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第辣章网络技术的未来发展
6.1 IPv6协议
网际协议第4版（IPv4）为整个Internet提供了基本的通信机制。自从20世纪70年代后期采用
IPv4以来，它就几乎没有被改变过。版本4的长久性说明了协议的灵活性以及功能的强大性。
尽管IPv4的设计是健全的，但它必然会被很快取代。主要原因是迫在眉睫的地址空间耗尽。在
IP设计之初32位的地址空间是绰绰有余了。那时只有屈指可数的公司使用局域网；具有公司广域网
的更是凤毛麟角。然而到了现在，大多数中等规模的公司就有多个局域网，而且大多数公司都具有
一个公司的广域网。因此，即使仔细地进行分配并使用NAT技术，目前32位IP地址空间在2020
年以后也不能满足整个Internet的飞速增长。
除此以外，其他因素也影响着IP设计的改变。为了使IP更适合实时应用程序，还应当提供一
种机制，可以使数据报与预先分配好的资源储备相关联。为了使电子商务更安全，也需要对安全特
性的支持。
新版本的IP命名为IPv6，IPv6协议保留了IPv4所赖以成功的许多特点。IPv6保留了IPv4选项
的大多数概念，但是改变了协议的许多细节。IPv6所引进的变化可以分成7类：
1.更大的地址。新的地址大小是IPv6最显著的变化。IPv6把地址增加到128位。
2.扩展地址层次结构。使用更大的地址空间创建额外级别的地址层次。特别是IPv6可以定义
ISP的层次以及在给定网点内的层次结构。
3.灵活的首部格式。使用一种全新的、不兼容的数据报格式。IPv4使用固定格式的数据报首
部，IPv6使用可选的首部。
4.增强的选项。IPv6允许数据报包含可选的控制信息，还包含新的选项新的功能。
5.对协议扩展的保障。摆脱了要全面指定所有细节的状况。这种扩展能力潜在允许IEFT使协
议适应底层网络或新的应用程序的变化。
6.支持自动配置和重新编号。IPv6允许孤立的网络上的计算机给自己分配地址，不依赖于路
由器或手工配置就能够通信。协议还包括允许管理员动态重新给网络编号的能力。
7.支持资源分配。IPv6提供了允许对网络资源预分配的两项特性：数据流提取和分类服务说
明。
因为IPv4的包括诸多缺点，而IPv6的提出不仅改进了这些缺点而且还对可能面对的问题作了
前瞻性的设计，所以IPv6取代IPv4只是时间问题。
6.2高速以太网
在过去的二十多年中，以太网技术经历了一个快速发展的过程：
1982年制定了十兆以太网标准IEEE 802.3。
1993-1995年制定了百兆以太网标准IEEE802.3u。
1995-1999年制定了千兆以太网标准IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab。
2000年制定了十兆/百兆/千兆以太网链路聚合标准IEEE 802.3ad。
2000-2002年制定了万兆以太网标准IEEE 802.ae。东南大学硕士学位论文
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经过20多年的不断发展，不但以太网的传输速率从10Mbps、100Mbps、1Gbps到10Gbps不断
提高，而且其应用范围也不断扩大。高速以太网一般是指传输速率大于等于1Gbps的以太网。鉴于
性能、成本、兼容性和技术因素考虑，在局域网应用领域，千兆以太网将取代现有十兆/百兆以太网
并在未来迅速普及。
千兆以太网协议定义了以下四种物理层接口：
1000BASE-LX：较长波长的光纤，支持550 m长的多模光纤（62.5um或50um）或5 Km
长的单模光纤（10um），波长范围为1270到1355 nm。
1000BASE-SX：较短波长的光纤，支持275 m长的多模光纤（62.5um）或550 m长的多模
光纤（50um），波长范围为770到860 nm。
1000BASE-CX：支持25 m长的短距离屏蔽双绞线，主要用于单个房间内或机架内的端口
连接。
1000BASE-T：支持4对100 m长的UTP5线缆，每对线缆传输250M数据。
图6.1最大传输距离比较
图6.1为不同的以太网通信速率和传输媒质下最大传输距离比较。可以看到传输速度越高，传
输采用的5类双绞线通信距离就远短。而此时光纤传输距离长的特性就越发明显。
6.3光纤传输
光纤因为具有传送距离远、速度快、不易受干扰的特点，将取代双绞线成为高速以太网传输主
要方案。
GBIC（Gigabit Interface Convertr）是千兆位接口转换器的缩写，是将千兆位电信号转换为光信
号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。
SFF/SFP，可以简单的理解为GBIC的升级版本。模块体积比GBIC模块减少一半。第辣章网络技术的未来发展
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图6.2 MAXIM的SFF/SFP方案
图6.2为MAXIM公司的SFF/SFP模块，包括限幅放大器、控制器、互阻放大器和激光驱动器4
部分。
MAX3738是MAXIM公司生产的带有消光比控制的高速激光驱动器，工作速率为
1Gbps--2.7Gbps，可用作千兆以太光纤网络系统中的收发器。该产品与以往同类产品相比，不仅具有
传输速率高、供电电流小、输出平均功率恒定和安全稳定等特点，而且在激光管的使用寿命期间和
温度变化范围内，能始终保持消光比恒定，此外，与外接激光管可采用直流祸合方式，在减少元件
数的同时，使多速率工作模式变得简易。
图6.3 MAX3738功能图
图6.3为MAX3738功能图。MAX3738集成度高，应用时要求用户设计的外围电路非常少，主
要设计工作是选择合适的激光管和各种相关电流的设计。设计包括：
激光管的选择。图6.4为光功率关系式。东南大学硕士学位论文
图6.4光功率关系式
相关电流的设计。
监控光二极管反馈电流IMD的设计。
调制电流IMOD的设计。
APC环路滤波电容的设计
此外，由于MAX3738是高频产品，电路布局对其影响很大。在电路设计时，应采用性能优越
的高频布局技术，用户应采用具有公共接地层的多层电路板，以降低电磁干扰和交调失真；电路板
应采用低损耗的介质材料，以减少能量损耗;数据输入端引线和调制输出端引线应采用阻抗可控的传
输线，便于调整电路，减少能量损耗和降低干扰。
图6.5为MAX3738典型应用电路
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