在计算机网络中，千兆以太网（GbE或1 GigE）是用于以每秒千兆比特（每秒 10亿比特）的速率传输以太网帧的术语。IEEE 802.3ab标准定义了最流行的版本1000BASE-T。开始使用了1999年，已经取代快速以太网中的有线局域网，由于在快速以太网其巨大的速度提升，以及其使用的电缆和设备被广泛使用，经济，类似于以前的标准。
历史
以太网是1970年代初期在Xerox PARC进行的研究的结果，后来演变为广泛实施的物理和链路层协议。快速以太网将速度从每秒10兆位（Mbit / s）提高到了100兆位。千兆以太网是下一次迭代，将速度提高到1000 Mbit / s。
千兆以太网的最初标准是由IEEE在1998年6月制定的，即IEEE 802.3z，并要求使用光纤。802.3z通常称为1000BASE-X，其中-X表示-CX，-SX，-LX或（非标准）-ZX。（有关“ X”后面的历史记录，请参见快速以太网§命名法。） IEEE 802.3ab（于1999年批准）定义了通过非屏蔽 双绞线（UTP）类别5、5e或6电缆进行的千兆位以太网传输，并被称为1000BASE-T。随着802.3ab的批准，由于组织可以使用其现有的铜缆布线基础设施，千兆位以太网已成为一种桌面技术。 2004年批准的IEEE 802.3ah，又增加了两个千兆光纤标准1000BASE-LX10（已作为特定于供应商的扩展广泛实现）和1000BASE-BX10。这是“第一英里”中称为以太网的一大批协议的一部分。 最初，千兆位以太网部署在高容量的骨干网络链路中（例如，在高容量的园区网络上）。在2000年，Apple的 Power Mac G4和PowerBook G4是第一批批量生产具有1000BASE-T连接的个人计算机。它很快成为许多其他计算机的内置功能。
通过中继器集线器连接的半双工千兆链路是IEEE规范的一部分，但该规范不再更新，仅使用带开关的全双工操作。
类型
使用光纤（1000BASE-X），双绞线电缆（1000BASE-T）或屏蔽平衡铜缆（1000BASE-CX），千兆以太网有五个物理层标准。
在IEEE 802.3z标准包括1000BASE-SX上传输多模光纤，1000BASE-LX进行传输经单模光纤，并且几乎过时的1000BASE-CX用于传输在屏蔽平衡铜缆。这些标准使用8b / 10b编码，可将线路速率从1000 Mbit / s提高到1250 Mbit / s，提高25％，以确保DC平衡信号。然后使用NRZ发送符号。
光纤收发器最常实现为旧设备上的SFP形式或GBIC的用户可交换模块。
定义了广泛使用的1000BASE-T接口类型的IEEE 802.3ab使用不同的编码方案，以保持尽可能低的符号率，从而允许通过双绞线传输。
IEEE 802.3ap定义了以不同速度通过电背板进行以太网操作。
后来在第一英里的以太网中添加了1000BASE-LX10和-BX10。
铜缆
| 名称 | 标准 | 状态 | 介质 | 指定距离 |
|---|---|---|---|---|
| 1000BASE‑T | IEEE 802.3ab | 在用 | 双绞线电缆（Cat-5，Cat-5e，Cat-6，Cat‑7） | 100米 |
| 1000BASE-T1 | IEEE 802.3bp | 在用 | 单根平衡双绞线电缆 | 15米 |
| 1000BASE‑TX | IEEE 802.3ab | 停用 | 双绞线电缆（Cat-6，Cat‑7） | 100米 |
| TIA / EIA 854 |
1000BASE-T
1000BASE-T（也称为IEEE 802.3ab）是铜缆上千兆以太网的标准。
建议每个1000BASE-T网络段的最大长度为100米（330英尺）（在ISO中，该长度纯粹是。该长度不是测试通过/失败的标准，因为它符合EN 50173系列标准），并且必须使用5类或更高等级的电缆（包括Cat 5e和Cat 6）。
根据第28D.5节Clause40（1000BASE-T）所需的扩展，使用1000BASE-T 的要求是自动协商。 至少必须协商时钟源，因为一个端点必须是主端点，另一端点必须是从端点。
