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第一部分 千兆位以太网初探 2

第1章 以太网的发展：速度需求 2

1．1 以太网基础知识 3

1．1．1 以太网的最初目标 3

1．1．2 以太网的非目标功能 4

1．1．3 CSMA/CD工作原理 4

1．1．4 以太网的基本组成 6

1．2 以太网的发展 7

1．2．1 第一代以太网：在同轴电缆上的10Mbps以太网 8

1．2．2 10BASE-T以太网：在话音级双绞线电话电缆上的10Mbps以太网 11

1．2．3 100BASE-X快速以太网：铜缆及光缆上的100Mbps以太网 13

1．2．4 快速交换式以太网：另一种快速以太网 17

1．2．5 千兆位以太网：铜线和光缆上的1000Mbps以太网 19

1．3 以太网的演变和现状 20

1．3．1 传输速率 21

1．3．2 交换机 21

1．3．3 星形拓扑及其对网络的影响 21

1．3．4 新的操作功能 21

1．3．5 最初的以太网目标 22

1．3．6 最初的非以太网目标 22

1．4 谨慎的结论 23

第2章 OSI和千兆位以太网标准参考模型 24

2．1 ISO/OSI参考模型 24

2．1．1 网络服务类型 26

2．1．2 网络服务原语 26

2．1．3 OSI模型下的网络通信 27

2．2 千兆位以太网参考模型 30

2．2．1 逻辑链路控制（LLC）子层 32

2．2．2 介质访问控制子层组 32

2．2．3 LCC/MAC服务原语 33

2．2．4 服务原语定义 34

2．2．5 物理子层组 36

2．3 小结 38

2．3．1 再论OSI模型 39

2．3．2 再论服务原语 40

第二部分 网络访问和控制 44

第3章 介质访问控制 44

3．1 MAC概述 44

3．2 MAC帧格式 47

3．2．1 基本的MAC帧格式 47

3．2．2 MAC控制帧格式 49

3．2．3 VLAN标记的MAC帧格式 51

3．3 帧发送 52

3．3．1 帧组装 54

3．3．2 半双工传输 54

3．3．3 全双工传输 56

3．3．4 MAC控制帧的发送 57

3．3．5 VLAN标记帧的发送 58

3．4 帧接收 58

3．4．1 地址识别 59

3．4．2 成帧 59

3．4．3 FCS确认 60

3．4．4 帧类型判定 60

3．4．5 帧拆卸及转发 60

3．4．6 冲突过滤 61

3．4．7 无效MAC帧 61

3．4．8 错误恢复 61

3．5 空闲方式 61

3．6 小结 61

3．6．1 与速度有关的差异 61

3．6．2 工作方式的差异 62

3．6．3 与帧格式有关的差异 62

第4章 千兆位中继器、网桥、路由器和交换机 65

4．1 中继器 65

4．1．1 半双工中继器 66

4．1．2 全双工带缓冲的中继器 68

4．1．3 被管理的中继器 72

4．2 网桥 74

4．2．1 MAC中继帧传输 76

4．2．2 网桥协议实体帧的传输 79

4．2．3 网络配置和重配置 80

4．2．4 网桥缓冲控制和发送延迟 80

4．3 路由器 81

4．3．1 路由选择协议 82

4．4 交换机 85

4．4．1 交换机的结构 86

4．4．2 流量控制和端口缓冲器结构 88

4．4．3 端口速度控制 88

4．5 VLAN标记和基于优先级的帧传输 89

4．6 小结 89

第三部分 传输技术基础 92

第5章 基带传输基础 92

5．1 单工、半双工和全双工 93

5．2 发送机的特性和功能 95

5．2．1 编码器 95

5．2．2 多路复用器（MUX） 95

5．2．3 调制器 96

5．2．4 脉冲成形滤波器 96

5．3 接收机的特性和功能 97

5．3．1 解调器 97

5．3．2 多路分解器（DEMUX）和译码器 97

5．4 噪声、信噪比（SNR）和位差错 97

5．5 眼图 98

5．5．1 发送眼图 98

5．5．2 接收眼图 100

5．5．3 眼图分析 102

5．5．4 眼罩 103

5．6 滤波效应导致的脉冲失真 105

5．7 均衡 109

5．7．1 带宽受限均衡和接收脉冲形状 110

