一、 万兆以太网的应用前景
随着海量数据存储、高速互联、会议电视以及电子商务等应用的快速发展，网络数据流量越来越大，企业骨干网对传输速率也有了更高的要求。万兆以太网正是在这样的大环境下产生的，它可以胜任于构建一个企业级园区网，在园区之间实现网络互联，或者在企业的数据中心用于服务器群内部连接。
在城域网上，由于接入层采用了大量的10/100M以太网接口以及千兆以太网接口，因此核心层也逐渐有以太网化的趋势。随着万兆技术的应用，以太网可以覆盖的距离更长，支持的带宽更多，将来网络设计者可以用万兆以太网作为整个网络的基础，提供更低的网络时延、足够的带宽保证突发数据的传送，并在LAN、MAN和WAN中使用以太网技术实现端到端的连接。虽然以太网仍存在很多缺陷，例如不支持QoS、没有很好的保护机制等，但是各厂家和各个标准化组织正在完善以太网技术，使它具有可运营、可管理的能力。使其达到完善可运营的方法及定义业务等级模型，支持多业务及带宽颗粒的细化以及具有全面的网络管理和故障监控的能力。由于能够端到端采用以太网技术，话音、数据等各种业务在以太网技术上的融合将成为现实。万兆以太网的加盟预计将会在城域网上产生如下变化：
- 核心层将以万兆以太网来构建，将千兆以太网推向边缘，全程构成一个端到端的以太网连接；或者将以太网简单、快速和廉价地连接到光传输网络，将地域分散的局域网或POP点通过传输网络连接；
- 在城域网中的互联距离更远；
- 端到端的以太网络使用共同的网络管理系统，业务调度和配置将更加容易；
- 业务类型更加丰富，支持大数据流量的新应用成为现实。
在广域网上，万兆以太网提供广域网接口，可以直接连接到现有的传输网络上来传输。万兆以太网技术将使ISP和网络运营商快速、廉价地建立高性能的网络。它在广域网上的一个重要应用是网格计算。分布在多个地点的大型服务器群通过千兆或万兆以太网连接形成一个虚拟的大型超级计算机。
万兆以太网的杀手锏应用是在存储网络市场上。2003年2月通过的IETF的ISCSI就是支持IP和用万兆以太网技术提供存储网业务的标准。虽然目前多数存储网络主要还是采用Fiber Channel等专用存储技术,但万兆以太网和ISCSI技术所带来的显著的成本节约以及可以将存储网络和企业网融合的特性将使其在存储市场大有作为。
二、万兆以太网技术的新特点
IEEE802.3是以太网技术的标准系列，它规定了OSI网络参考模型的第一层（物理层）和第二层（数据链路层）的技术规范。从1983年IEEE802.3标准获得通过以来，作为局域网的一种互联技术，以太网技术飞速发展，体现在它的接口速率频频升级，而且升级速度越来越快。从95年推出IEEE802.3u，支持100Mbit/s，到98年推出IEEE802.3z，支持1Gbit/s，以太网技术大有超越局域网范畴的趋势。而将要推出的IEEE802.3ae可以支持10Gbit/s万兆接口以及广域网接口，表明了以太网技术正式向广域网范畴挺进。虽然网络接口速率大大提高，但万兆以太网协议仍遵守IEEE802.3的MAC协议和数据帧格式，保持了与以太网技术的一致性。
万兆以太网标准同以前的以太网标准相比，也有很多不同之处，表1中列出了这些不同点。具体表现在：
- 万兆以太网可以应用在核心层并提供广域网接口，可以直接在SDH网络上传送。这也意味着以太网技术将可以提供端到端的全程连接，这是万兆以太网技术的重要改进之一。之前的以太网接口与传输网络的接口速率（如STM-1，STM-4，STM-16）相差很多，以太网设备与传输设备相连的时候都需要协议的转换和速率的适配，降低了传输的效率。万兆以太网则提供了可以与SDH STM-64相接的接口，不再需要额外的转换设备。标准保证了以太网在通过SDH链路传送的时候效率不会降低多少。但需要指出的是，万兆以太网的10G接口仅可实现与SDH STM-64接口的互通，与SDH接口不完全兼容，不能融合进SDH网络中，这是折中考虑以太网低成本和SDH接口能力的结果；
- MAC层的协议只能以全双工方式工作，摒弃了以前的半双工操作方式，这意味着网络系统不再使用CSMA/CD碰撞检测协议。它将只支持两个站点对点全双工的传送数据；
- 采用64/66B的线路编码，而不是以前的8/10B编码。因为8/10B的编码开销达到25％，如果10G传送仍采用这种编码的话，编码后传送速率要达到12.5G，效率降低。因此10G的编码方式改为64/66B，数据速率从10Gbit/s仅升到编码后的10.3125bit/s；
- 只支持光纤接口，没有电接口（电接口的标准正在制定中）；
- 传送距离从千兆以太网的5公里标准延伸到10~40公里。也有一些公司在开发自己的长距光口，传送距离可以达到80甚至100公里以上。
表1 千兆以太网与万兆以太网的比较
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千兆以太网 |
万兆以太网 |
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使用方向 |
