8023标准解析.docx
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8023标准解析
IEEE802.3是一个使用CSMA/CD媒体访问控制方法的局域网标准。
CSMA/CD总线的实现模型如图6-24所示，对应于0SI参考模型的最低两层。
从逻辑上可以将CSMA/CD总线的实现模型划分为两大部分：
一部分由LLC子层和MAC子层组成，实现OSI参考模型的数据链路层功能；另一部分实现物理层功能。
把依赖于媒体的特性从物理层中分离出来的目的，是要使得LLC子层和MAC子层能适应于各类不同的媒体。
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物理层内定义了两个兼容接口：
依赖于媒体的媒体相关接口”MDI和访问单元接口”AUIMDI是一个同轴电缆接口，所有站点都必须遵循IEEE802.3定义的物理媒体信号的技术规范，与这个物理媒体接口完全兼容。
由于大多站点都设在离电缆连接处有一段距离的地方，在与电缆靠近的MAC中只有少量电路，而大部分硬件和全部的软件都在站点中，AUI的存在为MAC和站点的配合使用带来了极大的灵活性。
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图6-24CSMA/CD模型
MAC子层和LLC子层之间和接口提供每个操作的状态信息，以供高一层差错恢复规程所用。
MAC子层和物理层之间的接口，提供包括成帧、载波监听、启动传输和解决争用、在两层间传送串行比特流的设施及用于定时等待等功能。
1.IEEE802.3MAC子层的功能
IEEE802.3标准提供了MAC子层的功能说明，内容主要有数据封装和媒体访问管理两个方面。
数据封装（发送和接收数据封装）包括成帧（帧定界和帧同步）、编址（源地址脏乱目的地址的处理）和差错检测（物理媒体传输差错的检测）等;媒体访问管理包括媒体分配和竞争处理。
当LLC子层请求发送一数据帧时，MAC子层的发送数据封装部分便按MAC子层的数据帧格式组帧。
首先将一个前导P和一个帧起始定界符SFD附加到帧的开阔部分，填上目的地址和源地址，计算出LLC数据帧的字节数，填入数据长度计数字段LEN。
必要时还要将填充字符PAD附加到LLC数据帧后，以确保传送帧的长度满足最短帧长的要求。
最后求出CRC校验附加到帧校验列FCS中。
数据封装后的MAC帧，便可递交MAC子层的发送媒体访问管理部分以供发送。
借助于监视物理层收发信号（PLS）部分提供的载波监听信号，发送媒体访问管理设法避免发送信号与媒体上其他信息发生冲突。
在媒体空闲时，经短暂的帧间
延迟（提供给媒体恢复时间）之后，就启动帧发送。
然后，MAC子层将串行位流送给PLS接口以供发送。
PLA完成产生媒体上电信号的任务，同时监视媒体和产生冲突检测信号。
在没有争用的情况下，即可完成发送。
发送完成后，MAC子层通过LLC与MAC间的接口通知LLC子层，等待下一个发送请求。
假如产生冲突，PLS接通冲突检测信号，接着发送媒体访问管理开始处理冲突。
发送一
串称为阻塞（JAM）码来强制冲突，由此保证有足够的冲突持续时间，以使其他
与冲突有关的发送站点都得到通知。
在阻塞信号结束时，发送媒体访问管理就暂停发送，等待一个随机选择的时间间隔后再进行重发尝试。
发送媒体访问管理用二进制数指数退避算法调整媒体负载。
最后，或者重发成功或者在媒体故障、过载的情况下，放弃重发尝试。
接收媒体访问管理部分的功能是，首先由PLS检测到达帧，使接收时钟与前导码同步，并接通载波监听信号。
接收媒体访问管理部件要检测到达的帧是否错误，帧长是否超过最大长度，是否为8位的整倍数。
还要过滤因冲突产生的碎片信号（即小于最短长度的帧）。
接收数据解封部分的功能，用于检验帧的目的地址字段，以确定本站点是否应该接收该帧。
如地址符合，将其送到LLC子层，并进行差错检验。
2．IEEE802.3物理层规范
IEEE802.3委员会在定义可选的物理配置方面表现了极大的多样性和灵活性。
为了区分各种可选用的实现方案，该委员会给出了一种简明的表示方法，即：
〈数据传输速率（Mpbs）＞＜信号方式＞＜最大段长度（百米）＞
如10BASE-5、10BASE-2、10BROAD36中前面的10表示“数据传输速率”，BASE表示信号方式基带方式，最后面的5、2、36则分别表示这几种网络的最大网段长度为500m、200m和3.6km。
但10BASE-T有些例外，其中的T表示双绞线、光纤传输介质。
下面具体介绍几种典型的10Mbps以太网主要参数。
（1）10BASE-5和10BASE-2
10BASE2电缆段和10BASE5电缆段
两者使用50欧姆同轴电缆和曼切斯特编码；数据速率为10Mbps。
两者的区别在于10BASE-5使用粗缆（线径为50mm），10BASE-2使用细缆（线径为5mm）。
