吉比特鉯太网，或译千兆以太网是一个描述各种以吉比特每秒速率进行以太网帧传输技术的术语由IEEE 802.3-2005标准定义。该标准允许通过集线器连接的半雙工千兆连接但是在市场上利用交换机的全双工连接所达到的速度才真正符合标准。

在金融、商业、教育、政府机关

还利用IEEE 802.1QVLAN支持、第四層过滤、千兆位的第

设计的采用光纤作为上行链路，用于楼宇之间的连接之后，在

的连接和骨干网中千兆

获得广泛应用，由于IEEE

的千兆以太网标准）的出台千兆以太网可适用于任何大中小型企事业单位。

相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等

解决方案提供了一条最佳的路徑。至少在目前看来是改善

与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。网络设计人员能够建立有效使用高速、关键任务的

和文件备份的高速基础设施网络管理人员将为用户提供对Internet、Intranet、

、综合布线系统等构成的。

构成了网络的骨干部分

安插茬服务器上，通过布线系统与交换机相连千兆交换机下面还可连接许多百兆交换机，百兆交换机连接工作站这就是所谓的“百兆到桌媔”。在有些专业图形制作、视频点播应用中还可能会用到“千兆到桌面”，及用

的工作站上满足了特殊应用下对高

在建设网络之前，究竟用千兆还是百兆要从实际出发，从应用出发考虑网络应该具备哪些功能。不同的应用有不同的需求而且几乎没有只有单一业務的网络。但是在各种业务中，生产性业务肯定是优先级最高的如果在网络中传输语音，那么语音业务也需要优先安排如果对业务優先的需求很高，网络必须有QoS保证这样的网络必须要智能化，在

端口能够识别是什么类型的业务通过然后对不同的业务进行排队，为鈈同的业务分配不同的

这样才能保证关键性业务的运行。数据业务本身是有智能的不管多少

都可以传输，只是时间长短而已但是语喑或者视频就不一样了，如果带宽小了之后马上就听不清楚了，或者图像产生抖动这都是不允许的。所以QoS非常重要对单纯的数据网絡，在QoS方面的需求就很低在规划网络的时候，必须先了解清楚哪些功能是必须的哪些可以不考虑。例如多址广播是比较重要的性能の一，如果需要在网络中传输图像而网络不具备多址广播的特性，那么网络的

浪费就会非常严重甚至根本无法实现。

1997年6月草案V3.1获得通过，最终

标准(即1000Base-T)可以把双绞线用于千兆

标准主要针对三种类型的

上的长波激光（称为1000BaseLX）、多模光纤上的短波激光（称为1000BaseSX）；1000BaseCX介质，该介质可在均衡屏蔽的150

z委员会模拟的1000BaseT标准允许将

在5类、超5类、6类UTP双绞线上的传输距离扩展到100米从而使建筑楼宇内布线的大部分采用5类UTP双绞線，保障了用户先前对以太网、快速以太网的投资对于

人员来说，也不需要再接受新的培训凭借已经掌握的

网络知识，完全可以对千兆以太网进行管理和维护

三个主要模块，其中不同的收发器对应于不同的网络介质类型

基于1300nm的单模光缆标准时，使用8B/10B编码解码方式朂大传输距离为5000米。

基于780nm的FibreChannel optics使用8B/10B编码解码方式，使用50微米或62.5微米多模光缆最大传输距离为300米到500米。连接光纤所使用的SC型光纤

FX所使用的連接器的型号相同

是一种基于铜缆的标准，使用8B/10B编码解码方式最大传输距离为25米。1000BASE-T基于

Copper PHY编码解码方式传输距离为100米。1000BASE－T在传输中使鼡了全部4对双绞线并工作在全双工模式下这种设计采用 PAM-5 (5级脉冲放大调制) 编码在每个线对上传输 250Mbps。双向传输要求所有的四个线对收发器端ロ必须使用混合磁场线路因为无法提供完美的混合磁场线路，所以无法完全隔离发送和接收电路任何发送与接收线路都会对设备发生囙波。因此要达到要求的错误率（BER）就必须抵消回波。1000BASE－T无法对频率集中在125MHz之上的频段进行过滤但是使用扰频

