以太网速率谱系
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以太网速率谱系把 IEEE 802.3 系列里那些名字（10BASE-T、1000BASE-T、10GBASE-LR、100GBASE-SR4、400GBASE-DR4……）排成一条可读的线。它回答三个问题：这个名字是什么意思、它跑在什么介质上、它什么时候开始不够用。 本页属现实技术说明；表中距离与介质为通行引用口径，凡本馆未向规范原文逐格复核处均已注明。
一、名字先拆成三段
一个以太网 PHY 名通常写作 `速率 + BASE + 介质后缀`，有时再带一个通道数：
| 段落 | 例 | 它真正说明的事 | 它不说明的事 |
|---|---|---|---|
| 速率段 | 10 / 100 / 1000 / 2500 / 10G / 100G / 400G | 标称比特率量级 | 不含协议开销，故不等于可用吞吐 |
| BASE | 全部 | 基带传输（历史上区别于宽带载波系统） | 没有任何技术选择性，是遗留写法 |
| 介质后缀 | T / TX / FX / SX / LX / ZX / SR / LR / ER / ZR / DR / FR / FR1 | 介质类别与距离档 | 不是长度单位；跨代际同后缀距离不同 |
| 尾部数字 | SR4 / SR8 / DR4 / LR4 / FR4 / SR16 | 并行通道条数（通常对应一缆多芯或几条波长的组合） | 不等于光纤芯数，也不等于模块尺寸 |
- 关于 `BASE-T` 的距离
- 双绞线PHY 常见信道口径是 100 米，但它来自「比特时距 + 衰减 + 串扰」的综合限制，不同速率的规范表各不相同；
- 高至 10GBASE-T 一类需要更多带宽与散热余量时，既有 Cat 5e 布线往往跑不到该上限。详见双绞线与8P8C。
二、从十兆到千兆：铜与光缆的第一代
| 名称 | 速率 | 介质与常用距离口径 | 现状 |
|---|---|---|---|
| 10BASE5 | 10 Mbit/s | 粗同轴电缆（黄电缆），分段总线，单段数百米量级 | 淘汰；历史上决定过「以太网」这个词的形状 |
| 10BASE2 | 10 Mbit/s | 细同轴，BNC/T 型头，总线拓扑 | 淘汰；残留于旧工业与旧楼宇 |
| 10BASE-T | 10 Mbit/s | 双绞线，100 米；早期可在三类线上工作 | 基本淘汰，仍在少数旧设备兼容列表里 |
| 10BASE-FL / FB | 10 Mbit/s | 光纤，千米量级 | 淘汰，被百兆/千兆光口取代 |
| 100BASE-TX | 100 Mbit/s | 两对五类双绞线，100 米 | 仍大量存在于接入侧与工业交换机 |
| 100BASE-FX | 100 Mbit/s | 多模光纤，数百米至两千米量级（取决实现） | 存量多，新建少 |
| 1000BASE-T | 1000 Mbit/s | 四对线全部使用，超五类及以上，100 米 | 现网接入与服务器口的历史基线 |
| 1000BASE-SX | 1000 Mbit/s | 850 纳米多模，距离随 OM1/OM2/OM3 变化 | 机房内老光口常见 |
| 1000BASE-LX | 1000 Mbit/s | 1310 纳米，多模数百米、单模数千米 | 长寿命接口，仍在大量在网 |
| 1000BASE-ZX | 1000 Mbit/s | 1550 纳米单模，数十至上百公里，依实现与链路预算 | 常用于租用线路与老传输 |
| 1000BASE-BX | 1000 Mbit/s | 单纤双向（WDM），按 A/B 配对 | 光纤资源紧张时的常见选择 |
- 这一代的三个特征
- 一、自协商（Auto-Negotiation）在铜口上被普遍使用，两端交换能力后取共同最高档；这也是「插入即通」这一体验的来源。
- 二、千兆双绞线把四对线全部用起来并采用多电平编码，所以对回波损耗与串扰的要求比百兆严格得多——旧五类布线常在千兆上暴露问题。
- 三、光口这一代还是「一速一形」：接口尺寸与速率绑定（SFP 对千兆、XFP 对万兆早期），后来的小型化改变了这件事。
三、万兆：铜缆的第一次吃紧
| 名称 | 介质与常用距离口径 | 备注 |
|---|---|---|
| 10GBASE-T | 双绞线，Cat 6A 上按 100 米口径；Cat 6 上明显缩短 | 功耗与发热显著，端口密度受电与热限制；对外部串扰敏感 |