由于两者数据传输率相同，所以可以使用
共存于一个网络中。
（2）10BASE-T
10BASE-T定义了一个物理上的星型拓扑网，其中央节点是一个集线器，每个节点通过一对双绞线与集线器相连。
集线器的作用类似于一个转发器，它接收来自一条线上的信号，并向其他的所有线转发。
由于任意一个站点发出的信号都能被其他所有站点接收，若有两个站点同时要求传输，冲突就必然发生。
所以，尽管这种策略在物理上是一个星型结构，但从逻辑上看与CSMA/CD总线拓扑的功能是一样的。
（3）10BROAD36
10BROAD36是IEEE802.3中为一针对宽带系统的规范。
它采用双电缆带宽或中分带宽的75欧姆CATV同軸电缆。
从端出发的段的最大长度为1800m。
由于是单向传输，所以最大的端到端距离为3600m。
（4）10BASE-F
10BASE-F是IEEE802.3中关于以光纤作为媒体的系统的规范。
该规范中，每条
口十
号元素
传输线路均使用一条光纤，每条光纤采用曼切斯特编码传输一个方向上的信号。
每一位数据经编码后，转换为一对光信号元素（有光表示高、无光表示低），所以，一个10Mbps的数据流实际上需要20Mbps的信号流。
双绞线布线标准
双绞线（TwistedPairwire,TP）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞线由两根22〜26号绝缘铜导线相互缠绕而成。
把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。
如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，如在局域网中常用的五类、六类、七类双绞线就是由4对双绞线组成的。
在双绞线内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在13mm以内，按逆时针方向扭绞，相邻线对的扭绞长度在12.7cm以上。
虽然双绞线与其他传输介质相比，在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定的限制，但价格较为低廉，且其不良限制在一般快速以太网中影响甚微，所以目前双绞线仍是企业局域网中首选的传输介质。
双绞线可分为非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPai,;UTP）和屏蔽双绞线
（ShieldedTwistedPair；STP）两种。
屏蔽双绞线在线径上要明显精过非屏蔽双绞线，而且由于它具有较好的屏蔽性能，所以也具有较好的电气性能。
但由于屏蔽双绞线的价格较非屏蔽双绞线贵，且非屏蔽双绞线的性能对于普通的企业局域网来说影响不大，甚至说很难察觉，所以在企业局域网组建中所采用的通常是非屏蔽双绞线。
不过七类双绞线除外，因为它要实现全双工10Gbps速率传输，所
以只能采用屏蔽双绞线，而没有非屏蔽的七类双绞线。
六类双绞线通常也建议采用屏蔽双绞线。
1双绞线布线标准概述
10Gbps
CATx
CAT6。
随着网络技术的发展和应用需求的提高，双绞线这种传输介质标准也得到了一步步的发展与提高。
从最初的一、二类线，发展到今天最高的七类线，而且据悉这一介质标准还有继续发展的空间。
在这些不同的标准中，它们的传输带宽和速率也相应得到了提高，七类线已达到600MHz，甚至1.2GHz的带宽和的传输速率，支持千兆位以太网的传输。
这些不同类型的双绞线标注方法是这样规定的，如果是标准类型则按方式标注，如常用的五类线和六类线，则在线的外包皮上标注为CAT5、而如果是改进版，就按xe方式标注，如超五类线就标注为5e（字母是小写，而不是大写）。
在北美，也是在国际上最有影响力的3家综合布线组织如下。
ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute美国国家标准协会）TIA（TelecommunicationIndustryAssociation,美国通信工业协会）EIA（ElectronicIndustriesAllianee，美国电子工业协会）
由于TIA和ISO两组织经常进行标准制定方面的协调，所以TIA和ISO颁
布的标准的差别不是很大。
目前，在北美，乃至全球，在双绞线标准中应用最广的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B（实际上应为ANSI/EIA/TIA-568B.1，简称为T568B）。
这两个标准最主要的不同就是芯线序列的不同，如图1所示。
EIA/TIA-568A与EIA/TIA-568B标准的芯线排列顺序
这两种颜色伏鋸之间的唯一区别就是橙色和绿色鍍对的互换.由于向后兼容性问題，T5dSB配銭圈被认为是首选的配线0.T56SA配銭圈被标注为可选，俘观在悅械广泛使用.
