一、引述

1、IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)與“CSMA/CD”

IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)的IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（LMSC）中的IEEE 802.3工作組所研究制定并發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)或稱協(xié)議。IEEE 802.3工作組的主要任務(wù)是研究和制定以太網(wǎng)（Ethernet）相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，主要應(yīng)用于局域網(wǎng)中，其采用的媒體訪問(wèn)方法是基于“載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/碰撞檢測(cè)”（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）技術(shù)的協(xié)議。因此稱IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)是采用CSMA/CD作為媒體訪問(wèn)方法的局域網(wǎng)綜合性標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，人們習(xí)慣上使用“以太網(wǎng)”一詞來(lái)代表以CSMA/CD為基礎(chǔ)或由此演變而來(lái)的一類(lèi)局域網(wǎng)。

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2、相關(guān)“結(jié)構(gòu)化布線”

由于建筑物內(nèi)對(duì)電話與數(shù)據(jù)通信需求的增加，建筑界迫切要求有關(guān)通信介質(zhì)的敷設(shè)能在建筑工程完成前一次到位，敷設(shè)后又能根據(jù)用戶變化的需求方便地調(diào)整。于是，以雙絞線為基礎(chǔ)的樓宇布線系統(tǒng)（PDS，Premises Distributed System）應(yīng)運(yùn)而生。PDS依大樓的應(yīng)用需求和建筑物（群）的結(jié)構(gòu)，按樓間、樓內(nèi)垂直干線、水平樓層和工作區(qū)等，以結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行布線，故PDS又稱為結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)（Structured Distributed System）。結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)首先是針對(duì)話音與數(shù)據(jù)通信介質(zhì)網(wǎng)而發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，其核心是“結(jié)構(gòu)化”。出于實(shí)際需要，某些樓內(nèi)的控制系統(tǒng)也采用了雙絞線作通信介質(zhì)，有人也借用了“結(jié)構(gòu)化布線”的思路進(jìn)行相關(guān)線路的敷設(shè)，因此，有人把這類(lèi)系統(tǒng)稱為綜合布線系統(tǒng)。不過(guò)，在實(shí)踐中，“綜合布線”一詞也僅限于話音與數(shù)據(jù)傳輸用介質(zhì)的布線工程。以太網(wǎng)技術(shù)與這一布線工程發(fā)展動(dòng)向相配合，便產(chǎn)生了吞吐率為10 Mbps的樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)l0BASE-T。鑒于此，這也就是IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)所要規(guī)范的內(nèi)容。且由于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的研究，也出現(xiàn)了l0BASE-F等。

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二、IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)

在IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（LMSC）的眾多工作組中，IEEE 802.3工作組最為活躍，雖然有許多工作組已解散或休眠，但IEEE 802.3工作組至今仍然在不斷研制并發(fā)布大量的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

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1、標(biāo)準(zhǔn)的概述

對(duì)于采用CSMA/CD技術(shù)作為媒體訪問(wèn)方法的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，隨著用戶對(duì)局域網(wǎng)總吞吐率和單機(jī)上網(wǎng)速率要求的提高，起始1~10 Mbps的速率已不能滿足局域網(wǎng)建網(wǎng)的需求。于是，一方面，更高速率的以太網(wǎng)技術(shù)相繼出現(xiàn)，如100Mbps的快速以太網(wǎng)（FE）和1Gbps的超高速以太網(wǎng)（GE），以及后來(lái)出現(xiàn)的10Gbps的甚高速以太網(wǎng)（10GE），乃至更高速以太網(wǎng)（100GE、400GE），正在研制的800GE及1.6TE；另一方面，為了支持多個(gè)共享式以太網(wǎng)的高速互聯(lián)，局網(wǎng)交換技術(shù)得到了迅速發(fā)展。為了克服粗纜的50m、雙絞線的100m的距離限制和提高通信線路抗干擾的能力，以光纖媒體介質(zhì)為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也相繼問(wèn)世。還有，正在將基于載波檢測(cè)多址/沖突檢測(cè) （CSMA/CD）的以太網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景在不斷擴(kuò)展，從局到接入網(wǎng)（EPON）、從結(jié)構(gòu)化布線到汽車(chē)電子以太網(wǎng)。因此，IEEE 802.3的標(biāo)準(zhǔn)正是是隨著研制這些實(shí)現(xiàn)的技術(shù)或功能，發(fā)布了一個(gè)個(gè)獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)族。

