千兆以太網雙絞線收發技術

　　1．引言
　　目前，1000BASE-T雙絞線收發模塊已被廣泛應用在千兆以太
網中。1000BASE-T雙絞線收發模塊能在現有的第5類雙絞線中實現
千兆位的傳輸，將傳統的十/百兆位以太網連接平滑升級到千兆位
以太網，大大降低了以太網升級成本。光通信模塊制造商飛博創
公司已在國內領先推出具有自動協商功能的1000BASE-T雙絞線收
發模塊，該收發模塊采用世界流行的SFP迷你封裝，能廣泛應用于
國內外著名廠商提供的千兆以太網通信產品中。
　　2．千兆以太網傳輸技術簡介
　　IEEE802.3協議族規范了四種媒質可以承載千兆以太網的傳輸
（見圖一），表一則列出了信號在這四種媒質中的傳輸距離。100
0BASE-T技術以其簡單和低廉的升級方式而倍受廣大網絡使用者的親瞇，1000BASE-T接口已成為各大網絡設
備供應商的必備接口。以下將簡要介紹1000BASE-T關鍵技術。
圖 1 - 千兆以太網傳輸協議族
表 1 - 千兆以太網不同傳輸媒質比較
　　3．1000BASE-T關鍵技術
　　1000BASE-T的承載媒質是第5類雙絞線。第5類雙絞線由ANSI/EIA//TIA-568-A定義，是現在應用最廣泛
的以太網傳輸媒質。在第5類雙絞線上傳輸千兆位的信號，設計者將面臨巨大的挑戰，這些挑戰來自于線纜
信號的衰減，回波及串擾（見圖二）。衰減是由于線纜阻抗而引起的能量的減少，并隨著頻率的升高而增
大。回波是由于信號的雙向傳輸而引起的，即發射信號和接收信號都在同一對線中進行。我們通常用回波
損耗來測量回波帶來的影響。串擾是指相鄰線對間信號的相互干擾，分為近端串擾和遠端串擾。
圖 2 - 非屏蔽第5類雙絞線傳輸特性
　　1000BASE-T使用了第5類雙絞線中所有的4對線，并在每對線中實現信號的雙向傳輸（見圖三）。這
樣，每對線中的信號比特率降為1/4，即250bps，從而降低了線纜對信號的衰減。混波電路是實現這種雙向
傳輸的核心部分，它將發射信號和接收信號偶合在同一對線纜中傳輸，并使其不相互干擾。
圖 3 - 1000BASE-T雙向傳輸技術
　　1000BASE-T使用5級PAM制編碼方式。5級PAM制編碼使用-2、-1、0、+1、+2五種電平，其中四個電平用
于信號編碼，一個電平用于前向糾錯編碼（見圖四和圖五）。5級PAM制編碼相對與二進制編碼將信道利用
率提高了一倍，這樣每線對的信號波特率下降為125MB/s，再一次降低了信號所占用的帶寬，從而進一步減
少線纜對信號的衰減。
圖 4 - 二進制編碼與PAM-5編碼比較
圖 5 - 通過示波器觀察到的PAM-5編碼的波形
　　1000BASE-T雙絞線收發模塊內置了一塊功能強大的物理層芯片，可以支持1000BASE-X串行（SERDES）
接口，即可以與現有的千兆光模塊完全兼容，充分體現了其強大的適應力。1000BASE-T雙絞線收發模塊同
時還能支持由思科提出的SGMII接口，該接口能支持模塊在10M/100M/1000M多種速率下工作，使得1000BASE
-T模塊比千兆光模塊有更大的生存力。
　　3．1000BASE-T應用簡介
　　基于以上技術，1000BASE-T得以在第5類雙絞線上傳輸千兆位的高速信號。目前世界上85%的以太網采
用雙絞線連接，其中大部分為第5類雙絞線。1000BASE-T技術可以利用現有的線纜設施，最大程度的保護客
戶的現有投資，從而為客戶提供最具性價比的千兆連接解決方案。1000BASE-T技術主要應用在以下三個方
面（見圖6）：
圖 6 - 1000BASE-T的應用
　　- 高速網絡設備的互連
　　- 高速服務器的訪問
　　- 高速桌面的接入
　　3．結論
　　本文綜述了千兆以太網雙絞線傳輸（1000BASE-T）的關鍵技術和實現方式，并簡單介紹了1000BASE-T
技術在實際中的應用。1000BASE-T技術將與千兆以太網其他傳輸技術長期并存，并為千兆以太網的傳輸提
供了一種極具性價比的解決方案。
參考文獻：
1．IEEE Std 802.3ab-1999, http://www.ieee802.org
2．IEEE Std 802.3-2002, http://www.ieee802.org
3．Gigabit Ethernet-1000BASE-T Whitepaper, Gigabit Ethernet Alliance, 1997, http://www.gigabi
t-ethernet.org
4．Gigabit Ethernet Over Copper Performance, Jason Knickerbocker, June, 2003, www.marvell.com
5．Serial-GMII Specification, Yi-Chin Chu, Oct, 1999