一、綜述

1000Mbit/s以太局域網，也稱千兆比特以太網或吉比特以太網（GE，Gigabit Ethernet），由IEEE 802.3工作組繼快速以太網（FE）之后，于1998年推出的，稱之為超高速以太網。它同樣采用基于CSMA/CD技術的媒體訪問控制方法。當初， IEEE 802.3工作組將1000Mbit/s以太局域網的標準發布為IEEE 802.3z-1998標準，其中物理層標記類型有：1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE-CX。之后，IEEE 802.3工作組又發布了IEEE 802.3ab-1999標準，推出的物理層標記類型為1000BASE-T。IEEE 802.3z-1998標準被整合于IEEE 802.3-1998版本；IEEE 802.3ab-1999標準被整合于IEEE 802.3-2002版本。

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上述各物理層標記類型統稱為1000BASE-X家族，其基本特征詳見下表1-1，包括物理層媒體類型、傳輸距離等。下表1-2列出了1000BASE-X家族的基本目標。

表 1-1：1000BASE-X家族的基本特性

表 1-2：1000BASE-X家族的基本目標

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1000BASE-X家族CSMA/CD局域網的物理層分層情況詳見下圖1，此時的媒體獨立接口（MII）稱為千兆位媒體獨立接口（GMII），GMII接口的特性詳見下表1-3。

圖 1：1000BASE-X家族物理層的分層

表 1-3：1000BASE-X家族GMII接口的特性

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二、802.3z-1998標準相關要求

IEEE802.3z共定義了的3種物理層標記類型，即1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE -CX。由于它們采用的媒體類型的不同，圖1中的物理層媒體相關（PMD）子層和媒體相關接口（MDI）是不相同的，如下圖2-0所示。即短波長光纖 PMD（SX-PMD）、長波長光纖 PMD（LX-PMD）和150Ω濾波電纜 PMA（CX-PMD）；及SX-MDI、LX-MDI和CX-MDI。

圖 2-0：IEEE802.3z定義的三種PMD和MDI

1、光纖媒體：1000BASE-SX和1000BASE-LX

1000BASE-SX和1000BASE-LX的物理媒體采用光纖，其中，1000BASE-SX采用的是短波激光、多模光纖；1000BASE-LX采用長波激光、多模光纖或單模光纖。下表2-1-1給出了1000BASE-SX和1000BASE-LX的光收發器參數；其中下表2-1-2定義了1000BASE-LX收發器的工作范圍。

表 2-1-1：1000BASE-SX和1000BASE-LX的光收/發器參數

表 2-1-2：不同類型光纖上1000BASE-LX收發器的工作范圍

采用不同光纖時，1000BASE-SX和1000BASE傳輸距離規范要求詳見下表2-1-3；最小發射光功率減去最小平均接收功率是估算1000Mbit/s以太網光纖鏈路系統的最壞情況下光損耗的依據，也是決定光纖鏈路最大長度的依據。

表 2-1-3：1000BASE-SX和1000BASE -LX傳輸距離規范要求

分配給一條光纖鏈路損耗總功率由信道插入損耗（耦合損耗）、鏈路功率損耗（由色散等因素造成）及預算余量三部分構成，1000BASE-SX和1000BASE-LX的光功率損耗的分配詳見下表2-1-4。

表 2-1-4：1000BASE-SX和1000BASE -LX的光功率損耗的分配表

下表2-1-5定義了1000BASE-SX和1000BASE -LX收發器的高頻抖動（大于637kHz），并不包含低頻抖動和漂移。在實現中應符合表中以粗體字凸顯的規范值，其它值均為資料性值。

表 2-1-5：1000BASE-SX和1000BASE -LX的抖動預算

關于1000BASE-SX和1000BASE-LX的光纖布纜，應由一個或多個部分的光纖線纜和任何連接所需的中間件固定在一起。它還包括一個在每個終端的連接器插頭用以連接到MDI（事實上MDI使用的是雙工SC型活動連接器）。光纖應滿足A1a（50/125μm 多模）、A1b（62.5/125μm 多模）、B1（10/125μm 單模）外，還應滿足下表2-1-6中的特例。

表 2-1-6：光纖媒體的特殊要求

欲詳細了解光纖技術要求要求的請進入：MMF（A1類）；SMF（B1類）

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2、銅線媒體：1000BASE-CX

1000BASE-CX主要用于配線架/臨近（相距0.1米~25米以內）的兩臺1000BASE-SX或LX之間通過短銅線連接的場合，稱之為短距銅線物理層。這里所描述的鏈接僅適用于相同的應用程序中，就像在同一個設備箱里面的裝置或線纜架之間，或在被一個基本返回或接地平面互相連接的設備箱之間。這種限制使設備接地之間存在的任何電壓差所引起的干擾減少到最小。1000BASE-CX 短距銅線物理層的PCS與PMA子層要要求同1000BASE-X ，對于PMD子層，其1000BASE-CX的收發器的電氣規范詳見下表2-2-1；下表2-2-2給出了1000BASE -CX的抖動預算。

表 2-2-1：1000BASE-CX收發器的電氣規范要求

表 2-2-2：1000BASE-CX的抖動預算

1000BASE-CX的MDI接口使用的物理連接器為兩種類型：D型連接器（9針）和均衡線纜連接器（8針）。

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三、802.3ab-1999標準相關要求

1、概述

由于100BASE-T物理層（即FE）標準（包括TX、T2、T4）都支持5類UTP，是5類UTP使用十分廣泛，由此如果能將5類UTP上的通信速率提高到1000Mbit/s，通信距離也能達到100米，就可以使原有的100Mbit/s以太網系統很容易升級到1000Mbit/s系統。下表3-1給出了1000BASE-T的基本目標。1000BASE-T的物理層分層滿足于圖1，但其PCS、PMA子層及MDI接口應滿足其1000BASE-T的物理層要求。

表 3-1：1000BASE-T的基本目標

2、鏈路段

1000BASE-T的PHY 在5類平衡布纜（標稱阻抗100Ω）上利用全雙工基帶傳輸。聚合數據速率為1000 Mbit/s通過在下圖3-2所示出的各導線線對上數據速率為250的傳輸來獲得。1000BASE-T 設計成能在4線對5類平衡布纜系統上進行操作，4線對的每一線對同時在每個方向上都支持250Mbit/s的有效數據速率。術語“鏈路段”指的是4個雙工信道。術語“雙工信道”將用來表示具有全雙工能力的單個信道。鏈路段的規范相等地適用于4個雙工信道的每個信道。平衡布纜鏈路的所有實現都應在 MDI處可兼容。MDI連接器使用RJ-45的8針連接器。

圖 3-2：1000BASE-T的鏈路段

3、技術規范要求

關于1000BASE-T物理層的PCS、PMA、MDI及鏈路段等電氣性能參數及其它相關技術要求請查閱下附件3。

附件3：802.3ab-1999《通過4線對5類平衡銅纜運行在1000Mbit/s（1000BASE-T類型）的物理層參數和規范》

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