2、標(biāo)準(zhǔn)的族

剛開(kāi)始時(shí)，IEEE 802.3工作組發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)是以IEEE 802.3x（x = a~z）編號(hào)發(fā)布，即以工作組編號(hào)后綴一位小寫(xiě)英文字母，順序編號(hào)，形成其標(biāo)準(zhǔn)族。由于其獨(dú)立編號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)太多，不得不用兩位后綴英文字母編號(hào)之，即IEEE 802.3yx。此時(shí)yx均可取a~z，首先x按26個(gè)字母順序編號(hào)后y再?gòu)?/span>a依次順序編號(hào)。下表2-2匯總了IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)族情況，包括標(biāo)準(zhǔn)的編號(hào)及其概要。可知，到2022年y已編排到 d，標(biāo)準(zhǔn)族非常龐大，且仍在研制發(fā)布中。需要注意的時(shí)，IEEE 802.3工作組在對(duì)某一個(gè)獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)有修訂時(shí)，所發(fā)布的修改單也占用其一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)

表 2-2：IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)族簡(jiǎn)介

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3、標(biāo)準(zhǔn)的整合版本

由于各獨(dú)立的IEEE 802.3yx標(biāo)準(zhǔn)族太多，為使用上帶來(lái)了不便。因此，IEEE 802.3工作組從1985年開(kāi)始，不斷地將前期所發(fā)布的獨(dú)立的系列標(biāo)準(zhǔn)族收集整理到一起，統(tǒng)稱為IEEE 802.3整合標(biāo)準(zhǔn)，并以發(fā)布年號(hào)標(biāo)識(shí)不同的版本。如IEEE 802.3-1985《IEEE Standards for Local Area Networks: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection（CSMA/CD）Access Method and Physical Layer Specifications》（IEEE 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：載波檢測(cè)多址訪問(wèn)與沖突檢測(cè) （CSMA/CD）的訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范）。新發(fā)布的整合版本是不定期的（大約三年左右發(fā)布一個(gè)新的版本），截止到2022年底，已發(fā)布了IEEE 802.3-2022版本。新版本會(huì)將前一版本后所發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)族（包括修改單）整合到新的版本中去，同時(shí)新的版本將取代前一版本。另外，IEEE 802.3整合版本IEEE 802.3-XXXX的標(biāo)準(zhǔn)名稱在不斷的變化之中，如目前新版本已變?yōu)椤?/span>IEEE Standard for Ethernet》（IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)），進(jìn)行了簡(jiǎn)化。下表2-3匯總了歷次整合版本的發(fā)布情況，包括發(fā)布時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)名稱等。

表 2-3：IEEE 802.3整合版本IEEE 802.3-XXXX的歷次發(fā)布情況

4、關(guān)于IEEE 802.3.1與IEEE 802.3.2標(biāo)準(zhǔn)

另外，IEEE 802.3工作組還單獨(dú)發(fā)布有兩類(lèi)模塊的IEEE 802.3.1（MIB模塊）與IEEE 802.3.2（YANG模塊）標(biāo)準(zhǔn)，它們都是以機(jī)器可讀的格式發(fā)布這些模塊。IEEE 802.3.1《IEEE 以太網(wǎng)管理信息庫(kù)（MIB）定義標(biāo)準(zhǔn)》，它的第1個(gè)版本是IEEE 802.3.1-2011，目前時(shí)修訂版本IEEE 802.3.1-2013。該標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容介紹詳見(jiàn)下表2-4中。IEEE 802.3.2《IEEE 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)  YANG 數(shù)據(jù)模型定義》，它的第1個(gè)版本是IEEE 802.3.1-2019，目前現(xiàn)行。該標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容介紹也見(jiàn)下表2-4中。

表 2-4：IEEE 802.3.1-2013與IEEE 802.2-2019內(nèi)容簡(jiǎn)介

三、802.3標(biāo)準(zhǔn)族演進(jìn)的主要變化

從表2-2中可以看出，IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)族所規(guī)范的內(nèi)容明顯呈現(xiàn)出下列的幾個(gè)變化：