在这两个标准中，本质的I可题是旻保证1找芯銭对是一个绕对，眦芯銭对是一个绕对，4/5芯銭对是一个统对，7/8芯銭对是一个魏对*俘*注意，不要在电觀_端用T5轻直栋准,另一譎用T5fS比标准nT568A/T兀懿B轴温囲是跨接錢的特竦接銭方法，一般的企业局域驾站卜理家手是思历^^的是
T岗汨打銭方法.I2
下面是对这个标准中规定的各双绞线类型的一些简单说明。
一类线是ANSI/EIA/TIA-568A标准中最原始的非屏蔽双绞铜线电缆，但它开发之初的目的不是用于计算机网络数据通信，而是用于电话语音通信。
和ISO2类/A级标准中第一个可用于计算机
传输频率为1MHz，传输速率达4Mbps。
二类线是ANSI/EIA/TIA-568A
网络数据传输的非屏蔽双绞线电缆，
主要用于旧的令牌网。
和ISO3类/B级标准中专用于lOBase-T以太
三类线是ANSI/EIA/TIA-568A
网络的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为16MHz，传输速度可达10MbpS。
四类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO4类/C级标准中用于令牌环网络的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为20MHz，传输速度达16Mbps。
主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T
和ISO5类/D级标准中用于运行快速以太
100MHz，传输速度也可达到100Mbps。
串扰总和、衰减和信噪比4个主要指标上
五类线是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO5类/D级标准中用于运行CDDI（CDDI是基于双绞铜线的FDDI网络）和快速以太网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为100MHz，传输速度达100Mbps。
超五类线是ANSI/EIA/TIA-568B.1
网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率也为与五类线缆相比，超五类在近端串扰、都有较大的改进。
六类线是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，它也主要应用于百兆位快速以太网和千兆位以太网中。
因为它的传输
频率可达200〜250MHz，是超五类线带宽的2倍，最大速度可达到1000Mbps,能满足千兆位以太网需求。
超六类线是六类线的改进版，同样是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆，主要应用于千兆位网络中。
在传输频率方面与六类线一样，也是200〜250MHz，最大传输速度也可达到1000Mbps,只
是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。
七类线是ISO7类/F级标准中最新的一种双绞线，它主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。
但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500MHz，是六类线和超六类线的2倍以上，传输速率可达10Gbps。
1
2双绞线的主要测试指标在双绞线布线标准中，对一些用户最关心的双绞线性能指标做了明确的说明。
这些指标包括衰减（Attenuation）、近端串扰（NEXT）、直流电阻、阻抗特性、衰减串扰比（ACR）和电缆特性（SNR）等。
在测试的前期工作中，测试的连接图表示出每条线缆的8条布线与接线端口的连接实际状态。
正确的线对为：
1/2，3/6，4/5，7/8，参见图1。
1．衰减（Attenuation）衰减是沿链路的信号损失度量。
由于集肤效应、绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素，信号沿链路传输损失的能量称为衰减，表示为测试传输信号在每个线对两端间的传输损耗值及同一条电缆内所有线对中最差线对的衰减量相对于所允许的最大衰减值的差值。
衰减与线缆的长度有关系，随着长度的增加信号衰减也相应增加。
衰减用dB（分贝）做单位，表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。
由于衰减随频率的变化而变化，因此，应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。
2．近端串扰（NEXT）
UTP链路，NEXT是一个关且随着信号频率的增加，其测量
