千兆以太網早期主要是用在高速主干網和某些特定的工作組，傳輸介質以光纖為主。過去兩年中802.3z工作組在基于光纖和基于STP短距離屏蔽式跳線的千兆以太網方面做了大量工作，并在1998年6月通過了正式標準IEEE802.3z。但光纖的價格畢竟較為昂貴，而且隨著桌面機處理速度的提高和局域網業務模式的改變，千兆以太網必然要向桌面機延伸，這就意味著千兆以太網將用于已經廣泛鋪設的銅線系統。
　　眾所周知，一幢辦公大樓內的各種網絡設備可以很方便地從一個房間搬到另一個房間，而對樓內現存錯綜復雜的布線進行改裝升級卻非易事。因此升級到更高速網絡時，網絡管理者都會認真考慮現有布線的適用性。 目前以太網布線大多為第5類UTP布線，因此都關注現存CAT－5的1000Base－T千兆以太網技術。 1997年3月成立IEEE802.3ab工作組，其任務是研究5類UTP在千兆以太網上的應用，要求網絡長度最大到100米。1998年12月28日千兆以太網聯盟宣布對1000Base－T進行開放投票，1999年3月正式通過了1000Base－T的標準。
1 基本原理
　　傳統快速以太網(100Base－TX)使用5類UTP四對線中的兩對，一對用于發送數據，一對用于接收數據。由于100Base－TX的編碼方式為4B/5B，故實際傳輸碼速為125Mbaud。1000Base－T中的傳輸碼速也是125Mbaud，但它要使用CAT－5中全部四對線，并在每一對線上同時實現收發操作，編碼方式改為5電平編碼PAM5后，才能在每個信號脈沖內并行傳送一個字節的數據，即125Msymbols/s×8bit/symbol＝1Gb/s。當然，實際應用時要考慮CAT－5中四對線高速并行傳輸數據會帶的回波和串音等問題。
　　1000Base－T規定了全雙工和半雙工模式下1000Mbit/s的數據傳輸，在一個碰撞域內只允許一個中繼器，網絡直徑為200米，采用與100Base－TX相同的自動協商方式，并與傳統以太網更好地兼容。許多廠商都宣稱將生產在100Mb/s和1000Mb/s下都能工作的“雙速”千兆以太網設備，對于系統升級來說，可能提供一種靈活的解決方案。
2 布線問題
　　通常，在銅線上傳輸1000Mb/s高速的碼流，布線系統的支持是最主要的問題。即在CAT－5的四對線上傳輸1000Mb/s的數據流，所面臨的信號衰減、回波、返回損耗、串音和電磁干擾等問題。
　　·信號衰減(attenuation)
　　衰減是發送過程中信號的損失，它隨信號頻率的提高而增加。因此在保證數據傳輸速率的前提下，應盡量使用較低的頻段。
　　·回波(echo)
　　如圖1所示，回波是因為發送設備和接收設備比較靠近而產生的干擾。全雙工通信模式下的千兆以太網，信號的收發都使用同一對線，因電纜的返回損耗和轉接器損耗引起的泄漏發送信號，將與接收信號相混，并對性能造成負面影響。通常，對由阻抗不匹配造成的反射能量可用返回損耗(return loss)來度量。

　　·串音(crosstalk)
　　串音是鄰近線對中信號的相互干擾。1000Base－T使用了5類UTP中所有的四對線，每一對線都可能被鄰近的其它3對線干擾而產生串音。串音以發送端作為參考，近端串音(NEXT)為某線對受發送端的其它線對的干擾，遠端串音(FEXT)是某線對受發送電纜遠端其它線對的干擾，等效遠端串音(ELFEXT)為不考慮電纜衰減情況下的等效的FEXT。若遠端串音與接收信號電平能比擬時，接收端進行信號恢復應充分考慮串音的影響并采取相應的措施。
　　·返回損耗(return loss)
　　返回損耗是由于在鏈路中阻抗不匹配引起的反射信號能量，它對千兆以太網1000Base－T產生很重要的影響。
　　·抗電磁干擾
　　在無屏蔽雙絞線上以1000Mb/s這樣的極高速率傳輸數據時，必須考慮電磁干擾、包括AM、CB、短波段廣播等的影響。一些標準如EN50082－1和IEC 1000－4－3要求抗高于25MHz頻率，場強為3V/m的連續電磁波干擾。
　　·抗噪性能
　　1000Base－T還需要能抗背景噪聲和突發噪聲的干擾。實際情況中由于電力開關快速切換產生電弧或靜電荷放電等都會引起突發噪聲。在1000Mb/s的高速數據中突發噪聲的危害性很大。