1、傳輸速率的變化：

其以太網(wǎng)的系統(tǒng)傳輸速率由1 Mbit/s、10 Mbit/s、100 Mbit/s進(jìn)而發(fā)展到1Gbit/s、10Gbit/s、100Gbit/s乃至400Gbit/s（800Gbit/s和1.6Tbit/s正在研究之中）。各種速率類(lèi)型以太網(wǎng)的接口類(lèi)型、含義及特點(diǎn)等詳見(jiàn)下表3-1。

表 3-1：各種速率類(lèi)型以太網(wǎng)的接口類(lèi)型、含義及特點(diǎn)

2、物理介質(zhì)的變化：

其各類(lèi)以太網(wǎng)（FE、GE）由開(kāi)始的銅線（粗纜或細(xì)纜）、到雙絞線（3/4/5/6類(lèi)的UTP或STP）、到光纖（多模（MMF）或單模（SMF））。

3、傳輸距離的變化：

其各速率以太網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸距離由開(kāi)始的幾米、100米、500米，到數(shù)公里和數(shù)十公里，具體情況詳見(jiàn)下表3-3。

表 3-3：各種速率類(lèi)型以太網(wǎng)的傳輸距離

4、接口種類(lèi)的增加：

這與物理介質(zhì)的變化相對(duì)應(yīng)，可以從接口類(lèi)型“nBASE-X”中的介質(zhì)代碼“X”變化可以看出，具體詳見(jiàn)下表3-4。

表 3-4：常用的各種以太網(wǎng)技術(shù)所采用的線路編碼方式

5、編碼效率的提高：

其各速率以太網(wǎng)系統(tǒng)的路線路編碼由剛開(kāi)始的曼徹斯特碼（1B2B編碼，效率為50%）、4B5B、8B10B到64B66B（效率為96.97%），具體也見(jiàn)表3-4中。

6、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?/span>：

由剛開(kāi)始的單純的以太網(wǎng)到接入網(wǎng)絡(luò)，目前可以支持四種接入網(wǎng)拓?fù)湟约跋鄳?yīng)的物理層：銅線上以太網(wǎng)（EoVDSL），在750m上傳送10Mb/s；點(diǎn)到點(diǎn)光纖上的以太網(wǎng)，在最長(zhǎng)10km上傳送1000Mb/s；點(diǎn)到多點(diǎn)光纖上的以太網(wǎng)（EPON），在最長(zhǎng)10km上傳送1000Mb/s；波分復(fù)用（WDM）上的以太網(wǎng)，在40km上傳輸100Gbit/s。如802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中就主要涉及VDSL和EPON兩種標(biāo)準(zhǔn)。

四、IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化

整合的IEEE 802.3-XXXX已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）接收為ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)，也即由協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，便于在國(guó)際上推廣使用。其標(biāo)準(zhǔn)是隨著IEEE 802.3-XXXX版本的修訂更新而更新，現(xiàn)行為ISO/IEC 8802-3-2021 《信息技術(shù)-電信和交換系統(tǒng)間互聯(lián)-局域網(wǎng)和城域網(wǎng) 特性要求要求-第3部分：以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（注：依據(jù)IEEE 802.3-2018標(biāo)本制定）。另外，IEEE 802.3.2-2019標(biāo)準(zhǔn)也有其ISO標(biāo)準(zhǔn)，即ISO/IEC 802-3-2-2021 《信息技術(shù)-電信和交換系統(tǒng)間互聯(lián)-局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的要求-第3-2部分：以太網(wǎng)YANG數(shù)據(jù)模型定義標(biāo)準(zhǔn)》。

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我國(guó)曾在1995年首次將ISO/IEC 8022-3-1990標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為（IDT）國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15629.3-1995，后在2014年又將ISO/IEC 8022-3-2000版本轉(zhuǎn)化為（MOD）國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，被發(fā)布為GB/T 15629.3-2014《信息技術(shù) 系統(tǒng)間遠(yuǎn)程通信和信息交換 局域網(wǎng)和城域網(wǎng) 特定要求 第3部分：帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）的訪問(wèn)方法和物理層規(guī)范》，目前國(guó)內(nèi)仍然有效。

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