与10BASE-T和100BASE-TX有所不同，1000BASE-T在所有四个电缆对上使用四个通道，通过使用具有自适应均衡功能的回声消除技术（称为混合电路）在两个方向上同时进行传输（就像电话一样）。混合）和五级脉冲幅度调制（PAM-5）。符号率与100BASE-TX（125 megabaud）相同，并且五级信令的抗扰性也与100BASE-TX中的三级信令的抗扰性相同，因为1000BASE-T使用二维网格编码调制（TCM）达到6 dB 四对编码增益。
由于协商仅在两对上进行，因此如果通过仅两对的电缆连接两个千兆位设备，则这些设备将成功选择“千兆位”作为最高公分母（HCD），但链路永远不会建立。大多数千兆位物理设备都有特定的寄存器来诊断此行为。一些驱动程序提供“ Ethernet @ Wirespeed”选项，这种情况会导致连接速度变慢，但功能正常。
数据被发送在四个铜对，八个比特在时间。首先，通过基于线性反馈移位寄存器的非平凡加扰过程，将八位数据扩展为四个三位符号；这类似于在100BASE-T2中执行的操作，但是使用不同的参数。然后将三位符号映射到在传输期间连续变化的电压电平。映射示例如下
| 符号 | 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 线路信号电平 | 0 | +1 | +2 | -1 | 0 | +1 | −2 | -1 |
在1000BASE-T标准中，自动MDI / MDI-X配置被指定为可选功能， 意味着直通电缆通常可在具有千兆位的接口之间工作。此功能消除了对交叉电缆的需求，使许多较旧的集线器和交换机上的上行链路/常规端口和手动选择器交换机不再使用，并大大减少了安装错误。
为了扩展和最大程度地利用现有的Cat-5e和Cat-6电缆，其他下一代标准2.5GBASE-T和5GBASE-T将在为以下目的而设计的现有铜缆基础设施上分别以2.5 Gbit / s和5.0 Gbit / s的速度运行。与1000BASE-T一起使用。它基于10GBASE-T，但使用较低的信令频率。
1000BASE-T1
IEEE 802.3bp-2016中的IEEE 802.3标准化1000BASE-T1。它定义了用于汽车和工业应用的单条双绞线上的千兆以太网。它包括15米（A型）或40米（B型）距离的电缆规格。传输使用750 MBd的PAM-3完成。
1000BASE-TX
在电信行业协会（TIA）创建和推广标准类似于1000BASE-T，这是容易实现，称这是1000BASE-TX（TIA / EIA-854）。从理论上讲，简化的设计将仅使用四个单向对（两对TX和两对RX）而不是四个双向对，从而降低了所需电子设备的成本。然而，这种解决方案一直是商业上的失败，可能是由于所需要的6类布线和1000BASE-T产品的迅速下降的成本。
1000BASE-CX
802.3z-1998 CL39标准化的1000BASE-CX是千兆以太网连接的初始标准，使用平衡的屏蔽双绞线和DE-9或8P8C连接器（其引脚与1000BASE-T不同），最大距离为25米。短的段长度是由于很高的信号传输速率。尽管它仍用于由IT专业人员完成布线的特定应用程序，例如IBM BladeCenter使用1000BASE-CX进行刀片服务器和交换机模块之间的以太网连接，但1000BASE-T已将其成功用于常规铜线布线。
1000BASE-KX
802.3ap-2007 CL70标准化的1000BASE-KX是用于电气背板的以太网操作的IEEE 802.3ap标准的一部分。该标准定义了1至4通道的背板链路，每通道1个RX和1个TX差分对，链路带宽范围为每秒100Mbit至10Gbit（从100BASE-KX至10GBASE-KX4）。1000BASE-KX变体使用1.25 GBd的电（非光）信号速度。
光纤 工业上使用1000BASE-X来指代通过光纤的千兆以太网传输，其中的选项包括1000BASE-SX，1000BASE-LX，1000BASE-LX10、1000BASE-BX10或非标准的-EX和-ZX实现。包括使用相同8b / 10b线路代码的铜变体。
