千兆以太網

**吉位元乙太網路**，或譯**十億位元乙太網路**（英語：**GbE**, **G**iga**b**it **E**thernet，或 **1 GigE**）是一個描述各種以吉位元每秒速率進行乙太網路影格傳輸技術的術語，由 IEEE 802.3-2005 標準定義。該標準允許通過集線器連接的半雙工十億連接，但是在市場上利用交換機的全雙工連接所達到的速度才真正符合標準。

## 歷史

全錄公司（Xerox）在 1970 年代完成對乙太網路的研究，今天，乙太網路已經演變成應用最廣泛的實體層及資料鏈路層 OSI 模型協定。快速乙太網路（Fast Ethernet）使網速從 10 Mbit/s 提高到 100 Mbit/s，而十億位元乙太網路是它的下一代技術，將網速提高到 1000 Mbit/s。十億位元乙太網路的最初標準是由 IEEE 於 1998 年 6 月制訂的 IEEE 802.3z，802.3z 通常被稱為 1000BASE-X，-X 表示 -CX、-SX 以及 -LX 或（非標準的）-ZX。

* IEEE 802.3ab 標準於 1999 年通過，該標準將十億位元乙太網路定義為利用非封鎖雙絞線（Unshielded Twist Pair）五類線纜（Category 5）或六類線纜（Category 6）進行的資料傳輸，並被稱作 1000BASE-T。在 802.3ab 標準中，十億位元乙太網路成為一種可以利用現有的銅纜基礎設施實行的桌面技術。
* IEEE 802.3ah 標準於 2004 年通過，增加了兩個十億光纖標準 1000BASE-LX10（已經被廠商廣泛實現）和 1000BASE-BX10，這是最後一公里計劃的一部分。

起初，十億位元乙太網路僅被部署在高容量骨幹網網路連結（例如高容量的校園網路）中。2000 年，蘋果公司的 Power Mac G4 和 PowerBook G4 是第一個大規模生產的採用 1000BASE-T 連接的個人電腦，之後很快成為許多其他電腦的標準組態。

隨著 IEEE 在 2002 年批准了一個基於光纖的標準及 2006 年批准了一個雙絞線的標準，更快的 10 十億位元乙太網路（10 Gigabit Ethernet）標準也出現了。

## 標準

十億位元乙太網路共有 5 種不同的實體層標準，包括光纖（1000BASE-X）、雙絞線（1000BASE-T）和雙軸銅纜（1000BASE-CX）。

* IEEE 802.3z 標準包括 1000BASE-SX 使用多模光纖傳輸資料，1000BASE-LX 使用單模光纖傳輸資料，以及已經過時的 1000BASE-CX 使用雙軸封鎖銅纜傳輸資料。這些標準使用 8b/10b 編碼，也就是具有 1250Mbit/s 的原始線路速率，和 1000Mbit/s 的實際線路速率，確保直流平衡的訊號，然後使用不歸零編碼（NRZ）傳送訊號。
* IEEE 802.3ab 標準定義廣泛使用的 1000BASE-T 介面類型，允許使用雙絞線進行傳輸，使用不同的編碼方案以確保誤碼率儘可能地低。
* IEEE 802.3ap 標準定義了乙太網路以不同的速率在電氣背板的傳輸。
* 1000BASE-LX10 和 -BX10 為乙太網路最後一公里計劃的一部分。

## 1000BASE-X / 光纖

1000BASE-X 指通過光纖進行傳輸的十億位元乙太網路，包括 1000BASE-SX、-LX、-BX10，以及非標準的 -LH 和 -ZX。

### 1000BASE-SX

1000BASE-SX 使用多模光纖，利用 850nm 的紅外光（NIR）傳輸資料。62.5/125µm 材質光纖標準的最大傳輸距離在 220 米之間，而 50/125µm 材質的光纖則可延伸至 500 米以上。通常普遍使用於大樓內部鏈結口的典型的光學力量參量：最大值為 -9.5dBm，接收器敏感度則在 -17dBm 左右。

### 1000BASE-LX

1000BASE-LX 是一個被定義在 IEEE 802.3 Clause 38 使用長波雷射器（1270nm - 1355nm）作為傳輸媒介的光纖十億乙太網路標準，最大可允許的 RMS 雜訊為 4nm。1000BASE-LX 在使用 10µm 內芯的單模光纖時最大可傳輸範圍達 5 千米，當年其也可以執行在所有類型的多模光纖中，此時最大傳輸距離為 550 米。對於鏈路距離大於 300 米時，可能需要使用特殊的調節發射插線，這可以使雷射器以精確的距離發射雷射，使用整個纖維芯的直徑來傳播雷射，減少被稱為差分延遲的現象，但雷射將被耦合到只有少數多模光纖可用。

### 1000BASE-LX10

1000BASE-LX10 是標準化 6 年來第一個十億光纖版本，最後一公里任務組中的乙太網路的部分。它和 1000BASE-LX 非常相似，但由於較高的光學傳播品質，其實現了更長的傳輸距離，最多不超過 1 對單模光纖 10 千米。而在標準化之前，1000BASE-LX10 已被廣泛使用。

### 1000BASE-EX

1000BASE-EX 是一個非標準但被業界公認的術語，用來指代十億乙太網路傳輸。它與 1000BASE-LX10 非常相似但實現更長的距離，由於較高的光學傳播品質（使用 1310nm 波長雷射器），其最大可傳輸距離最多可以不超過 1 對單模光纖 40 千米，所以它有時也被稱為長跨距 LH。

