以太网传输介质及速率演进
思瀚产业研究院    2023-02-03

①以太网传输介质

以太网发展至今，按照传输介质可主要分为光纤和铜双绞线两类。光纤具有传导损耗低、传输距离远等特性，被广泛用于长距离有线数据传输，应用场景主要涵盖电信运营商和数据中心等，但由于光纤质地脆、机械强度差、弯曲半径大且光电转换器材成本较高，终端数据传输较难取代铜线。

铜双绞线机械强度好、耐候性强、弯曲半径小，同时无需光电转换设备即可直接使用，因而成为数据传输“最后一百米”的最优解决方案。随着 PoE 供电技术的成熟，铜双绞线在传输数据的同时还能为终端设备提供一定功率的电能。因此，铜双绞线是智能楼宇、终端设备、企业园区应用、工业控制以及新兴的车载以太网的主要选择。

② 以太网传输速率

以太网自 1973 年诞生后的前 30 年间接连发展出了 10M、100M、1000M、10GE、40GE、100GE 6 种以太网速度标准，近几年为了适应应用的多样化需求，以太网速率打破了以 10 倍为来提升的惯例，开始出现 2.5GE、5GE、25GE、50GE、200GE、400GE 等 6 种新的以太网速率标准。

数据来源：EthernetAlliance

以太网传输的两种介质——光纤、铜双绞线，一般以 10G 作为分界，各自在不同的速率范围和应用领域发展。

数据来源：EthernetAlliance

根据以太网联盟数据，目前基于铜介质的以太网传输速率主要介于 10Mbit/s 至 10Gbit/s 之间，从诞生至今历经了十兆以太网、百兆以太网、千兆以太网到万兆以太网的技术历程，考虑到目前下游应用的传输速率和万兆以太网成本因素，近年 IEEE 又推出了更加符合用户需求的 2.5G/5G 以太网标准。

十兆以太网是最早期的以太网，其传输速率为 10Mbit/s，也称为传统以太网，该速率已无法满足当今社会对网络传输的要求，随着网络的发展和各项网络技术的普及，百兆、千兆以太网相继诞生。综合考虑应用场景和成本因素，目前基于双绞线的以太网主流技术是基于 802.3ab 标准的千兆以太网，其可在超过 100m的 5 类双绞线上传输 1000Mbit/s 的数据流，大多数企业在组建网络时将千兆以太网作为首选高速网络技术。

近年来，移动互联网、智能终端、物联网等新兴概念的涌现极大丰富了终端形态和数据类型，使企业和园区网的数据总量和传输要求不断攀升到新的量级。面对日益增长的数据流和多媒体服务，大容量、高速率、多功能模块高端网络产品的市场规模也在不断扩大，未来基于铜介质的以太网将不断向更高的传输速率演进。考虑万兆网络端口需要配套 Cat6/6a 或以上线缆，需对现有布线进行全面升级改造，在网络布线上会存在诸多不便，基于 IEEE 802.3bz 标准的 2.5G/5G 以太网技术是目前更为主流的更新趋势。

③以太网物理层介绍

OSI 七层网络模型是互联网发展过程中的重要模型，作为是一个开放性的通信系统互连参考模型，其含义就是建议所有公司使用这个规范来控制网络。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC 控制器和物理层接口 PHY 两大部分构成，对应 OSI 里第一层物理层（PHY）和第二层介质访问层（MAC）。

以太网物理层芯片（PHY）工作于 OSI 网络模型的最底层，是以以太网有线传输为主要功能的通信芯片，用以实现不同设备之间的连接，广泛应用于信息通讯、汽车电子、消费电子、监控设备、工业控制等众多市场领域，同时，以太网物理层芯片也是交换机的重要组成部分之一，通过与数据链路层（MAC）芯片配合或集成实现更高层的网络交换功能。具体而言，以太网物理层芯片（PHY）连接数据链路层的设备（MAC）到物理媒介，并为设备之间的数据通信提供传输媒体，处理信号的正确发送与接收。

编辑：如皋

来源：裕太微 思瀚