千兆以太网主流标准
千兆以太网络技术早在上世纪90年代末就已成熟，其中，1995年国际标准化组织TIA/EIA颁布了1000Base-TX标准，该标准的目的是把双绞线用于千兆以太网中，其目的是在6类非屏蔽双绞线(UTP)上以1000Mbps速率传输100米。1000Base-TX基于4对双绞线，采用快速以太网中与100Base-TX标准类似的传输机制，是以两对线发送，两对线接收。由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，信号频率为250MHz，使用8B/10B编码方式，使用RJ-45连接器。
Pin
10Base-T
10Mbps
Cat3(3类双绞线)
100Base-TX
100Mbps
Cat5(5类双绞线)
100Base-T4
100Mbps
Cat3(3类双绞线)
100Base-T2
100Mbps
Cat3(3类双绞线)
1000Base-T
1Gbps
Cat5+(超5类双绞线)
1000Base-TX
1Gbps
Cat6(6类双绞线)
1
TX+
TX+
TX D1+
BI DA+
BI DA+
TX D1+
2
TX-
TX-
TX D1-
BI DA-
BI DA-
TX D1-
3
RX+
RX+
RX D2+
BI DB+
BI DB+
RX D2+
4
-
-
BI D3+
-
BI DC+
TX D3+
5
-
-
BI D3-
-
BI DC-
TX D3-
6
RX-
RX-
RX D2-
BI DB-
BI DB-
RX D2-
7
-
-
BI D4+
-
BI DD+
RX D4+
8
-
-
BI D4-
-
BI DD-
RX D4-
1对线收，1对线发
1对线收，1对线发
1对线收，1对线发
两对线双向收发
两对线双向收发
四对线双向收发
两对线收，两对线发
BI=双向数据 RX=接收数据
Receive
Data TX=传送数据
Transmit Data
线缆分类
传输频率
网段长度
传输带宽
线缆特点
主要用途
技术标准
一类线
750kHZ
5Km
-
2芯线缆
用于报警、门禁等弱电系统或语音传输
未被TIA/EIA承认
二类线
1MHZ
100M
4Mbps
2芯线缆
常用在4Mbit/s的令牌环网络。
未被TIA/EIA承认
三类线
16MHz
100M
10Mbps
2对、4芯双绞线
主要应用于语音、10Mbit/s以太网和4Mbit/s令牌环
已经得到TIA/EIA承认
四类线
20MHz
100M
10/16/100Mbps
4对、8芯双绞线
主要用于16
Mbit/s的令牌环网络和10BASE-T/100BASE-T以太网
未被TIA/EIA承认
五类线
100MHz
100M
100Mbps
与四类线相比，增加了绕线密度。
用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。
已经得到TIA/EIA承认
超五类
100MHz
100M
1000Mbps
与五类线相比，衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比
主要用于快速以太网及千兆以太网中。
已经得到TIA/EIA承认
六类线
200MHz～250MHz
100M
1000Mbps
与五类线相比，改善了在串扰以及回波损耗方面的性能
用于传输速率1Gbps的应用。
已经得到TIA/EIA承认
超六类
300MHz～500MHz
100M
1000Mbps
在串扰、衰减和信噪比等方面比六类线有较大改善
用于传输速率高于1Gbps的应用。
已经得到TIA/EIA承认
七类线
600MHz
100M
10Gbps
不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线
用于传输速率高于10Gbps的应用。
ISO/IEC制定
千兆以太网应用瓶颈
但是，在过去的十多年中，应用并不广泛，主要原因：
网络设备(千兆交换机)和六类网线的价格不够亲民；
计算机的数据处理能力有限(CPU的计算速度、硬盘的访问速度)。
尽管在2004年左右，一些计算机就配置了千兆网卡，可是人们并没有充分利用它，仅仅使用百兆网络，这就是上述原因所造成的。近几年情况已明显发生改变，一般的8口千兆交换机只有2~4百元，六类非屏蔽网线只有2~4元/米，一根3米网络跳线30元左右，几乎所有的计算机都配置了千兆网卡，因此，组建千兆网络条件已渐成熟。
千兆以太网的传输速度
如果仅仅是在传输上考察速度(排除硬盘和CPU的影响、网络其它计算机的影响、操作系统和安全软件的影响)，一般可以达到900Mbps左右；在实际使用中进行拷贝文件，一般在300Mbps~600Mbps；主要原因是硬盘的访问速度制约了，其次是CPU处理能力饱和了(尤其是老机器)和网络负荷重了(网络其它计算机在传输)。所以，千兆以太网的传输速度是可信的，组建千兆以太网是有价值的。
使用 Totusoft LAN Speed Test 对千兆网进行传输速度测试(双机互联，XP操作系统)
拷贝1GB文件，对千兆网进行传输速度测试(双机互联，XP操作系统)
独立千兆网卡与主板集成千兆网卡
一般来讲，独立的千兆网卡好于主板集成千兆网卡，具有较高的稳定性和较低的CPU占有率，常用于服务器上和规模较大的以太网(多于30台主机)。不过，独立的千兆网卡性能上存在较大差距，主板集成千兆网卡也如此。
独立的PCI千兆网卡，很难发挥千兆性能，因为，PCI总线频率为33MHz，总线位宽为32bit，PCI总线的带宽为127MB/s，换算下来即为1016Mbps，理论上刚好达到千兆网卡的带宽的。但实际上，所有的PCI设备都是共享一个总线带宽，包括IDE总线、集成的声卡都是通过PCI总线工作的，这样分配给PCI千兆网卡的带宽自然也就不够了。某些主板集成的网卡就是使用PCI总线，所以，网络传输速度一般很难超过600Mbps。
对于独立的PCI-X千兆网卡，总线位宽为64bit，总线的带宽达到了4068Mbps，这种总线类型的网卡在市面上还很少见，主要是由服务器生产厂商随机独家提供，通常都是使用在服务器主板上。
由于受到总线标准PCI-E的排挤，最终未能流行。
对于独立的PCI-E 1.0
X1千兆网卡，总线的带宽为达到了4000Mbps(双工)，通常具有较好的性能，已广泛在要求较高的主机上使用。
目前大多数主板上自带的千兆网卡，都是通过南桥芯片中的PCI-E通道工作，考虑到南桥芯片的数据传输本身有一定的信号衰减和数据丢失，板载的千兆网卡往往在性能上要略逊于独立的PCI-E网卡，略低于1Gbps的传输速度，网络传输速度一般可达到800Mbps以上。
六类网线的选择
一般距离不长，环境较好(无电磁干扰)，选用六类非屏蔽网线即可。品牌选择：康普(CommScope)和安普(AMP-TE)的网线质量上等，价格较贵；包尔星克(PowerSync)和台湾三堡的网线质量也不错，价格较低。对于小型网络、距离不长，它们都能满足千兆网的使用要求。
千兆以太网交换机及无线路由器
对于家庭、办公室和小型业务部门，千兆以太网交换机可选择美国网件(NETGEAR)GS308
8口和JGS516 16口千兆以太网交换机；无线路由器可选择TP-LINK TL-WDR4310
750M双频千兆无线路由器，支持2.4GHz和5GHz双频段同时工作，提供1个千兆WAN口和4个千兆LAN口，提供2个多功能USB2.0接口，支持存储共享、打印服务器及多媒体服务器等功能，若USB接口为3.0就更合理了。

