| 出版日期：2002-06-24 总期号：1128 本年期号：45 |
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10G迈进一大步
万兆以太网标准尘埃落定 沈彤、吴震、刘立 在经过了3年的平静等待，我们终于迎来了万兆。没有想象中的喧嚣热闹，随着IEEE以太网工作组的绿灯放行，802.3ae再也不是新闻里的噱头和数字上的游戏，它走下了高高的云端。而这次，IEEE打开的不仅仅是一扇门，更意味着一个光网络时代的到来。 从1973年Robert和David发明了以太网到今天，从起初仅仅2.94Mbps的速率到今天的10G，以太网的性能增长一次次地打破了摩尔定律，而网络给我们带来的价值却又一次次地印证了Metcalfe预言。目睹着身边FDDI、令牌环、ATM这些昔日明星标准们的悲壮倒下，10G，也许正是送给以太网30岁生日的最好礼物。 企业的数据量每6个月增长100%，芯片速度每18个月翻一番，互联网流量每年增加3倍，工作站的数据速率每5年增加10倍……很多时候，我们真的不知道是智慧的人类改变了网络，还是网络彻底改变了我们的生活。10G的到来，再一次将用户和厂商共同逼到了网络的生死时速上，盲从是浪费，而单纯的冷眼静观无疑要冒着落伍的风险。像是你打算走路从北京到广州，一路上总听到诱惑的声音：“上车吧。” 
10G的体系组件 人们用5年习惯了百兆，3年普及了千兆。现在预测万兆网离我们有多远似乎已经没有意义，你可以有一万个理由拒绝它，但却只有一个理由接受它，改变身边的网络天空。 此时，我只想喊一句：10G，你来得好！ 以太网的历史上应该永远记住2002年6月12日。在这一天，网络界期待已久的万兆以太网标准被IEEE正式通过。在IEEE以太网标准工作组织的网站上，我们看到了802.3ae工业标准被“approved”的鲜明字样。这是工业界第一个纯光纤的以太网，数据传输率达到10Gbps，开创了新一代以太网时代。 为了这一天，众多的厂商翘首等待了三年。 10G－绿灯放行 这次802.3ae标准的通过，为各个万兆以太网设备厂商统一了标准，也为他们生产非专有万兆以太网产品扫清了障碍。在万兆以太网产品问世近一年来，这是第一次以官方标准一统天下，确保各设备厂商以及电信运营商能够在此基础上轻松实现互通。 而最引人瞩目的焦点是，这是IEEE标准化组织在以太网技术领域第一次超越了LAN的范围，制定的一个新的标准，使以太网技术能够应用到广域网的端到端的互联中。换言之，以太网第一次从局域网的后台堂而皇之地来到了WAN的世界里。为万兆在城域网、企业外联网和互联网的普及铺平了道路。 由于在光学和物理连通性方面，万兆以太网没有其它技术可以借鉴，一切都是白手起家，因而IEEE 802.3ae万兆以太网标准相对于先前的千兆以太网标准和快速以太网标准，走过了更加艰辛的历程，在草案确立的过程中也遇到了不少困难，例如从配件厂商那儿得到光学元件的特殊标准，精确进行万兆以太网的时钟同步及其测试方法，这些因素导致了该标准延期三个月才最后通过。 
亚特兰大举行的Supercomm展示会成为10G网络设备厂商的大舞台 新标准在保留了原有以太网技术特点的同时，使以太网能够在单模和多模光纤上达到现有千兆以太网10倍的传输效率，传输距离在65米到40公里之间。 IEEE 802.3工作组主席、万兆以太网联盟前任主席、Intel通讯部首席设计师Bob Grow声明：“最终用户可以放心地在多厂商设备的环境下使用这种高速的通信技术，以太网易用和容易整合的特性不会改变。万兆以太网联盟成员和厂商为各自产品的互通、互用而作的努力极大地增强了最终用户采用万兆以太网技术的信心。”万兆标准发起人之一的Extreme Networks的欧洲市场部经理Martin van Shooten也表示：“Extreme将在接下来的几个月内推出万兆以太网的模块，售价在6万美元左右。” 面对10G开辟的新天地，众多的厂商和用户们却没有表现出应有的热情和跟风而进。而多数人的选择是：冷眼静观。 生死时速下的数字游戏 很难用一句话来描述10G的标准。但我们依然可以简单地概括万兆以太网的特点：将以太网的技术带到了广域网的世界。从10G开始，以太网原有的简单、高效和低成本等一系列优点将一样地适用于广域网。 从原理上分析，万兆以太网在物理层上将包括两类PHY（物理层），分别以10Gbps速度运行的局域网 PHY和以9.58464Gbps（与SONET OC-192有效载荷速度相同）速度运行的广域网 PHY。广域网PHY在局域网PHY的基础上增加了扩展特性集，由PCS把这些PHY区分开。 