　　IEEE802.3ab工作組制定1000Base－T的目標就是使千兆以太網能夠在符合ANSI/TIA/EIA－568A(1995)規范的5類UTP上運行，并使支持100Base－TX的鏈路很容易地轉到支持1000Base－T。IEEE對需要升級到千兆以太網的CAT－5增加了兩項測試參數，返回損耗(return loss)和遠端串音(Far－End Crosstalk)。返回損耗定義了鏈路中因阻抗不匹配引起的反射信號能量。遠端串音(FEXT)則是某線對受發送電纜遠端其它線對的干擾，實際測試中常用等效遠端串音(ELFEXT)和總功率等效遠端串音(PSELFEXT)來表示。在10Base－T中返回損耗和遠端串音的影響可以忽略不計，但在100Base－TX和1000Base－T中它們對網絡性能將有重要影響。原有ANSI/TIA/EIA568－A標準的5類布線沒有指定返回損耗和ELFEXT及PSELFEXT的測試(1995年制定此規范時這些問題沒有引起人們的重視)。1998年新標準ANSI/TIA/EIA－TSB－95，在原有規范基礎上加了這兩項參數測試，并稱其為增強型5類布線。
　　按1000Base－T工作組和布線公司估計，現有5類布線中大約有不到10%不符合安裝規范，不能支持1000Base－T。不符合ANSI/TIA/EIA－TSB－95規范的連接設備也要進行升級。須知，布線系統非標準化并非大規模鋪設CAT－5電纜本身所引起，往往問題出在連接端口和零星小段電纜。ANSI/TIA/EIA568A－1995在5類布線連接中允許使用4種連接器，而返回損耗和遠端串音主要就是由連接器引起的。圖2顯示了一個符合ANSI/TIA/EIA－568－A(1995)的典型5類UTP布線系統。

　　ANSI/TIA/EIA TSB－95(1998)定義了五項改進措施以提高電纜在返回損耗和遠端串音方面的性能：
　　·如果鏈路有一個交叉連接，把交叉連接重新配置為互連型。
　　·把轉接點連接器換為符合增強型5類規范的轉接點連接器。
　　·在工作區出口使用符合增強型5類規范的互連器。
　　　　·把互連器都換為符合增強型5類規范的互連器。
　　·把零星的散線(patch cord)換為符合增強型5類規范的電纜。
　　圖3示出了改進后的5類布線系統。

3 關鍵技術
　　數字信號處理(DSP)技術的發展使在5類布線系統及增強型5類布線系統中傳輸1000Mbps數據成為可能。1000Base－T采用了下列一些關鍵的技術保證數據的高速傳輸:
　　· 采用符合ANSI/TIA/EIA TSB－95(1995)標準的5類布線。
　　·使用電纜中的所有4對線并使波特率達到125Mbaud。
　　·全雙工傳輸方式
　　1000Base－T在5類UTP的四對線上同時雙向傳輸數據，相對于單向發送和接收數據來說，能夠在每一對線上把傳輸波特率減小為原來的一半，大大提高了可靠性。通常使用混合電路(hybrid)在一對線上同時實現發送和接收功能，它使用不同頻段的濾波器分別得到發送信號和接收信號，這在很大程度上減小了回波，當要完全濾除回波信號時，還需在每一線對中加入回波抵消器。

　　·5電平PAM編碼：
　　由于每個傳送碼元表示5電平(－2，－1，0，1，2)中的一個電平(圖4)， 故每波特碼代表2比特信息(4電平代表2位，還有一個前向糾錯碼)，這比二電平編碼提高了帶寬利用率，并能把波特率和所需信號帶寬減為原來的一半。多電平編碼需要用多位A/D、D/A轉換，采用更高的傳輸信噪比和更好的接收均衡性能，技術實現相對較復雜。
　　·前向糾錯編碼(FEC)
　　前向糾錯編碼為二級編碼，在強干擾和串音影響下能糾正接收信號中的誤碼。1000Base－T采用的是4維8態網格的前向糾錯編碼，具有很強的糾錯能力。
　　·脈沖平滑技術
　　脈沖平滑技術通過發送信號的頻譜特性與傳輸信道特征匹配，增大信噪比，達到最佳傳輸效果，它通過在收、發兩端采用數字和模擬濾波器來實現。脈沖平滑技術可減小在干擾嚴重頻段的發送信號功率，減小低頻和高頻的信號功率，以及濾除外來的高頻噪聲。通過脈沖平滑技術，1000Base－T的傳輸頻譜能夠與100Base－T的頻譜接近一致。
　　·信號均衡技術
　　信號均衡技術用于補償傳輸信道中引入的信號失真。線性數字均衡采用一系列有限沖激響應(FIR)濾波器，而非線性均衡采用判決反饋均衡(DFE)，在傳輸媒體引起某些頻段衰減較大的情況采用DFE比線性均衡性能好，但應注意DFE易于產生錯誤擴展(單個錯誤在反饋作用下引起均衡器連續錯誤)，導致誤碼率急劇上升。可采用多個判決反饋濾波器的辦法解決。