光纤
工业上使用1000BASE-X来指代通过光纤的千兆以太网传输，其中的选项包括1000BASE-SX，1000BASE-LX，1000BASE-LX10、1000BASE-BX10或非标准的-EX和-ZX实现。包括使用相同8b / 10b线路代码的铜变体。
| MMF FDDI 62,5 / 125 µm （1987） | MMF OM1 62,5 / 125 µm （1989） | MMF OM2 50/125 µm （1998） | MMF OM3 50/125 µm （2003） | MMF OM4 50/125 µm （2008） | MMF OM5 50/125 µm （2016） | SMF OS1 9/125 µm （1998年） | SMF OS2 9/125 µm （2000） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 160 MHz·公里 @ 850 nm | 200 MHz·公里 @ 850 nm | 500 MHz·公里 @ 850 nm | 1500 MHz·公里 @ 850 nm | 3500 MHz·公里 @ 850 nm | 3500 MHz·km @ 850 nm和 1850 MHz·km @ 950 nm | 1 dB / km @ 1300/1550纳米 | 0.4 dB / km @ 1300/1550纳米 |
1000BASE-SX
1000BASE-SX是一个光纤用于在多模光纤的操作使用770到860千兆以太网标准纳米，近红外（NIR）光 波长。
该标准规定62.5μm/ 160 MHz×km 多模光纤的最大长度为220米，62.5μm / 200 MHz×km 的最大长度为275 m，50μm/ 400 MHz×km 的最大长度为500 m，50μm 的最大长度为 550 m / 500 MHz×km多模光纤。 实际上，如果使用高质量的光纤，光纤和终端，1000BASE-SX通常可以在更长的距离上工作。
对于大型办公楼中的建筑物内链接，同位托管设施和与运营商无关的Internet交换，该标准非常受欢迎。
SX接口的光功率规格最小输出功率= −9.5 dBm。最小接收灵敏度= -17 dBm。
1000BASE-LSX
1000BASE-LSX是非标准的，但业界公认的 术语指的是千兆以太网传输。它与1000BASE-SX非常相似，但是由于它比在1310 nm波长激光器上运行的SX更高的光学质量，因此在一对多模光纤上可以实现长达2 km的更长距离。它很容易与1000BASE-SX或1000BASE-LX混淆，因为-LX，-LX10和-SX在供应商之间的使用不明确。该范围是通过使用Fabry Perot激光发射器实现的。
1000BASE-LX
1000BASE-LX是IEEE 802.3条款38中指定的光纤千兆以太网标准，它使用长波长激光（1,270–1,355 nm），最大RMS光谱宽度为4 nm。
1000BASE-LX被指定为在10μm单模光纤上工作长达5 km。
1000BASE-LX还可以在最大段长度为550 m的所有常见类型的多模光纤上运行。如果链路距离大于300 m，则可能需要使用特殊的发射调节跳线。这会以与光纤中心精确的偏移量发射激光，从而使激光在光纤纤芯的直径上扩散，从而减小了称为差模延迟的效应，这种效应在激光耦合到少量光纤时会发生。多模光纤中的可用模式。
1000BASE-LX10
在最初的千兆光纤版本发布六年后，作为1000英里以太网组的一部分，1000BASE-LX10被标准化。它实际上与1000BASE-LX相同，但是由于采用了更高质量的光学元件，因此可以在一对单模光纤上实现长达10 km的更长距离。在标准化之前，1000BASE-LX10实际上已经作为称为1000BASE-LX / LH或1000BASE-LH的专有扩展被许多供应商广泛使用。
1000BASE-EX