10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae发展简史 从技术角度而言，从千兆过渡到万兆不仅是一种可能，而且已经可以实现。因为在以太网站点之间的数据传输格式（帧格式）并没有改变。万兆以太网技术继续沿用原有桢格式，也就是说，对于数据链路层（Data Link Layer）以上的各层，TCP/IP、SNMP和所有的第3层应用都没有改变。 在以前，大多数公司和企业总采用传统的作法，即采用高速服务器或高速服务器群来增加带宽。然而随着64位计算技术的发展，为满足这一技术飞跃,对集成服务器群的需求将进一步增加，而当公司把主干带宽从千兆提高到万兆时，完成升级则变得轻而易举。随着10G标准的定案，万兆将进入服务器或终端。 千兆向万兆以太网过渡，最直接的受益行业将是电信部门。随着以太网转变为100%基于数据包的通信方式，网络中所有节点都具有帧兼容性的万兆以太网技术，将成为把数据从局域网传输到城域网再到广域网的最有效方式。 万兆以太网还有另一个很大的优势，它很好地解决了网络升级的问题。无论是提供商还是用户，原有的基础设施可与现有的以太网技术相兼容，由此可以节约大量投资，极具吸引力。对于千兆网络而言，升级后的万兆以太网依旧可使用已有的光缆。据记者了解，由于规范支持850nm、1310nm和1550nm三种激光振幅，而1310nm规范中包含两种单幅和WWDM （宽幅波分多路复用）方式，这意味着万兆以太网可以用于多模和单模线缆。 10G的前方似乎已经是艳阳一片，但今天的用户再不是几年前的网络技术的盲从者和信徒，他们和精明的商家一样，有自己的头脑和判断。 厂商斗智的新战场 在和10G标准几乎一同进行的亚特兰大Supercomm展示会上，有24个设备供应商，包括Agilent、Enterasys、Extreme Networks、Foundry、Intel和Nortel Networks，展示了各自的万兆以太网产品，并在万兆以太网联盟的组织下，一起展示了产品间的协同工作，充分肯定了万兆以太网的前景。但这些却并不意味着厂商间在10G平台上的无间合作的开始。相反，一场不见硝烟的战争正悄悄在网络厂商中进行。 首先是相互观望。虽然Extreme在10G标准确立后试探性地发布了消息，在未来的几个月后将推出万兆以太网的模块。但竞争对手3Com公司马上表示，在2003年之前并不打算发布其万兆以太网产品，原因很简单，它们想等到万兆的价位对企业用户有足够的吸引力的时候才推出其产品。其他的厂商也没有预想的那样跟风而动。 分析其原因，万兆以太网的价格一直在每端口4万至10万美元之间徘徊，居高不下，因而决定了在未来的几年里，它只可能被电信运营级的服务商采用。而当前电信行业的萧条使得万兆以太网不会像当初期望的那样迅速开花、结果。目前的万兆以太网只能在纯光纤网络上运行，在初建时费用很高，决定了它非常适合已经铺设光纤网络的城域网，而它在企业网（局域网）中的运用还有相当长的路要走。 记者采访3Com公司中国区技术市场经理唐勇的时候，他表示：“3Com将在某个时候推出万兆产品，但万兆目前的用户群还停留在城域网的骨干上，在企业网的推广还需要相当长的时间。因而对于传统的企业网设备厂商，我们需要的更多是耐心和观望。” 国内厂商由于多数并不掌握核心技术，因而在对国外标准的消化吸收上则表现了明显的滞后性。记者随机采访了实达网络、Vanlink等设备厂商，普遍表示未来将支持万兆，但目前没有明确的产品计划。 10G最难逾越的第一个门槛就是价格。根据Extreme欧洲市场部经理Martin van Shooten的预测：“10G要比人们想象更快地面向企业进行销售，目前已经有一些企业客户开始使用万兆以太网了。对于那些采用光纤的企业网用户，升级到万兆以太网将是一个平稳的、合理的选择，其价格有望在2003年开始下降。” 尽管门槛高高，但没有人能拒绝速度的诱惑。 长路漫漫的国内10G市场 如果仅仅比PC芯片的速度，我们离发达国家的水平已经是零距离。但如果比网络的建设水平，却绝对不是这个结果。你不能指望国内的网络和我们桌上的PC一样，第一时间武装到Pentium4的标准。 刚刚经历了百兆到千兆的洗礼，相信更多的用户还处在升级后的疲惫和茫然之中。从10G本身的特性分析，目前比较适合的是国内城域网、电信运营商、校园网骨干和部分超大型企业网。而价格和应用这两个因素相信是很长时间内10G在国内推广的最大桎梏。根据最保守的分析，每个10G端口在企业网的部署需要至少10万元人民币，而在城域网的价格则高达30～50万元人民币。而且这个价格将在万兆设备没有普及的时间里保持。