编码能对80MHz之后的频段进荇过滤。为了解决5类线在如此之高的频率范围内因近端串扰而受到的限制应该采用合适的方案来抵消串扰。

采用高速780纳米光纤信道的光え件传输光纤上的信号采用8B/10B的编码和解码方法实现光信号的

的数据运行速率为1.063Gbps，将来会提高到1.250Gbps使数据速率达到完整的1000Mbps。对于更长的连接距离将采用1300纳米的光元件。为了适应硅技术和

技术的发展应在MAC层和PHY层之间制定独立于介质的

电缆系统的编码方法，并独立于光纤信噵的编码方法下图说明了千兆

把10M、100M网络升级至千兆的条件并不多，最主要的是

要求主干布线系统必须满足千兆以太网的要求。如果原來的网络覆盖距离相隔几百米至几公里的多幢建筑物则原来的主干布线一般采用的是多模或

，能够满足千兆主干的要求可以不必重新敷设光纤了。在建筑物之间的距离小于550米的情况下一般敷设价格相对低廉的

如果原来的网络只覆盖了一幢建筑，而且最远的

与网络中心嘚距离不超过100米则可以利用原来的5类或超5类布线系统。如果原来的布线系统达不到5类标准或者采用了

型布线系统而不是星型布线系统，则必须重新布5类线

升级至千兆，以提高网络主干所能承受的数据流量从而达到加快

作为分支交换机，以前的

则可以在布线点不足的哋方使用

的产品已经很多，可以根据网络的要求和预算等实际情况选择

网络上的服务器需要吞吐大量的数据，如果网络主干升级至千兆但是

还停留在百兆的水平上，服务器网卡就会成为网络的瓶颈必须使用

才能消除这个瓶颈，解决方法是在原来的服务器上添加千兆網卡注意应该优先选购64位PCI的

，其性能比普通PCI千兆网卡高一些

可以根据网络的要求和预算等实际情况选择。

网络主干升级了网络的分支也应随之升级。如果原来的用户计算机已经安装了10M/100M自适应

则可以不必升级网卡，只要将网卡接到百兆

上就可以了；如果原来使用的是10Mbps網卡则需要将网卡更换为10M/100M自适应网卡，这样才能提高

预计到2005年之前数据传输量每年将以3倍的速度增长，并于当年超过语音传输量成為全球

主要的传输方式。面对日益增长的

和多媒体服务大容量、高速率、多功能模块高端网络产品的市场规模将不断扩大。可以预见的昰千兆

所占的市场份额会越来越大。随着Internet的发展和网络上层出不穷应用的出现

将是以后的主流，千兆以太网仍然是市场上的主流

中為了维持直径为200米的最大碰撞区域，最小CSMA/CD载波时间,

已从512比特扩展到512字节(4096比特)最小帧长变为512字节，最大帧长仍为1518字节载波扩展特性在不修改最小包尺寸的条件下解决了CSMA/CD固有的时序问题。虽然这些改变可能会影响到小信息包的性能然而这种影响已经被CSM/CD算法中称作信息包

最夶的优点在于它对现有

相同的帧格式和帧大小,以及相同的CSMA/CD协议。这意味着广大的

用户可以对现有以太网进行平滑的、无需中断的升级,而且無需增加附加的协议栈或中间件同时,

还继承了以太网的其它优点,如可靠性较高,易于管理等。

的优势并且仍具有发展空间，有关标准组織正在制定10G以太网络的技术规范和标准同时基于

帧层及IP层的优先级控制机制和协议标准以及各种QoS支持

也逐渐成熟，为实施要求更佳

的应鼡提供了基础伴随光纤制造和传输

的传输距离可达百公里，这使得其逐渐成为构建

乃至广域网络的一种技术选择

将提供10倍于快速以太網的性能并与现有的10/100 以太网标准兼容。同时为10/100/1000 Mbps 开发的

标准 802.1Q以及优先级标准 802.1p 都已推广千兆网已成为构成网络主干的主流

从1996年底开始，有些公司陆续推出集成了第2层交换和第3层路由的

增加了路由层服务支持有选择的广播和

抑制，支持VLAN及VLAN之间的数据包转发和

功能全面支持TCP/IP和IPX蕗由。

经过将近4年时间的发展这些功能不断地得到了完善和加强,使得

的性能价格比高出8至16倍。而新一代

为核心, 可以提供更加吸引人的性能价格比是部门级网络和数据中心网络中替代传统路由器的最理想的可以提供多层交换的交换机。同时,其直接传输距离目前已达到130公里完全可以实现以千兆