1000BASE-EX是非标准的但业界公认的术语，指的是千兆以太网传输。它与1000BASE-LX10非常相似，但是由于比在1310 nm波长激光器上运行的LX10具有更高的光学质量，因此在一对单模光纤上可以实现长达40 km的更长距离。它有时被称为LH（Long Haul），并且很容易与1000BASE-LX10或1000BASE-ZX混淆，因为供应商之间对-LX（10），-LH，-EX和-ZX的使用不明确。1000BASE-ZX是使用1550 nm波长光学元件的非常相似的非标准更长距离变体。
1000BASE-BX10
1000BASE-BX10能够达到10km以上的单链的单模光纤，在每个方向不同的波长去。光纤每侧的端子不相等，因为下游传输的一个（从网络中心到外部）使用1490 nm波长，而上游传输的一个使用1310 nm波长。这是通过在每个收发器内部使用无源分离棱镜实现的。
其他通常称为“ BiDi”（双向）的非标准高功率单链光学器件利用1490/1550 nm范围内的波长对，能够达到20、40和80 km或更远的距离取决于模块成本，光纤路径损耗，接头，连接器和配线架。极长距离的BiDi光学器件可能使用1510/1590 nm波长对。
1000BASE-ZX
1000BASE-ZX是一个非标准的，但多供应商的术语，指的是使用1,550 nm波长的千兆以太网传输，以通过单模光纤实现至少70公里（43英里）的距离。一些供应商规定使用单模光纤（有时称为1000BASE-EZX）的最大距离为120公里（75英里）。超过80 km的范围在很大程度上取决于所用光纤的路径损耗，特别是衰减系数（以dB / km为单位），连接器/配线架和位于收发器之间的接头的数量和质量。
1000BASE‑CWDM
1000BASE-CWDM是非标准的但业界公认的术语 ，指的是千兆以太网传输。它与1000BASE-LX10非常相似，但是由于比LX10更高的光学质量和使用CWDM（在1270-1610 nm上运行），因此可以在一对单模光纤上实现40-120km的更长距离和多达18个并行通道。波长激光器。
要使用CWDM，您需要在光纤链路的两端都具有一个Mux / Demux单元，一个具有相应波长的CWDM MUX / DEMUX和具有相应波长的SFP 。系列中的DWDM是否也可以增加通道数量。
最多使用的波长1270nm，1290nm，1310nm，1330nm，1350nm，1370nm，1390nm，1410nm，1430nm，1450nm，1470nm，1490nm，1510nm，1530nm，1550nm，1570nm，1590nm和1610nm
CWDM比DWDM使用便宜，大约是成本的1 / 5-1 / 3。 如果您有可用的光纤，那么CWDM的价格大约是传统的-LX / -LZ传输价格的5-10倍。
1000BASE‑DWDM
1000BASE-DWDM是非标准的但业界公认的术语 ，指的是千兆以太网传输。它与1000BASE-LX10非常相似，但由于比LX10更高的光学质量和使用DWDM（运行于1528- 1565 nm波长的激光器。
最常用的通道是波长为1528.77-1563-86nm的CH17-61。
要使用DWDM，您需要在光纤链路的两端都具有一个Mux / Demux单元，一个具有相应波长的DWDM MUX / DEMUX和具有相应波长的SFP 。串行CWDM是否有可能增加通道数量。
1000BASE-RH x
IEEE 802.3bv-2017定义了使用-R 64b / 65b大块编码并带有红光（600-700 nm）的步进索引塑料光纤（POF）上的千兆以太网的标准化。1000BASE-RHA适用于家庭和消费者（仅夹紧裸POF），工业用1000BASE-RHB，汽车应用1000BASE-RHC。
光学互操作性 与同一链路上的各个1000BASE-X以太网接口可能存在光学互操作性。对于某些类型的光学器件，波长也可能不匹配。
为了具有互操作性，必须满足一些标准
- 行编码
- 波长
- 双工模式
- 媒体数
- 媒体类型和尺寸
1000BASE-X以太网与100BASE-X不向后兼容，也不与10GBASE-X向前兼容。
