表 3-2:常用以太局域網(wǎng)物理層與媒體標記的種類、含義及特點
從表3-2中看出,在最早的標記方法中,在媒體類型(調(diào)制類型)和最大段長(額外區(qū)別)之間是沒有連線“-”的,如10BASE5等,這也是新舊標記方法的一個不同點,后來的標記方法中要使用一個連線的,如10BASE-T等等,且信號的表示符號通常要大寫。
下表3-3列出了ISO/IEC 8802.3-2021《信息技術(shù)-電信和交換系統(tǒng)間互聯(lián)-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)-特性要求要求-第3部分:以太網(wǎng)標準》中,物理層(包括物理劃分子層,如物理編碼子層(PCS)、物理介質(zhì)附件(PMA)子層、物理介質(zhì)相關(guān)(子層PMD)等)和物理層媒體(介質(zhì))的所有系統(tǒng)的標記類型種類(約80多種)。
表 3-3:ISO/IEC 8802.3-2021中物理層和媒體的標記種類
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