一、引述

1、IEEE 802.3標準與“CSMA/CD”

IEEE 802.3標準是由美國的IEEE 802標準委員會（LMSC）中的IEEE 802.3工作組所研究制定并發布的標準或稱協議。IEEE 802.3工作組的主要任務是研究和制定以太網（Ethernet）相關的標準內容，主要應用于局域網中，其采用的媒體訪問方法是基于“載波偵聽多路訪問/碰撞檢測”（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）技術的協議。因此稱IEEE 802.3標準是采用CSMA/CD作為媒體訪問方法的局域網綜合性標準。事實上，人們習慣上使用“以太網”一詞來代表以CSMA/CD為基礎或由此演變而來的一類局域網。

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2、相關“結構化布線”

由于建筑物內對電話與數據通信需求的增加，建筑界迫切要求有關通信介質的敷設能在建筑工程完成前一次到位，敷設后又能根據用戶變化的需求方便地調整。于是，以雙絞線為基礎的樓宇布線系統（PDS，Premises Distributed System）應運而生。PDS依大樓的應用需求和建筑物（群）的結構，按樓間、樓內垂直干線、水平樓層和工作區等，以結構化的方式進行布線，故PDS又稱為結構化布線系統（Structured Distributed System）。結構化布線系統首先是針對話音與數據通信介質網而發展起來的技術，其核心是“結構化”。出于實際需要，某些樓內的控制系統也采用了雙絞線作通信介質，有人也借用了“結構化布線”的思路進行相關線路的敷設，因此，有人把這類系統稱為綜合布線系統。不過，在實踐中，“綜合布線”一詞也僅限于話音與數據傳輸用介質的布線工程。以太網技術與這一布線工程發展動向相配合，便產生了吞吐率為10 Mbps的樹型拓撲結構的以太網l0BASE-T。鑒于此，這也就是IEEE 802.3標準所要規范的內容。且由于IEEE 802.3標準的研究，也出現了l0BASE-F等。

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二、IEEE 802.3標準

在IEEE 802標準委員會（LMSC）的眾多工作組中，IEEE 802.3工作組最為活躍，雖然有許多工作組已解散或休眠，但IEEE 802.3工作組至今仍然在不斷研制并發布大量的以太網標準。

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1、標準的概述

對于采用CSMA/CD技術作為媒體訪問方法的以太網標準，隨著用戶對局域網總吞吐率和單機上網速率要求的提高，起始1~10 Mbps的速率已不能滿足局域網建網的需求。于是，一方面，更高速率的以太網技術相繼出現，如100Mbps的快速以太網（FE）和1Gbps的超高速以太網（GE），以及后來出現的10Gbps的甚高速以太網（10GE），乃至更高速以太網（100GE、400GE），正在研制的800GE及1.6TE；另一方面，為了支持多個共享式以太網的高速互聯，局網交換技術得到了迅速發展。為了克服粗纜的50m、雙絞線的100m的距離限制和提高通信線路抗干擾的能力，以光纖媒體介質為基礎的以太網標準也相繼問世。還有，正在將基于載波檢測多址/沖突檢測 （CSMA/CD）的以太網的應用場景在不斷擴展，從局到接入網（EPON）、從結構化布線到汽車電子以太網。因此，IEEE 802.3的標準正是是隨著研制這些實現的技術或功能，發布了一個個獨立的標準，稱為IEEE 802.3標準族。

2、標準的族

剛開始時，IEEE 802.3工作組發布的標準是以IEEE 802.3x（x = a~z）編號發布，即以工作組編號后綴一位小寫英文字母，順序編號，形成其標準族。由于其獨立編號的標準太多，不得不用兩位后綴英文字母編號之，即IEEE 802.3yx。此時yx均可取a~z，首先x按26個字母順序編號后y再從a依次順序編號。下表2-2匯總了IEEE 802.3標準族情況，包括標準的編號及其概要。可知，到2022年y已編排到 d，標準族非常龐大，且仍在研制發布中。需要注意的時，IEEE 802.3工作組在對某一個獨立標準有修訂時，所發布的修改單也占用其一個標準編號

表 2-2：IEEE 802.3標準族簡介

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3、標準的整合版本

由于各獨立的IEEE 802.3yx標準族太多，為使用上帶來了不便。因此，IEEE 802.3工作組從1985年開始，不斷地將前期所發布的獨立的系列標準族收集整理到一起，統稱為IEEE 802.3整合標準，并以發布年號標識不同的版本。如IEEE 802.3-1985《IEEE Standards for Local Area Networks: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection（CSMA/CD）Access Method and Physical Layer Specifications》（IEEE 局域網標準：載波檢測多址訪問與沖突檢測 （CSMA/CD）的訪問方法和物理層規范）。新發布的整合版本是不定期的（大約三年左右發布一個新的版本），截止到2022年底，已發布了IEEE 802.3-2022版本。新版本會將前一版本后所發布的新標準族（包括修改單）整合到新的版本中去，同時新的版本將取代前一版本。另外，IEEE 802.3整合版本IEEE 802.3-XXXX的標準名稱在不斷的變化之中，如目前新版本已變為《IEEE Standard for Ethernet》（IEEE以太網標準），進行了簡化。下表2-3匯總了歷次整合版本的發布情況，包括發布時間和標準名稱等。