汇聚、接入层 |
核心层，具有SDH接口 |
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工作模式 |
CSMA/CD+全双工 |
只支持全双工 |
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编码方式 |
8B/10B |
新的64B/66B |
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传输媒介 |
光纤/铜线 |
只支持光纤（将来支持铜线） |
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传输距离 |
5公里 |
40公里 |
三、 万兆以太网的接口
IEEE定义了7种光纤接口，另外还在制定两种铜线标准，参见表2。10GBase-LX4接口由4种低成本的激光源构成且支持多模和单模光纤。10GBASE-S就是使用850nm光源的多模光纤的接口，这是一种低成本近距离的接口，传送距离为300米（后缀为SR、SW的两种接口）。10GBASE-L、10GBASE-E是单模光纤的长距接口，长距的传送距离为10公里（后缀为LR、LW的两种接口），超长距的传送距离为40公里（后缀为ER、EW的两种接口）。
另外IEEE正在制定两种铜线接口的标准。第一个是10GBase-CX4标准，目的是用于数据中心内交换机与服务器之间的连线，尤其可以在以太网交换机堆叠时作为两者之间的连线。它借用了InfiniBand标准的很多技术规范，使用了InfiniBand的IB4X连接器及4个Twinax线缆，距离大致在10~15米，该标准研究完成的时间在2003年底。第二个是10GBase-T，使用超五类或六类线作为传输媒介，传输距离在25~100米。这个标准比10GBase-CX4标准的制定复杂得多而且完成时间也要晚得多。因为用五类线支持10G面临着相当多的难题。
定义这么多接口类型的原因是许多企业网内线缆的制式混杂，单模、多模光纤和铜线都有，因此具有多种接口类型的选择保证了建网的灵活性。另外广域网接口、长距接口适合企业用户的园区骨干网和园区之间的互连以及城域网的互联，应用范围更加广泛。
表2 万兆以太网接口类型
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接口类型 |
应用范围 |
传送距离 |
波长 |
线缆类型 |
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10GBase-LX4 |
局域网 |
300米 |
1310nm |
多模光纤 |
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10公里 |
WWDM |
单模光纤 |
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10GBase-SR |
局域网 |
300米 |
850nm |
多模光纤 |
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10GBase-LR |
局域网 |
10公里 |
1310nm |
单模光纤 |
|
10GBase-ER |
局域网 |
40公里 |
1550nm |
单模光纤 |
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10GBase-SW |
广域网 |
300米 |
850nm |
多模光纤 |
|
10GBase-LW |
广域网 |
10公里 |
1310nm |
单模光纤 |
|
10GBase-EW |
广域网 |
40公里 |
1550nm |
单模光纤 |
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10GBase-CX4 |
局域网 |
15米 |
－ |
4根Twinax线缆 |
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10GBase-T |
局域网 |
25-100米 |
－ |
双绞铜线 |
四、 结论
因特网改变了为时甚久的商业模式和全球经济模式，作为因特网上的主要联网技术之一的以太网技术经受了时间的洗礼而逐渐被市场接受。可以预测的是不久的将来大部分数据传送将在端到端范围使用以太网互联技术。
目前我们正处于电子商务催化下的以太网兴盛期，对于低成本的IP服务的需求已经对传统网络技术构成挑战。运营商正在寻找高带宽的解决方案来简化和降低网络互连成本，提供差异化的服务，并实现高等级的可靠性。万兆以太网技术的出现使得以太网不再是一种纯粹的局域网技术，它延伸了以太网的价值体系，提供向城域网和广域网的业务，对传统的以太网的应用将产生新的突破。