### 1000BASE-BX10

1000BASE-BX10 使用單股單模光導纖維時最大可傳輸據距離可達 10 千米，其在不同的傳輸方向上使用不同波長的雷射。下行（從網路的中心到外側）使用 1490nm 波長的雷射，而與之相反的上行則使用 1310nm 波長的雷射。

### 1000BASE-ZX

1000BASE-ZX 是一個 Cisco 指定的十億乙太網路通訊標準。1000BASE-ZX 執行在平常的連結跨度達 43.5 英里（70 千米）的單模光纖上。使用 Premium 單模光纖或者色散位移單模光纖連結的跨度可達 62.1 英里（100 千米）。1000BASE-ZX 使用長波雷射，1000BASE-ZX GBIC 為實體層規範。它的執行信令速率為 1250 Mbit/s，傳輸和接收使用 8b/10b 編碼。

### 光纖

工業上使用 **1000BASE-X** 來指通過光纖的十億以太網傳輸，其中包括 1000BASE-SX，1000BASE-LX，1000BASE-LX10、1000BASE-BX10 或非標準的 - EX 和 - ZX 實現。包括使用 8b / 10b 線路代碼的銅變體。下列表格列出常用光纖標示

## 銅纜

### 1000BASE-CX

1000BASE-CX 使用介面為 DE-9 或 8P8C（與 1000BASE-T 引腳不同）的雙軸封鎖銅纜傳輸資料，由於具有極高的傳輸速率和訊號頻率，所以傳輸的距離不長。

### 1000BASE-KX

1000BASE-KX 是工作在電氣背板的 IEEE802.3ap 標準的一部分。該標準定義了背板的物理連接，一個 Rx 和每通道一個 Tx 差分對的 1 至 4 個通道，鏈路頻寬從 100Mbit/s 到 10Gbit/s（從 100BASE-KX 到 10GBASE-KX4），變種的 1000BASE-KX 具有 1250Mbit/s 的傳輸速率。

### 1000BASE-T

1000BASE-T 也被稱為 IEEE 802.3ab 是一個用於雙絞線的十億乙太網路標準。每個 1000BASE-T 網段最大傳輸距離可達 100 米（328 英尺），傳輸線要求為 CAT-5 以上，CAT-5e 和 CAT-6 是建議使用的線纜類型。1000BASE-T 需要使用全部 4 對差分線對（即單根雙絞線內的 8 根塑包銅線），其執行於 100BASE-TX 標準相同的 125MHz 上。

使用十億位元速率傳輸資料前必須先通過自動協商來確定鏈路的連接速率，協商時一端為主（Master），另一端為副（Slave）。十億裝置通過雙絞線的 2 個線對來協商。如果 2 個十億裝置只使用雙絞線的 2 個線對來連接，裝置也將協商認定十億位元速率為最大共同點（HCD），但連結將無法啟用。大多數裝置都有有特定的暫存器來診斷這種情況，有些裝置驅動提供了一個「Ethernet@Wirespeed」（乙太網路連線速度）的選項，當出現這情況將採用較慢的連接速率。資料傳輸使用全部 4 個對銅線，一次傳輸 8 位元。首先，8 位元資料通過基於線性回饋移位暫存器的特別加擾過程被擴充成 4 個 3 位訊號，類似於 100BASE-T2 的編碼方法，但使用不同的參數。3 個位元符號被對映到傳輸期間不斷變化的電壓電平。一個對映的例子：

自動翻轉 MDI/MDI-X 為 1000BASE-T 標準的可選功能，這意味著直通雙絞線將可在所有十億介面之間工作。無須使用交叉電纜，將自動發現舊集線器和舊交換機的上行以及普通埠，並大大降低了安裝的錯誤。

### 1000BASE-TX

1000Base-TX，它不是由 IEEE 制定的，而是由 TIA/EIA 於 1995 年發布，對應的標準號為 TIA/EIA-854。1000Base-TX 也是基於 4 對雙絞線，採用快速乙太網路中與 100Base-TX 標準類似的傳輸機制，是以 2 對線傳送和 2 對線接收。由於每對線纜本身不進行雙向的傳輸，線纜之間的串擾就大大降低，同時其編碼方式也是 8b/10b。這種技術對網路的介面要求比較低，降低了網路介面的成本。但由於降低了線纜的效率（2 對線接收，2 對線傳送），想要達到 1000Mbit/s 的傳輸速率，要求頻寬超過 100MHz，也就是說在 CAT-5 和 CAT-5e 的系統中不能支援該類型的網路，必須使用 CAT-6 或 CAT-7 雙絞線。

## 參看

* 乙太網路
* 10G 乙太網
* 100G 乙太網
* 1000G 乙太網

## 腳註

## 外部連結

* Get IEEE 802.3（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* IEEE 802.3（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* IEEE and Gigabit Ethernet Alliance Announce Formal Ratification of gigabit Ethernet Over Copper Standard（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - Announcement from IEEE 1999-06-28
* IEEE P802.3ab 1000BASE-T Task Force（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） （historical information）
* IEEE 802.3 CSMA/CD (ETHERNET)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 1000BASE-T Whitepaper from 10GEA