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以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)及速率演進(jìn)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-02-03

①以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)

以太網(wǎng)發(fā)展至今，按照傳輸介質(zhì)可主要分為光纖和銅雙絞線兩類。光纖具有傳導(dǎo)損耗低、傳輸距離遠(yuǎn)等特性，被廣泛用于長距離有線數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用場景主要涵蓋電信運(yùn)營商和數(shù)據(jù)中心等，但由于光纖質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度差、彎曲半徑大且光電轉(zhuǎn)換器材成本較高，終端數(shù)據(jù)傳輸較難取代銅線。

銅雙絞線機(jī)械強(qiáng)度好、耐候性強(qiáng)、彎曲半徑小，同時(shí)無需光電轉(zhuǎn)換設(shè)備即可直接使用，因而成為數(shù)據(jù)傳輸“最后一百米”的最優(yōu)解決方案。隨著 PoE 供電技術(shù)的成熟，銅雙絞線在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)還能為終端設(shè)備提供一定功率的電能。因此，銅雙絞線是智能樓宇、終端設(shè)備、企業(yè)園區(qū)應(yīng)用、工業(yè)控制以及新興的車載以太網(wǎng)的主要選擇。

② 以太網(wǎng)傳輸速率

以太網(wǎng)自 1973 年誕生后的前 30 年間接連發(fā)展出了 10M、100M、1000M、10GE、40GE、100GE 6 種以太網(wǎng)速度標(biāo)準(zhǔn)，近幾年為了適應(yīng)應(yīng)用的多樣化需求，以太網(wǎng)速率打破了以 10 倍為來提升的慣例，開始出現(xiàn) 2.5GE、5GE、25GE、50GE、200GE、400GE 等 6 種新的以太網(wǎng)速率標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)來源：EthernetAlliance

以太網(wǎng)傳輸?shù)膬煞N介質(zhì)——光纖、銅雙絞線，一般以 10G 作為分界，各自在不同的速率范圍和應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。

數(shù)據(jù)來源：EthernetAlliance

根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，目前基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)傳輸速率主要介于 10Mbit/s 至 10Gbit/s 之間，從誕生至今歷經(jīng)了十兆以太網(wǎng)、百兆以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)到萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)歷程，考慮到目前下游應(yīng)用的傳輸速率和萬兆以太網(wǎng)成本因素，近年 IEEE 又推出了更加符合用戶需求的 2.5G/5G 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

十兆以太網(wǎng)是最早期的以太網(wǎng)，其傳輸速率為 10Mbit/s，也稱為傳統(tǒng)以太網(wǎng)，該速率已無法滿足當(dāng)今社會對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊?，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，百兆、千兆以太網(wǎng)相繼誕生。綜合考慮應(yīng)用場景和成本因素，目前基于雙絞線的以太網(wǎng)主流技術(shù)是基于 802.3ab 標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)，其可在超過 100m的 5 類雙絞線上傳輸 1000Mbit/s 的數(shù)據(jù)流，大多數(shù)企業(yè)在組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)將千兆以太網(wǎng)作為首選高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端、物聯(lián)網(wǎng)等新興概念的涌現(xiàn)極大豐富了終端形態(tài)和數(shù)據(jù)類型，使企業(yè)和園區(qū)網(wǎng)的數(shù)據(jù)總量和傳輸要求不斷攀升到新的量級。面對日益增長的數(shù)據(jù)流和多媒體服務(wù)，大容量、高速率、多功能模塊高端網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，未來基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)將不斷向更高的傳輸速率演進(jìn)?？紤]萬兆網(wǎng)絡(luò)端口需要配套 Cat6/6a 或以上線纜，需對現(xiàn)有布線進(jìn)行全面升級改造，在網(wǎng)絡(luò)布線上會存在諸多不便，基于 IEEE 802.3bz 標(biāo)準(zhǔn)的 2.5G/5G 以太網(wǎng)技術(shù)是目前更為主流的更新趨勢。

③以太網(wǎng)物理層介紹

OSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的重要模型，作為是一個(gè)開放性的通信系統(tǒng)互連參考模型，其含義就是建議所有公司使用這個(gè)規(guī)范來控制網(wǎng)絡(luò)。從硬件的角度看，以太網(wǎng)接口電路主要由 MAC 控制器和物理層接口 PHY 兩大部分構(gòu)成，對應(yīng) OSI 里第一層物理層（PHY）和第二層介質(zhì)訪問層（MAC）。

以太網(wǎng)物理層芯片（PHY）工作于 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型的最底層，是以以太網(wǎng)有線傳輸為主要功能的通信芯片，用以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的連接，廣泛應(yīng)用于信息通訊、汽車電子、消費(fèi)電子、監(jiān)控設(shè)備、工業(yè)控制等眾多市場領(lǐng)域，同時(shí)，以太網(wǎng)物理層芯片也是交換機(jī)的重要組成部分之一，通過與數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）芯片配合或集成實(shí)現(xiàn)更高層的網(wǎng)絡(luò)交換功能。具體而言，以太網(wǎng)物理層芯片（PHY）連接數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備（MAC）到物理媒介，并為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體，處理信號的正確發(fā)送與接收。

編輯：如皋

來源：裕太微 思瀚