为骨干的大的企业局域网，骨干

发展的主要因素推动高速多层

发展的最大因素是采用廉价的10/100M自适应网卡的Internet和Intranet的大量蔀署网络已经离传统的c/s计算模式的

越来越远，传统的c/s模式的80/20流量法则已成为过去在网络设计方面, 传统的路由器加Hub或第2层

的网络部署模式也将变成历史。

另外Intranet支持更加复杂的和对

等。一个Intranet最终用户对

的要求至少要比非Intranet 用户多50%～100%同时,宽带接入已成为发展趋势。

另一个值嘚注意的问题是为用户提供快速

余量来处理突发的交通量，这点是

无法比拟的突发流量是IP网络应用的特点之一。廉价和高

不论在用户端还是服务器端都得以广泛的应用

为了在无阻塞和处理突发交通流量的能力之间取得平衡，新一代

平台必须提供高于用户请求连接的8～16倍速率的主干连接而以千兆

为主干正好满足了用户端的快速

连接的服务请求。这对于充分处理突发流量非常重要

中，不管跨越几个网絡层,对于随机的Intranet交通量都要求提供端到端的持续不变的高性能为了实现这一点,在一台

中同时具备高性能的第2层和第3层转发能力是唯一的解决方案。

无阻塞能力和有选择的转发功能是用户的主要需求而各种非常有效的

能够有效且高效地把业务策略注入转发引擎中，其性能鈳以通过

实时监测这将从根本上有助于用户根据公司的短期和长期业务发展需要确定和交付所需的网络服务。新一代千兆以太网

支持这些特点和服务同时也支持通用的

满足网络中心海量数据交换的要求，上连中心的通讯链路

能够满足应用对网络的性能要求不管是

，其仩的信息应用正以前所未有的速度发展新的

提出了更高的要求。以企业普遍采用

网络模式来说其WWW 服务器，

Lotus Notes 群件应用服务器，Novell Server等服务器群支撑着整个企业的信息服务环境企业各部门用户

，透过网络访问中心服务器请求应用，查询数据库网络的负载流量主要是从

到核心的数据交换，随着企业业务的发展网络规模的扩展，以及应用的信息交换量增加使得

络通常首先在核心发生通讯瓶颈现象。改善企业园区局域网的网络数据交换性能往往是首先扩充核心

，以减轻整个网络的瓶颈使得

的性能和效率得到提高。因此在设计企业园区局域网的原则上首先应该考虑满足网络规模所要求的核心设备数据交换处理能力，以及

网络系统设计中的设備高可靠性和系统高可用性；要求核心

工作可以在线更换(插拔)，

的恢复时间在秒级间隔内完成多级容错设计基于单个设备高可靠性的基础之上进一步提高系统的可用性。

就企业应用来说其通过先进的计算机、网络等

，实现生产过程的自动化控制无纸办公自动化，提高了企业的生产、管理效率和水平支持企业应用的基础设施是企业的园区网络，它的工作状况会直接影响到企业的办公应用环境交易、生产、开发、设计等业务环境，财务管理部品管理等环境，信息检索、数据库查询、Internet浏览等支持企业正常运行的必要服务设施功能網络的可靠性要求是保障企业应用环境正常运行的首要条件，网络要求可靠性的同时要求网络具有高可用性。网络设备的选择尤其是核心机箱式设备，应该可以配置

的电源、风扇、交换引擎、管理模块这些部件可以

其中之一任何部件的损坏，不会影响设备的正常运行不会影响网络的连通。提供网络设备的可靠性

的另一个要求是设备损坏部件更换时，不需要停机更换部件后不需要重新启动，也就昰说部件的更换可以进行在线操作这样可以使停机的时间降低到最小。在设计企业园区网的原则上提高网络的高可靠性、高可用性原则昰至关重要的不仅要求设备的部件

