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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GMII160

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PMD235

11．1 光纤PMD237

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PMD248

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：FDDI288

14．1．3 第2层LAN概述：100VG-AnyLAN289

14．1．4 第2层LAN概述：ATM289

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 FDDI295

14．2．3 100VG-AnyLAN295

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802．3ad303

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 QoS309

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