千兆以太网主流标准

千兆以太网络技术早在上世纪90年代末就已成熟，其中，1995年国际标准化组织TIA/EIA颁布了1000Base-TX标准，该标准的目的是把双绞线用于千兆以太网中，其目的是在6类非屏蔽双绞线（UTP）上以1000Mbps速率传输100米。1000Base-TX基于4对双绞线，采用快速以太网中与100Base-TX标准类似的传输机制，是以两对线发送，两对线接收。由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，信号频率为250MHz，使用8B/10B编码方式，使用RJ-45连接器。


Pin

10Base-T

10Mbps

Cat3(3类双绞线)

100Base-TX

100Mbps

Cat5(5类双绞线)

100Base-T4

100Mbps

Cat3(3类双绞线)

100Base-T2

100Mbps

Cat3(3类双绞线)

1000Base-T

1Gbps

Cat5+(超5类双绞线)

1000Base-TX

1Gbps

Cat6(6类双绞线)

1

TX+

TX+

TX D1+

BI DA+

BI DA+

TX D1+

2

TX-

TX-

TX D1-

BI DA-

BI DA-

TX D1-

3

RX+

RX+

RX D2+

BI DB+

BI DB+

RX D2+

4

-

-

BI D3+

-

BI DC+

TX D3+

5

-

-

BI D3-

-

BI DC-

TX D3-

6

RX-

RX-

RX D2-

BI DB-

BI DB-

RX D2-

7

-

-

BI D4+

-

BI DD+

RX D4+

8

-

-

BI D4-

-

BI DD-

RX D4-

 