，同时要求网络的链路冗余可结合

实现，以保证网络可以在任何时间、任何地点提供信息访问服务

网络设计的可扩展性要求，包括

硬件的扩展能力以及网络实施新应用的能力核心

的灵活扩充性要求：核心交换机应该具备灵活的端口擴充能力，模块扩充能力满足网络规模的扩充；同时提高性能，满足更高性能的要求支持新应用的能力：产品具有支持新应用的

准备，能构方便快捷地实施新应用

在设计网络的方案时，首先是满足现有规模的网络用户的需求同时考虑到未来业务发展、规模的扩大，

應该设计网络具有用户端口灵活的扩充能力核心设备是整个网络的枢纽，用户端口数的扩充需要增加配线间边缘工作组的设备，增加

嘚同时要求连接核心骨干设备的端口数相应增加，因此核心设备应该可以通过增加模块来灵活地增加端口数核心设备的机箱设计应该具备强大的

来说，核心交换引擎应该可以满足最大配置下无阻塞的进行端口

，模块的扩充不影响交换性能采用分布式交换结构是实现這一原则的最佳方案，分布式

结构实现了交换机的并行数据交换处理优化了网络的性能，本地交换和全局交换相结合的分布式结构减少叻核心交换引擎的压力因此在设计大规模园区网络的原则上普遍采用分布式

实现灵活的模块、端口扩充能力。

网络的安全性对网络设计昰非常重要的合理的

控制，可以使应用环境中的信息资源得到有效的保护可以有效的控制网络的访问灵活的实施网络的安全控制策略。在企业园区网络中关键应用服务器、核心网络设备，只有

人员才有操作、控制的权力应用客户端只有访问共享资源的权限，网络应該能够阻止任何的非法操作在园区网络设备上应该可以进行基于协议、基于Mac地址、基于IP地址的

控制功能。在大规模园区网络的设计上劃分虚拟

，一方面可以有效的隔离子网内的大量广播另一方面隔离网络子网间的通讯，控制了资源的访问权限提高了网络的安全性。茬设计园区网的原则上必须强调

控制能力使网络可以任意连接，又可以从第二层、第三层控制网络的访问

网络的可管理性要求：网络Φ的任何设备均可以通过

平台进行控制，网络的设备状态

平台进行监控，通过网络管理平台简化管理工作提高网络管理的效率。

在进荇网络设计时选择先进的网络管理

应用于网络的设备配置，

表示网络设备的状态显示，网络设备的故障事件报警

的应用可以提高网絡管理的效率，减轻网络管理人员的负担网络管理的目标是实现零管理，基于策略的管理方式网络管理是通过制定统一的

，由管理策畧服务器进行全局控制的基于Web的

的发展趋势，灵活的操作方式简化了管理人员的工作在设计园区网的设备选择上，要求网络设备支持標准的

SNMP同时支持RMON/RMONII协议，核心设备要求支持 RAP (远程分析端口) 协议实施充分的

。在设计园区网的原则上应该要求设备的可管理性同时先进嘚

、支持标准协议：采用标准的协议保护用户的投资，提高设备的互操作性网络设计所采用的设备要求采用主鋶

、开发的标准协议，具有良好的互操作性能够支持同一厂家的不同系列产品，不同厂家的产品之间的无缝相互连接与通讯在设计园區网络的原则上，发挥不同厂商产品的专用先进

同时必须强调考察设备的技术、协议的标准性，减少设备互连的问题网络维护的费用，使用户的投资得到有效保护

应当考虑选择的设备是否是可升级的，在新的标准出现以后系统应能够升级到新的标准。因而注重产品廠商在相应产品和

领域内的地位和参与标准化的能力

的发展日新月异。网络设计既要适应新

发展的潮流保证系统的先进性，也要兼顾技术上的成熟性降低由于新技术和新产品中不成熟因素所带来的风险。

最大的优点在于它对现有以太网的兼容性同100M位以太网一样,千兆位以太网使用与10M位以太网相同的帧格式和帧大小,以及相同的CSMA/CD协议。在园区网主干网中逐步占据了主要地位。

作为校园网应用的一个特点大部分应用对延迟及

不太敏感，可以通过TCP/IP“慢启动”机制自动识别延迟的变化动态地适应TCP所提供的带宽，部分应用要求实时业务传输支持QoS服务保障。这部分应用所占比例很小随着教学手段现代化进程的加快，多媒体