5．8 线路编码 112

5．8．1 传输脉冲编码 112

5．8．2 分组编码 114

15．9 小结 115

第6章 光纤通信基础 116

6．1 千兆位以太网光链路 116

6．2 基本设计限制和考虑 117

6．2．1 光功率预算 117

6．2．2 费用考虑 118

6．2．3 互操作考虑 119

6．2．4 光纤考虑 119

6．3 光纤中传输的光 119

6．3．1 光线和光束 121

6．3．2 三种基本光线类型 125

6．3．3 光线和模式 126

6．3．4 模式：电场和强度模式 130

6．3．5 光纤带宽和衰减 131

6．4 发送机电器件和光源 140

6．4．1 发光二极管（LED） 141

6．4．2 二极管激光器 141

6．4．3 模式分割和模式分割噪声（MPN） 148

6．4．4 激光器发射电器件 150

6．5 光纤接头和连接器 152

6．5．1 模式噪声 153

6．6 光信号检测器 154

6．7 小结 155

6．7．1 850nm、1300nm和1550nm波长折衷 156

6．7．2 光纤性能比较 156

第四部分 公共1000BASE-X物理层 160

第7章 公共物理子层:调和子层与GMII 160

7．1 PLS/GMII发送信号组 162

7．2 PLS/GMII接收信号组 162

7．3 PLS（CSMA/CD）状态信号组 163

7．3．1 载波监听 163

7．3．2 冲突检测 164

7．4 GMII网络管理信号和有关寄存器 164

7．4．1 基本寄存器功能 164

7．4．2 扩展寄存器功能 165

7．5 小结 165

第8章 1000BASE-X的物理编码、物理介质附加和自动协商 166

8．1 物理层概述 167

8．1．1 千兆位以太网单工链路 168

8．1．2 实例：网络接口卡 169

8．1．3 物理层功能和接口 170

8．2 物理介质附加子层 171

8．3 10-位接口 172

8．3．1 TBI发送器 172

8．3．2 TBI接收器 172

8．4 物理编码子层 174

8．4．1 PCS载波监听 174

8．4．2 PCS发送 175

8．4．3 PCS同步功能 176

8．4．4 PCS接收功能 179

8．4．5 PCS自动协商功能 181

8．5 将一个MAC帧封装到一个代码组流中 183

8．5．1 IDLE有序集（I） 183

8．5．2 Start_of_Packet有序集 184

8．5．3 End_of_Packet有序集 184

8．5．4 Carrier_Extend有序集 185

8．5．5 Error_Propagation有序集 185

8．5．6 TX_EN、TX_ER、RX_EN和RX_ER信号 185

8．6 8B10B码 186

8．7 代码组编码和译码 187

8．8 小结 191

第五部分 1000BASE-X介质相关层 194

第9章 千兆位以太网光链路模型 194

9．1 预备知识：IEEE 802．3最坏情况设计原则 194

9．2 光链路模型介绍 195

9．3 脉冲宽度、带宽和转换时间 196

9．4 光纤和信道转换时间 198

9．4．1 多模光纤模式带宽 198

9．4．2 光纤彩色带宽 198

9．5 消光比功率补偿 199

9．6 符号间干扰（ISI） 200

9．7 敷设光纤的衰减 203

9．8 接插损耗 204

9．9 返回损耗 205

9．10 最小接收内部眼开启 205

9．11 模式分割噪声 206

9．12 相对强度噪声 209

9．13 模式噪声功率补偿分配 211

9．14 附加实验结果 213

9．15 确定性抖动分配 216

9．16 功率预算举例 216

9．17 小结 217

第10章 千兆位以太网模式带宽研究 219

10．1 有效模式带宽研究 220

10．1．1 千兆位以太网链路模型最坏情况工作范围 221

10．1．2 千兆位以太网抖动预算问题 222

10．2 模式带宽研究 222

10．2．1 径向满注入（ROFL） 225

10．2．2 解决千兆位以太网抖动预算问题 226

10．3 偏置注入 228

10．3．1 光纤DMD值 229

