未來方向 …

由於網路使用者對於高資料傳輸應用需求的急遽增加，網路的周邊及核心頻 寬的需求也隨之提升。乙太網路為現階段使用最廣泛的區域網路標準，其資料傳 輸率已逐步上升至幾Gbps 甚至幾百 Gbps。根據過去的經驗，乙太網路平均每 5 年就會出現新的標準，而新的標準在資料傳輸率方面大約都會呈現 10 倍的倍 增。最早的802.3 乙太網路標準於 1985 年核准通過，到了 1990 年，則通過 10BASE 標準。接下來的100BASE 標準在 1995 年通過，1999 年通過 1000BASE 標準，

而10GBASE 標準則在近年中完成。每一代的乙太網路標準在速度上都以 10 倍 經濟效益。IEEE 在 1999 年通過 1000BASE–T（IEEE 802.3ab）標準，它採用平 衡式的 100 公尺無遮蔽雙絞線（UTP）CAT–5 來傳輸資料。相對於光纖傳輸媒 介，無遮蔽雙絞線傳輸媒介應用於個人電腦設備或是伺服器的連接上。圖 5–3 顯示Gigabit 乙太網路架構方式[9]︰

Switch

Switch 10/100 Hub

PC PC PC

10GBASE 乙太網路的使用成本，並且將成本低廉的網路普及於一般使用者之 中。依據這個目標，在2006 年中 10GBASE–T 成為正式的 IEEE 標準[8]。IEEE 802.3an 原先預定採用與 1000BASE–T 相同的 100 公尺 CAT–5 纜線，因為新標準 採用既有的纜線基礎設施最能降低成本，也能很快的普及於大眾之中，但是後來 實際測試使用CAT–5 無法達到 10Gbit 的資料傳輸速率。以目前的網路線來說，

雖然CAT-6 能夠在 55 公尺到 100 公尺的距離內滿足 10Gbps 的資料傳輸速度，

但是雜訊干擾的問題卻非常嚴重。新的CAT-6a 透過增加纜線直徑、提高雙絞線 扭轉率、在纜線內部加入屏敝材質隔開成對的雙絞線，避免高頻訊號互相干擾，

以達到625MHz 高頻率表現，這樣便可以 100 公尺以上的線路距離達成 10Gbps 的傳輸速度。高頻傳輸的 CAT-7 網路線，在每對雙絞線上加上屏敝材質包覆，

這樣能有效抵抗外來串音干擾，不過 CAT-7 網路線直徑非常粗，佈線難度較高 成本高昂，所以目前的是以CAT-6a 來達成 100 公尺距離 10Gbps 資料傳輸速率。

10GBASE–T 實體子層與訊號傳送過程與 10GBASE–R 有所不同，不像以往 光纖傳輸使用兩條單向鏈結形成一條全雙工鏈結，10GBASE–T 使用 4 條纜線，

每 一 條 纜 線 的 資 料 傳 輸 速 率 為 2500Mbps ， 同 時 傳 送 雙 向 的 編 碼 訊 號 。 10GBASE–T 採用與之前標準相同的媒體存取控制子層、調解子層與 XGMII。在 實體編碼子層方面，10GBASE–T 使用低密度奇偶校驗編碼﹙LDPC﹚，低密度奇 偶編碼具有優越的更錯效能，也使得資料通道傳輸更接近 Shannon 極限。由於 10GBASE–T 採用雙絞線銅纜傳輸會比光纖傳輸有更高的位元錯誤率，尤其在越 高速傳輸下這樣的趨勢就更加明顯，為了讓10GBASE–T 符合標準規定的位元錯 誤 率 ，IEEE 802.3an 的標準使用 DSQ128 調變（modulation）與預先編碼

（precoding）來維持高的傳輸速度並且降低位元錯誤率的發生。而在終端設備 上，由於到 10GBase-T 因高頻訊號傳輸架構所以會多出的幾種串音干擾，為了 解決這樣的問題因此在串音消除電路上的設計會比1000Base-T 來得複雜，這時 候使用DSP 變成是必要的。

除了雙絞線銅纜傳輸外，另外一個被提出來的方案為 10GBASE–LRM。

10GBASE–LRM 具有低成本、低功率、小型化與通用的多模光纖埠等特性，

10GBASE–LRM 也支援傳統類型和新型的多模光纖。10GBASE–LRM 採用與 10GBASE–R 系列相同的實體編碼子層，因此編碼與偵錯方式應該與之前的 10GBASE 大致相同。10GBASE–LRM 最大的差別在接收器的設計上，因為除了 要相容於之前的光纖以外，還要適用在新的光纖上，如62.5μm 纖芯的多模光纖 與50μm 纖芯的多模光纖。

隨著網路的技術的進步，未來的網路除了會往更高速的資料傳輸速度發 展，成本的降低也會是一個主要的考量。光纖傳輸具有較高的可靠度，也能將資 料傳輸到較遠的距離，但是相對的成本也比傳統的銅纜線來的高，因此適合使用 在區域與區域間長距離的傳輸，或是企業之間的網路連線。銅纜線傳輸具有較低 的成本，但是其傳輸位元錯誤率較高，因此需要更好的編碼技術、錯誤修正技術 或是較高級的銅纜線來降低位元錯誤率的發生，因此在資料傳輸的距離方面只適 合短距離的傳輸，所以一般會應用在個人電腦的連接或是伺服器與伺服器方面的 連接。總而言之，光纖與銅纜線的傳輸彼此是不會互相排斥衝突的，各自有各自 的應用領域與方向。接下來的研究方向可以根據新的標準所訂的規格來設計新實 體編碼子層，透過實作來發掘設計困難所在，了解10GBASE 的乙太網路規格制 定的精髓所在。

參考文獻

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[2] Cummingham, David G., Lane, William G., “Gigabit Ethernet Networking”, Macmillan Techincal Publishing, 1999.

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McAuley, R.V. Penty, “Beyond Gigabit Ethernet︰ Physical Layer Issues in Future Optical Networks”, London Communications Symposium, September, 2005.

[6] http://grouper.ieee.org/groups/802/3/ae/index.html

[7] IEEE Std 802.3aq-2006, Physical Layer and Management Parameters for 10 Gb/s Operation, Type 10GBASE-LRM.

[8] IEEE Std 802.3an-2006, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

（CSMA/CD）Access Method and Physical Layer Specifications.

[9] 10 Gigabit Ethernet Technology Overview White Paper May, 2001.

[10] Michael D. Ciletti, “Advanced Digital Design with the VERILOG HDL”, Prentice Hall, 2002.

[11] Bob Zeidman, “Verilog Designer’s Library”, Prentice Hall, 1999.

[12] Synopsys Inc., “VCS NCSI User Guide”, version 7.1.1, 2004.