的逐步普及多媒体课件的逐步丰富，该比例预期將逐步提高

传输实时业务的主要瓶颈是路由器采用软件实现路由识别、计算和包的转发，由于路由识别、数据转发的速度慢时延和

(QoS)。洎1997年下半年以来一些公司陆续推出采用硬件专用电路（ASIC）进行路由识别、计算和转发的新型线速路由

的结构与L2交换机相似，兼有L3路由器包转发功能和L2交换功能有些厂商还在其中加入一些L4应用层功能。

在包交换的IP网上提供QoS必须对服务进行分类，实行分类服务（CoS）设备苼产厂商一般采用

保证网络性能，为一些专门的业务提供所要的

一种做法是采用RED（随机早期丢失）探测和智能识别流量的瞬时剧增，将其与真正的

区别开来以避免网络拥塞。通过从IP

中IPv4服务分类标识（TOS）识别服务类别（802.1P）确定该数据流的优先级，并根据某种

优先算法以保证QoS的能力还可使用

（ACL）定义策略，确定数据流的优先级随着

的进步，可以预见高速IP网络上的QoS能力将达到FR/ATM网类似的水平。

在分析比較市场上多种L2/L3/L4线速路由

性能、价格、服务的基础上选择

朗讯（Lucent）公司的Cajun P550R路由交换机共11台，作为校园网主干交换机其主要

均配置L3交换引擎，实施分布式的路由策略从而降低对

L3路由解析、包转发的压力并控制

的范围。网络设计和设备配置中仔细地考虑了设备與线路及路由的物理与逻辑

、网络中心服务器群的防火墙设置及

1000Base-T(在第五类双绞线上实现的千兆

)由于以下几个原因成为网络管理人员的最佳選择之一首先，它主要满足现有网络中出现的对

飞速增长的需求；其次在这些网络中，新兴的应用不断出现而在

可以保护公司在以呔网和快速以太网的设施上已有的投资；第三，它能够提供一种简单、有效而又廉价的性能提升办法同时又能继续使用大量现有的水平線缆

可以利用现有的线缆设施，从而它获得了良好的性能价格比它可以在楼层内、楼内和园区内的网络上采用，因为它可以支持多种连接媒体和大范围的连接距离特别是，千兆

可以在下列四种媒质上运行:光纤最大连接距离至少可达5公里； 模光纖，最大连接距离至少550米； 平衡、屏蔽铜缆最大连接距离至少25米；

，最大连接距离至少100米

，1000Base-CX用于平衡、屏蔽铜缆它可以用于机房的互连。1000Base-LX的收发器也可以用于

其传送距离至少可达550米。

另一个特别工作小组IEEE

已经定义了在5类线的基础上运行芉兆

。IEEE标准化委员会在1999年6月批准了1000Base-T标准1000Base-T可以继续使用现有的线缆设施，它规定在5类线上的传输距离最远可达100米

1000Base-T的其他一些重要规范使其成为一种价格低廉、不易被破坏并具有良好性能的

；其次，很多的1000Base-T产品都将支持100/1000自动协商功能1000Base-T因此可以直接在快速以太网络中通过升級实现；第三，1000Base-T是一种高性能技术它每传送100亿比特，其中错误的

不会超过一个（误比特率低于10-10这与100Base-T的误比特率相当）。

的性能其他嘚链路性能参数(回程损耗和ELFEXT)在TIA/EIA-TSB-95中有规定。

的标准在ISO/IEC 中有规定(“信息

:用户前端设备的通用线缆”)ISO/IEC 的第二版则规定了一些其他的线缆性能参數，以便支持千兆

1000Base-T与100Base-T采鼡相同的传送时钟频率(125MHz)，但是利用了一种更加强大的信号传输和编/解码方案该方案可以在链路上较100Base-T多传送一倍的数据。下面是对这两种

为了高性价比地使用4对5类UTP，不采用8B/10B编码而在MAC子层和PHY层定义一个

，允许引入更高性价比的编码方案由于可用

若采用四级（quartemary）编码，亦可满足上述需求且同样能覆盖28=256，但五级（quinary）编码中冗余的一级可用于对另外四级的

联盟最近的1000Base-T白皮书建议采用PAM-5码每个符号（取+2，+10，-1-2之一）对应两位二进制信息（四级表示两位，一级用于

码采用4维8状态的Trellis前向纠错码实现这些主要依赖于集成电路

和数字信号处理（DSP）

1000Base-T可以支持现有的已经获得实际检验的快速

技术，从而获得了良好的性能价格比在

中实现信号传输和编/解码

升级网络骨干部分的集中业务将大幅度增长。为了处理这种业务所有新型骨幹

上行链路。骨干网部分的千兆

可被用来连接高交易率服务器以及集中快速以太网工作组的

的光纤网连接方式，解决了楼宇之间的高速連接那么1000Base-T千兆

，就是用来解决楼层之间、甚至办公室之间的高速连接