表 2-3：IEEE 802.3整合版本IEEE 802.3-XXXX的歷次發布情況

4、關于IEEE 802.3.1與IEEE 802.3.2標準

另外，IEEE 802.3工作組還單獨發布有兩類模塊的IEEE 802.3.1（MIB模塊）與IEEE 802.3.2（YANG模塊）標準，它們都是以機器可讀的格式發布這些模塊。IEEE 802.3.1《IEEE 以太網管理信息庫（MIB）定義標準》，它的第1個版本是IEEE 802.3.1-2011，目前時修訂版本IEEE 802.3.1-2013。該標準的具體內容介紹詳見下表2-4中。IEEE 802.3.2《IEEE 以太網標準  YANG 數據模型定義》，它的第1個版本是IEEE 802.3.1-2019，目前現行。該標準的具體內容介紹也見下表2-4中。

表 2-4：IEEE 802.3.1-2013與IEEE 802.2-2019內容簡介

三、802.3標準族演進的主要變化

從表2-2中可以看出，IEEE 802.3標準族所規范的內容明顯呈現出下列的幾個變化：

1、傳輸速率的變化：

其以太網的系統傳輸速率由1 Mbit/s、10 Mbit/s、100 Mbit/s進而發展到1Gbit/s、10Gbit/s、100Gbit/s乃至400Gbit/s（800Gbit/s和1.6Tbit/s正在研究之中）。各種速率類型以太網的接口類型、含義及特點等詳見下表3-1。

表 3-1：各種速率類型以太網的接口類型、含義及特點

2、物理介質的變化：

其各類以太網（FE、GE）由開始的銅線（粗纜或細纜）、到雙絞線（3/4/5/6類的UTP或STP）、到光纖（多模（MMF）或單模（SMF））。

3、傳輸距離的變化：

其各速率以太網系統的傳輸距離由開始的幾米、100米、500米，到數公里和數十公里，具體情況詳見下表3-3。

表 3-3：各種速率類型以太網的傳輸距離

4、接口種類的增加：

這與物理介質的變化相對應，可以從接口類型“nBASE-X”中的介質代碼“X”變化可以看出，具體詳見下表3-4。

表 3-4：常用的各種以太網技術所采用的線路編碼方式

5、編碼效率的提高：

其各速率以太網系統的路線路編碼由剛開始的曼徹斯特碼（1B2B編碼，效率為50%）、4B5B、8B10B到64B66B（效率為96.97%），具體也見表3-4中。

6、網絡拓撲的變化：

由剛開始的單純的以太網到接入網絡，目前可以支持四種接入網拓撲以及相應的物理層：銅線上以太網（EoVDSL），在750m上傳送10Mb/s；點到點光纖上的以太網，在最長10km上傳送1000Mb/s；點到多點光纖上的以太網（EPON），在最長10km上傳送1000Mb/s；波分復用（WDM）上的以太網，在40km上傳輸100Gbit/s。如802.3ah標準中就主要涉及VDSL和EPON兩種標準。

四、IEEE 802.3標準的國際化

整合的IEEE 802.3-XXXX已被國際標準化組織（ISO）接收為ISO/IEC標準，也即由協會標準轉化為國際標準，便于在國際上推廣使用。其標準是隨著IEEE 802.3-XXXX版本的修訂更新而更新，現行為ISO/IEC 8802-3-2021 《信息技術-電信和交換系統間互聯-局域網和城域網 特性要求要求-第3部分：以太網標準》（注：依據IEEE 802.3-2018標本制定）。另外，IEEE 802.3.2-2019標準也有其ISO標準，即ISO/IEC 802-3-2-2021 《信息技術-電信和交換系統間互聯-局域網和城域網的要求-第3-2部分：以太網YANG數據模型定義標準》。

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我國曾在1995年首次將ISO/IEC 8022-3-1990標準轉化為（IDT）國內標準GB/T 15629.3-1995，后在2014年又將ISO/IEC 8022-3-2000版本轉化為（MOD）國內標準，被發布為GB/T 15629.3-2014《信息技術 系統間遠程通信和信息交換 局域網和城域網 特定要求 第3部分：帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）的訪問方法和物理層規范》，目前國內仍然有效。

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