对于国内那些刚刚进行网络改造的企业、运营商用户而言，价格的门槛最先将他们拒绝在万兆的门外。 如果说价格是万兆的敲门砖，应用则是万兆普及的最大驱动力。即便是在千兆普及的网络环境中，我们也很难找到哪个应用苛刻到必须使用千兆的带宽，更何况现在将网络通过速度增加了10倍。我们还停留在一个应用建设的时代，需要真正够用、易用、好用的应用来强化企业网，而不是简单的带宽升级。 30年前， Mtetcalfe博士发明以太网的目的是创造“未来的办公室”，30年后的今天，10G的超级以太网又将为我们创造什么呢？你可以说它来得太匆匆，你可以说它前途漫漫，但它毕竟来了。前行的车轮无法逆转，我们只想说：10G，一路走好。 10G以太网的标准 在网络OSI模型中，以太网的位置处在第二层。万兆以太网使用IEEE 802.3以太网介质访问控制协议（MAC）、IEEE 802.3以太网帧格式以及IEEE 802.3最小和最大帧尺寸。 从速度和连接距离上来说，万兆以太网是以太网技术的自然演变的一个阶段，除了不需要带有冲突检测的载波侦听多路访问协议（CSMA/CD）之外，万兆以太网与原来的以太网模型完全相同。 在以太网中，PHY表示以太网的物理层设备，它对应于OSI模型的第一层。MAC层对应的是OSI模型中的第二层。在10G的体系结构中，PHY划分为物理介质层（PMD）和物理编码子层（PCS）。802．3ae规范定义了两种PHY类型：局域网 PHY和广域网PHY。广域网PHY在局域网PHY功能的基础上增加了一个扩展特性集。这些PHY惟一的区别在PCS上。同时，PMD也有多种类型。 10G以太网构架中，一个新增加的接口被称为XAUI。XAUI被设计成一个接口扩展器，它扩展的接口就是XGMII（与介质无关的万兆接口）。XGMII是一个74位信号宽度的接口（发送与接收用的数据路径各占32位），可用于把以太网MAC层与物理层（PHY）相连。在大多数典型的以太网MAC和PHY相连的、芯片对芯片的应用中，XAUI可用来代替或者扩展XGMII。
10G中，局域网PHY和广域网PHY将在共同的PMD上工作，因此，它们支持的距离也相同。这些物理层的惟一区别在于物理编码子层（PCS）各有不同。广域网PHY与局域网PHY的区别在于广域网接口子层（WIS）包含一个简化的SONET/SDH 帧编制器。为了降低广域网物理层在实施过程中的成本，10G模型中没有实现物理层与SONET/SDH波动、分层时钟，以及某些光纤规格兼容。在广域网传输主干网上，这一特性使得以太网可以将SONET/SDH作为其第一传输层。 广域网PHY可以提供多种SONET/SDH管理信息，网络管理员能够像查看SONET/SDH链路一样，查看以太广域网PHY的信息。网络管理员还可以利用SONET/SDH管理功能，在整个网络中进行性能监测和错误隔离操作。 万兆网与传统以太网的不同 不同之一：万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口。 不同之二：万兆以太网只以全双工模式运行，而其它类型的以太网都允许半双工运行模式。 不同之三：万兆以太网不支持自动协商。自动协商功能的目的是方便用户，但在实际中却证明是造成连接性障碍的主要原因。去除自动协商可能将简化故障的查找。 2.94M到10G－以太网成长30年 1973年，施乐公司Palo Alto研究中心（PARC）的两位研究人员，Robert Metcalfe 和David Boggs（后来成立了3Com公司），为了连接实验室的多个Xerox Alto设备，开发出了以太网技术。以太网的时钟取自于Alto的系统时钟，最初的数据传输速率为2.94Mbps。Meltacafe将这项技术命名为“Ethernet”（以太网）。 Metcalfe在发明之初曾经说过：网络将越来越重要，它的价值将随着用户数的增多而同比增长。这就是著名的 “Metacalfe 预言”。 随着以太网的发展，Metacalfe 预言得到了最好的证明。以太网的传输速率从最初的10Mbps逐步扩展到100Mbps、1000Mbps、10Gbps，而价格也随着工业化生产而迅速下降。在成长的道路上，以太网凭借简单、高效、低成本的优势，已经成为局域网（LAN）中的主导网络技术。 随着千兆以太网的出现，以太网已经伸展到城域网（MAN）领域，并扮演越来越重要的角色。 10G标准的出台将万兆以太网引入城域网（MAN）和广域网（WAN）。这是以太网30年历史上最重要的一个里程碑。 |
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