10．3．2 光纤折射率失真 230

10．3．3 最坏情况光纤模拟 231

10．3．4 偏置注入模拟结果 231

10．3．5 偏置注入工作的实验验证 233

10．4 小结 234

第11章 1000BASE-X:光纤和铜线PMD 235

11．1 光纤PMD 237

11．1．1 线缆模型和组件规定 239

11．1．2 光发送参数 240

11．1．3 光接收参数 242

11．1．4 最坏情况光功率预算举例 244

11．2 短距离铜线PMD 248

11．2．1 1000BASE-CX铜线链路模型 248

11．2．2 铜线发送机 249

11．2．3 铜线电缆装置 250

11．2．4 铜线接收机 251

11．3 小结 251

第六部分 网络安装和系统考虑 254

第12章 线缆设备:安装和管理 254

12．1 结构化布线 254

12．2 线缆设备基础设施 255

12．2．1 光缆安装限制 256

12．2．2 建筑物管道和线缆槽 257

12．2．3 室外线缆设备 258

12．2．4 施工图 261

12．3 网络布线 262

12．3．1 线缆选择 263

12．3．2 线缆测试和验证 263

12．3．3 线缆设备数据库 266

12．4 线缆设备管理 267

12．5 线缆设备的安全 268

12．6 小结 268

第13章 升级以太网LAN:系统和拓扑 269

13．1 网络升级的合理需求 269

13．2 升级以太网LAN的时机 269

13．2．1 服务质量 270

13．2．2 建立一个CoS传输路径 271

13．3 规划一个新的网络或给网络升级 272

13．3．1 强制网络规划 272

13．3．2 部分添加、移动和修改 273

13．3．3 总的网络规划 273

13．4 网络规划的折衷办法 274

13．4．1 网络规划目标 274

13．4．2 以太网LAN规划中的缓和因素 274

13．4．3 明确当前和潜在的用户群 275

13．4．4 网络结构考虑 275

13．4．5 网络兼容性考虑 279

13．4．6 网络基础设施考虑 283

13．4．7 确定网络规划 285

13．5 小结 286

第14章 千兆位以太网与其他局域网技术 287

14．1 普遍采用的局域网安装 287

14．1．1 第2层LAN概述：令牌环网 288

14．1．2 第2层LAN概述：FDDI 288

14．1．3 第2层LAN概述：100VG-AnyLAN 289

14．1．4 第2层LAN概述：ATM 289

14．1．5 基于IP网络的高层协议 290

14．1．6 基于ATM网络的高层协议 291

14．2 网络升级比较 294

14．2．1 高速令牌环网 295

14．2．2 FDDI 295

14．2．3 100VG-AnyLAN 295

14．2．4 异步传输模式 295

14．3 小结 296

第15章 未来趋势:千兆位以太网及更高速的以太网 297

15．1 1000BASE-T：在UTP铜线上的千兆位以太网 297

15．1．1 1000BASE-T信号传输和接收 298

15．1．2 1000BASE-T布线考虑 301

15．2 链路聚集：方案802．3ad 303

15．2．1 链路聚集逻辑模型 304

15．2．2 链路聚集功能模型 305

15．3 扩展长度的千兆位以太网链路 307

15．4 MAN和WAN中的千兆位以太网应用 309

15．4．1 QoS 309

15．4．2 计费 310

15．4．3 网络管理 310

15．4．4 链路保护和恢复 310

15．5 波分复用和千兆位以太网 310

15．5．1 光层、物理/数据链路层和第3层链路保护和恢复 313

15．6 万兆位以太网 313

15．6．1 对万兆位以太网的需求 313

15．6．2 技术考虑 314

15．6．3 单模光纤 315

15．6．4 物理层电器件问题 315

15．6．5 单信道线路编码问题 315

15．7 小结 316

15．8 最后几点想法 316

第七部分 附录 320

附录A 参考资料及其他信息源 320

附录B 8B10B代码表 324

词汇表 330