串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）两种。
由于存在线路损耗，因此FEXT的量值的影响较小，测试仪主要测量NEXT。
NEXT损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。
对于键的性能指标，也是最难精确测量的一个指标，难度将加大。
它只是表示在近端点所测量到的
电缆越长，其值变得越小。
同时
NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值，串扰值。
这个量值会随电缆长度的不同而变化，发送端的信号也会衰减，对其他线对的串扰也相对变小。
实验证明，只有在40m内测量得到的NEXT才是较真实的。
如果另一端是远于40m的信息插座，虽然它会产生一定程度的串扰，但测试仪可能无法测量到这个串扰值。
因此最好在两个端点都进行NEXT测量。
现在的测试仪都配有相应功能，可以在链路一端就能测量出两端的NEXT值。
以上两个指标是TSB67测试标准中的主要内容，但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。
3．直流电阻
TSB67标准中无此参数。
直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热量。
三类链路不超过170，三类以上链路不超过30。
在ISO/IEC11801标准中规定双绞线的直流电阻不得大于19.2。
每对双绞线间的直流电阻的差异应小于0.1，否则表示接触不良，必须检查连接点。
4．特性阻抗特性阻抗是指链路在规定工作频率范围内呈现的电阻。
与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1〜100MHz的电感阻抗及电容阻抗，它与一对
电缆之间的距离及绝缘体的电气性能有关。
各种电缆有不同的特性阻抗，而双绞线电缆则有100、120及150几种类型，通常采用100的。
但无论三类、四类、五类或六类线缆，其每对芯线的特性阻抗在整个工作带宽范围内应保证恒定和均匀。
链路上任何点的阻抗不连续性将导致该链路信号反射和信号畸变。
链路特征阻抗与标准值之差不大于20。
5．衰减串扰比（ACR）
衰减串扰比的定义为：
在受相邻发信线对串扰的线对上其串扰损耗（NEXT）与本线对传输信号衰减值（A）的差值（单位为dB）,即ACR（dB）=NEXT（dB）A（dB）。
对于五类及高于五类线缆和同类接插件构成的链路，由于高频效应及各种干扰因素，ACR的标准参数不单纯从串扰损耗值NEXT与衰减值A在各相应频率上的直接的代数差值导出，通常可通过提高链路串扰损耗NEXT或降低衰减A以改善链路ACR。
对于六类布线链路在200MHz时ACR要求为正值，六类布线链路要求测量到250MHz。
在某些频率范围内，串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。
ACR有时也以信噪比（Signal-NoiceRatio,SNR）表示，由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。
ACR值较大，表示抗干扰的能力更强。
一般系统要求至少大于10dB（分贝）。
6．电缆特性（SNR）
SNR。
通信信道的品质是由它的电缆特性（SNR）描述的。
SNR是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。
如果SNR过低，将导致数据信号在被接收时接收器不能分辨数据信号和噪声信号，最终引起数据错误。
因此为了将数据错误限制在一定范围内，必须定义一个最小的可接收的
7．传播时延（T）
在通道连接方式或基本连接方式或永久连接方式下，对五类及五类以下链路传输10〜30MHz频率的信号时，要求线缆中任一线对的传输时延满足T<1000
ns（纳秒）；对于超五类、六类链路则要求T<548ns
8．线对间传播时延差以同一缆线中信号传播时延最小的线对的时延值做参考，其余线对与参考线对时延差值不得超过45ns。
若线对间时延差超过该值，则在链路高速传输数据下4个线对同时并行传输数据信号时，将造成数据帧结构严重破坏。
RL
9．回波损耗（RL）回波损耗由线缆特性阻抗和链路接插件偏离标准值导致功率反射引起。
为输入信号幅度和由链路反射回来的信号幅度的差值。
布线链路在不
10．链路脉冲噪声电平它指由大功率设备间断性启动对布线链路带来的电冲击干扰。
连接有源器械和设备的情况下，高于200mV的脉冲噪声发生个数的统计，测试2分钟捕捉脉冲噪声个数不大于10。
3超五类双绞线虽然双绞线的类型到目前为止已有七大类了，但在实际的企业局域网组建中，目前主要应用的还是中间的两大类，即五类和六类。
七类线在一些大型企业网络中，为了支持10Gbps万兆位网络才采用，该网络构建成本非常贵，一般企业在目前来说是不可能采用的。