1对线收，1对线发

1对线收，1对线发

1对线收，1对线发

两对线双向收发

两对线双向收发

四对线双向收发

两对线收，两对线发

BI=双向数据    RX=接收数据 Receive Data    TX=传送数据 Transmit Data


IEEE 802.3 ETHERNET WORKING GROUP


线缆分类

传输频率

网段长度

传输带宽

线缆特点

主要用途

技术标准

一类线

750kHZ

5Km

-

2芯线缆

用于报警、门禁等弱电系统或语音传输

未被TIA/EIA承认

二类线

1MHZ

100M

4Mbps

2芯线缆

常用在4Mbit/s的令牌环网络。

未被TIA/EIA承认

三类线

16MHz

100M

10Mbps

2对、4芯双绞线

主要应用于语音、10Mbit/s以太网和4Mbit/s令牌环

已经得到TIA/EIA承认

四类线

20MHz

100M

10/16/100Mbps

4对、8芯双绞线

主要用于16 Mbit/s的令牌环网络和10BASE-T/100BASE-T以太网

未被TIA/EIA承认

五类线

100MHz

100M

100Mbps

与四类线相比，增加了绕线密度。

用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。

已经得到TIA/EIA承认

超五类

100MHz

100M

1000Mbps

与五类线相比，衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比

主要用于快速以太网及千兆以太网中。

已经得到TIA/EIA承认

六类线

200MHz～250MHz

100M

1000Mbps

与五类线相比，改善了在串扰以及回波损耗方面的性能

用于传输速率1Gbps的应用。

已经得到TIA/EIA承认

超六类

300MHz～500MHz

100M

1000Mbps

在串扰、衰减和信噪比等方面比六类线有较大改善

用于传输速率高于1Gbps的应用。

已经得到TIA/EIA承认

七类线

600MHz

100M

10Gbps

不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线

用于传输速率高于10Gbps的应用。

ISO/IEC制定


千兆以太网应用瓶颈

但是，在过去的十多年中，应用并不广泛，主要原因：

网络设备（千兆交换机）和六类网线的价格不够亲民；

计算机的数据处理能力有限（CPU的计算速度、硬盘的访问速度）。

尽管在2004年左右，一些计算机就配置了千兆网卡，可是人们并没有充分利用它，仅仅使用百兆网络，这就是上述原因所造成的。近几年情况已明显发生改变，一般的8口千兆交换机只有2~4百元，六类非屏蔽网线只有2~4元/米，一根3米网络跳线30元左右，几乎所有的计算机都配置了千兆网卡，因此，组建千兆网络条件已渐成熟。

千兆以太网的传输速度

如果仅仅是在传输上考察速度（排除硬盘和CPU的影响、网络其它计算机的影响、操作系统和安全软件的影响），一般可以达到900Mbps左右；在实际使用中进行拷贝文件，一般在300Mbps~600Mbps；主要原因是硬盘的访问速度制约了，其次是CPU处理能力饱和了（尤其是老机器）和网络负荷重了（网络其它计算机在传输）。所以，千兆以太网的传输速度是可信的，组建千兆以太网是有价值的。


使用 Totusoft LAN Speed Test 对千兆网进行传输速度测试（双机互联，XP操作系统）

 
拷贝1GB文件，对千兆网进行传输速度测试（双机互联，XP操作系统）

独立千兆网卡与主板集成千兆网卡


一般来讲，独立的千兆网卡好于主板集成千兆网卡，具有较高的稳定性和较低的CPU占有率，常用于服务器上和规模较大的以太网（多于30台主机）。不过，独立的千兆网卡性能上存在较大差距，主板集成千兆网卡也如此。

独立的PCI千兆网卡，很难发挥千兆性能，因为，PCI总线频率为33MHz，总线位宽为32bit，PCI总线的带宽为127MB/s，换算下来即为1016Mbps，理论上刚好达到千兆网卡的带宽的。但实际上，所有的PCI设备都是共享一个总线带宽，包括IDE总线、集成的声卡都是通过PCI总线工作的，这样分配给PCI千兆网卡的带宽自然也就不够了。某些主板集成的网卡就是使用PCI总线，所以，网络传输速度一般很难超过600Mbps。

对于独立的PCI-X千兆网卡，总线位宽为64bit，总线的带宽达到了4068Mbps，这种总线类型的网卡在市面上还很少见，主要是由服务器生产厂商随机独家提供，通常都是使用在服务器主板上。 由于受到总线标准PCI-E的排挤，最终未能流行。