　　·擾碼(scrambling)
　　用來產生隨機傳輸碼序列，避免出現特殊頻譜信號。
　　總之，僅僅在幾年前許多專家還認為10Mbps以太網將不可能在雙絞線上使用，100Mbps以太網出現時也有類似的看法，今天許多廠商仍對基于銅線的1000Mbps以太網表示懷疑。現在，IEEE802.3ab工作組已經解決了所有相關的技術問題，1999年3月IEEE公布了1000Base－T的正式標準802.3ab，現有基于100Base－T的5類布線將能很容易地轉而支持1000Base－T。可以預見，千兆以太網的應用即將進入一個新的紀元。
參考文獻
1 Joe Skorupa，George Prodan. Battle of the Backbones: ATM vs.Gigabit Ethernet.Data communications V26 n5 Apr 1997
2 Bobby Johnson，Kishore Jotwani. Cells vs.Frames: Which　Wins on the Backbone.Data Communications V26 n17 Dec 1997
3 David Axner.Gigabit Ethernet:A Technical Assessment. Telecommunications(Americas Edition) V31 n3 Mar1997
4 Mart Molle，Mohan Kalkunte， Jayant Kadambi. Frame Bursting:A Technique for Scaling CSMA/CD to Gigabit Speeds. IEEE Network V11 n4 Jul－Aug 1997
5 Al Lounsbury.Gigabit Ethernet:the Difference is in the Details. Data communications V26 n6 May 1997
6 Drusie Demopolous.The Converging Worlds of Layer2 and Layer3 Switching.Telecommunications (American Edition) V31 n10 Oct 1997
7 David Axner.Gigabit Ethernet:A Technical and Market Update.Telecommunications (American Edition) V32 n7 Jul 1998
8 Nick Lippis.Three Sweet Spots for Gigabit Ethernet Links. Data Communications V26 n13 Oct 1997
9 Sean Riley，Stephen thorne.Time for a Server Tune－up.Data Communications V27 n5 Apr 1998
10 Erica Roberts. Gigabit Ethernet: Fat Pipe or Pipe Bomb? Data Communications V26 n6 May 1997
11 Robert Mandevile，Deval Shah.Gigabit Ethernet Gets it Done.Data Communications V27 n2 1998
12 Bernard Daines.The Future of Gigabit LANs. Telecom－munications (American Edition) V31 n1 Jan 1997
13 Gigabit Ethernet over Copper. White paper， Gigabit Ethernet Alliance， October 1998
14 Gigabit Ethernet Overview.White paper，Gigabit Ethernet Alliance， June 1998
15 Gigabit Ethernet over Copper. White paper， Gigabit Ethernet Alliance， November 1997