在五类和六类中又可细分为五类、超五类、六类、超六类（有的称为"增强
型六类"）4种。
虽然是在性能指标上这4个小类各有不同，但从总的方面来说，
这4个小类的双绞线都差不多，而且在局域网组建中基本上都是采用非屏蔽类型。
超五类双绞线标准是于1999年正式发布的。
与五类双绞线一样，它也有屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）两类，但在企业局域网组建中基本都是采用廉价的非屏蔽双绞线布线系统。
图2（a）、（b）所示的分别就是超五类屏蔽与非屏蔽双绞线。
图2超五类屏蔽与非屏蔽双绞线
在超五类非屏蔽布线系统中，通过对它的链接和信道性能的测试表明，其性能超过了ANSI/EIA/TIA-568标准中的五类线要求。
与普通的五类UTP比较，超五类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比4个主要指标上都有较大的改进。
超五类双绞线的主要性能如下。
35.1dB。
32.1dBo
连接器的远端串扰：
连接器的综合远端串扰：
信道远端串扰：
17.4dBo
信道综合远端串扰：
14.4dBo
电缆回波损耗：
20.1dBo
连接器回波损耗：
20.0dBo
信道回波损耗：
10.0dBo
线缆最大延时：
538nso连接器最大延时：
2.5nso信道最大延时：
548nSo线缆最大延时差：
45nSo连接器最大延时差：
1.25nSo信道最大延时差：
50nSo
1
四六类双绞线
自2001年开始经过10个版本的修改后，在2002年6月，ANSI/EIA/TIA568-B铜缆双绞线六类线标准正式出台。
这个分类标准将成为EIA/TIA-568B标准的附
录，它被正式命名为EIA/TIA-568B.2-1。
国际标准ISO/IECJTC/SC25/WG3N598工作组编写的铜缆六类线标准也将正式出台，到时超五类将替代原标准五类产品。
1.六类线标准简介
ANSI/EIA/TIA568-B标准由ANSI/EIA/TIA568-A演变而来，ANSI/EIA/TIA标准属于北美标准系列，在全世界一直起着综合布线产品的导向作用。
新的568-B标准从结构上分为3部分：
568-B1综合布线系统总体要求、568-B2平衡
双绞线布线组件和568-B3光纤布线组件。
（1）568-B1综合布线系统总体要求：
在新标准的这一部分中，包含了电信综合布线系统设计原理、安装准则，以及与现场测试相关的内容。
（2）568-B2平衡双绞线布线组件：
在新标准的这一部分中，包含了组件规范、传输性能、系统模型，以及与用户验证电信布线系统测量程序相关的内容。
包含了与光纤电信布
TIA指定六类系统组成，同时必须满足混合
（3）568-B3光纤布线组件：
在新标准的这一部分中，线系统的组件规范和传输相关的内容。
新的六类标准在两个方面对以前的草案进行了完善，的成分必须向下兼容（包括三类、五类和超五类布线产品）使用的要求。
六类布线标准对100平衡双绞线、连接硬件、跳线、信道和永久链路做了具体要求。
新的六类布线国际标准在许多方面做了完善，主要有以下几个方面。
对六类性能的测试频率最终确定为1〜250MHz。
六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。
为了确保整个系统有良好的电磁兼容性，这个标准还同时对线缆和连接的匹配提出了建议。
言，
六类与超五类的一个重要的不同点在于，改善了在串扰及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。
在以前的布线测试中有基本链路（
TIA）、永久链路（ISO）和信道模型
（TIA/ISO）。
在六类标准中取消了基本链路模型，从而两个标准在测试模型上达成了一致。
六类标准中规定了介质、布线距离、接口类型、拓扑结构、安装实践、信道功能及线缆和连接硬件性能等多方面的要求。
同超五类标准一样，新的六类布线标准也采用星型的拓扑结构，要求的布线距离为：
永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。
六类产品及系统的频率范围应当在1〜250MHz之间，对系统中的线缆、连接硬件、永久链路及信道在所有频点都需测试以下几种参数：
插入损耗
（Insertion-Loss）、回损（ReturnLoss）、延迟/失真（Delay/Skew）、近端串扰
（NEXT）、功率和近端串扰（PowerSumNEXT）、等效远端串扰（ELFEXT）、功率和等效远端串扰（PowerSumELFEXT）、平衡（Balanee：
LCL,LCTL）等。
另外，测试环境应当设置在最坏情况下，对产品和系统都要进行测试，从而保证测试结果的可用性。
所提供的测试结果也应当是最差值而非平均值。
六类系统的最坏情况配置（
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