对于独立的PCI-E 1.0 X1千兆网卡，总线的带宽为达到了4000Mbps（双工），通常具有较好的性能，已广泛在要求较高的主机上使用。


目前大多数主板上自带的千兆网卡，都是通过南桥芯片中的PCI-E通道工作，考虑到南桥芯片的数据传输本身有一定的信号衰减和数据丢失，板载的千兆网卡往往在性能上要略逊于独立的PCI-E网卡，略低于1Gbps的传输速度，网络传输速度一般可达到800Mbps以上。

六类网线的选择

一般距离不长，环境较好（无电磁干扰），选用六类非屏蔽网线即可。品牌选择：康普（CommScope）和安普（AMP-TE）的网线质量上等，价格较贵；包尔星克（PowerSync）和台湾三堡的网线质量也不错，价格较低。对于小型网络、距离不长，它们都能满足千兆网的使用要求。









千兆以太网交换机及无线路由器

对于家庭、办公室和小型业务部门，千兆以太网交换机可选择美国网件（NETGEAR）GS308 8口和JGS516
 16口千兆以太网交换机；无线路由器可选择TP-LINK TL-WDR4310 750M双频千兆无线路由器，支持2.4GHz和5GHz双频段同时工作，提供1个千兆WAN口和4个千兆LAN口，提供2个多功能USB2.0接口，支持存储共享、打印服务器及多媒体服务器等功能，若USB接口为3.0就更合理了。

基于
Zynq-7000
的千兆以太网模块设计
赵保磊
李羚梅
范玉进
刘政鹏
尚
进
【摘
要】
基于
Zynq-7000
系列芯片，利用其
ARM+FPGA
的组合架构，搭建
了千兆以太网模块。介绍了该模块的硬件平台设计，并在硬件基础上设计了
FPGA
和
ARM
程序。经测试，模块成功实现了数据上下行传输功能，传输速
度达到
640 Mbps
，满足高速数据传输要求，且稳定、可靠。
【期刊名称】
《机电信息》
【年
(
卷
),
期】
2019(000)026
【总页数】
2
【关键词】
Zynq-7000
；
ARM+FPGA
；千兆以太网；模块设计
0
引言
随着数字信号处理技术的日益蓬勃发展，在雷达信号处理、航测等诸多领域，
日益扩张的原始数据、更加复杂和不断增加的算法都对接口的传输速度提出了
更高的要求，高速、稳定、安全的传输接口往往成为整个项目的技术关键。千
兆以太网从以太网基础上发展而来，具有高效、高速、高性能等特点，同时还
可以实现完全的电气隔离，是能够适用于诸多领域的优秀数据传输方式。本文
基于
Xilinx
的高性能
Zynq-7000
全可编程片上系统，利用其
ARM+FPGA
架
构，实现了千兆以太网的高速传输，一方面将嵌入式系统简单化、小型化，另
一方面鉴于
FPGA
的特性，为整个模块提供了可观的扩展空间，方便功能的扩
展和算法模块的搭建。
1
平台设计
1.1 Zynq-7000
系列

1.以太网口的发展前景
以太网是现有局域网中最通用的通讯协议标准，同时随着人们对网络数据流量速度的不断追求，为快速以太网标准的形成提供了方向，同时更快的前兆以太网技术也相继形成，并为用户带来了提高核心网络的有效解决方案。由于其为改变传统以太网的照面应用及操作系统，因而可以与100M的以太网等很好的配合工作。
以太网的快速发展增大了其使用范围，其传输速率也在不断的增大并随着现在局域网的发展不断涨大，也为此类技术的运用及其保护提供了要求。
2.以太网口防护方案的应用背景
*强对流天气造成的雷雨天气，易对网口产生损坏
*网口经由雷雨天气产生的破坏损坏大，影响日益发展的网络问题
*随着行业发展高浪涌防护已成为行业的必然选择
3.应用产品
*电脑
***机
*路由器
*机顶盒
*智能交通系统等
4.以太网口防护方案
百兆以太网口的防护方案
千兆以太网口的防护方案
产品型号及特性参数：
TVS：
GDT：
UN1206-200ASMD
UN1812-150CSMD
电路符号
5.方案说明及注意事项
上述两个方案均使用GDT在变压器的前端做共模保护，以降低浪涌能量
在变压器的后级均采用封装较小的TVS降低差模的能量，且其响应速率快，并可起到静电防护的功能
可根据浪涌测试的等级要求自由选择使用的产品方案
能同时满足静电测试及浪涌测试的需要