| 10GBASE-SR | 850 纳米多模，OM3/OM4 上数百米 | 曾出现「SR-Lite / 短距版」以降低成本 |
| 10GBASE-LR / ER / ZR | 单模，长距 / 超长距 / 放大或相干 | `ZR` 在不同口径里含义不一致，采购必须看规范表 |
| 10GBASE-CX4 | 短距铜缆，机柜内互联 | 几乎被 SFP+ 直连铜缆（DAC）取代 |
| 10GBASE-KR | 背板 | 主板/背板内互联口径 |
- 万兆的分水岭意义
- 从这一代起，瓶颈从「协议能不能」转向「每通道能不能把比特送出去」：铜口受制于串扰与功耗，光口受制于激光器与色散；
- 同时 SFP+ 把光模块尺寸压到与千兆 SFP 接近，于是「同一面板密度、十倍速率」成为数据中心扩建的主要理由。
四、二点五与五千兆：不换线的过渡
IEEE 802.3bz 定义了 2500BASE-T 与 5000BASE-T，目标是让既有 Cat 5e/Cat 6 布线在不换缆的前提下超过千兆。它在工程上的价值是明确的：接入侧终端（高配无线接入点、带多网卡的服务器、图像类终端）常常「千兆不够、万兆太贵太热」。
- 为什么它能成立
- 它没有把每通道速率硬抬，而是重新分配——用四对线、更低的符号率与更强的处理换取中继距离。
- 代价写在规格里：对既有布线的余量测试要求更严，需要认证数据支撑，不能靠「以前千兆能跑」推断。
五、并行与波分：一百到八百千兆
高速以太网的演进路径是两条同时用的路：一条把每通道速率抬高（NRZ → PAM4 → 更高的每通道比特率），一条把通道数与波长数堆起来。
| 速率档 | 常见名称（部分） | 介质口径 | 通道与调制简述 |
|---|---|---|---|
| 25G | 25GBASE-LR / SR / ER | 单模/多模 | 单通道每秒二十五吉比特；它是后来多通道高速档的基本单元之一 |
| 40G | 40GBASE-SR4 / CR4 / LR4 / ER4 | 多模 MPO / 铜 / 单模波分 | 四条十吉比特通道并行；40G 与 100G 竞争过同一代位置 |
| 100G | 100GBASE-SR4 / PSM4 / CWDM4 / LR4 / ER4 / DR / FR / LR1 | 多模 / 单模并行 / 单模波分 / 单通道长距 | 早期由 4×25G 并行或波分复现；`DR` 把距离口径压到机房内五百米量级 |
| 200G | 200GBASE-SR4 / DR4 / FR4 等 | 多模 / 单模 | 每通道五十吉比特 PAM4 的一代 |
| 400G | 400GBASE-SR16 / SR8 / DR4 / FR4 / FR8 / LR8，另有相干长距口径 | 多模并行 / 单模并行 / 波分 / 相干 | 8×50G PAM4 与 4×100G 两条路线并存；长距转向相干与密波分 |
| 800G 及更高 | IEEE 802.3df 一代起步，再高速率在后续项目中 | 单模/多模、并行与波分 | 每通道一百吉比特量级的串行器解串器（SerDes）；本馆未逐条复核其 PHY 名单与距离 |
- 三个容易被读错的事实
- 一、40G 与 100G 曾是同代竞争，胜出的基本单元是「每通道二十五吉比特」而不是「每通道十吉比特配十条」，这决定了后来所有高速档的形状。
- 二、PAM4 用四电平换带宽：同样的符号率下每位携带两个比特，代价是信噪比余量变小，于是必须配更强的前向纠错（FEC）。
- 三、距离口径与光纤类型绑定。多模的 OM3/OM4/OM5 与单模的 OS2 不可互换，波分方案还要看波长栅格，见光纤与连接器。
六、与速率有关但不写在 PHY 名里的东西
- 自协商与前导码
- 低速铜口靠自协商确定共同最高能力；更高速率档常没有同种协商过程，两端速率需由管理面或光模块信息确定。插上去不通，第一件事是核对两端档位。
- 前向纠错（FEC）
- 从背板到单模长距，不同 PHY 使用不同 FEC（Reed–Solomon 类 RS-FEC、Firecode 等）。级联设备两端 FEC 类型不匹配时链路可通但误码余量差，这类问题只在流量统计里看得见。
- 链路预算（dB）
- 光口能否通，取决于「发射功率 − 接收灵敏度」是否覆盖「光纤衰减 + 连接器损耗 + 维护余量」。规范表给的是预算上限，工程上要按最坏情况加，见光电模块。
- 暂停帧与优先级流控
- IEEE 802.3x 的 pause 与 802.1Qbb 的 PFC 属于链路层机制，不改速率但改「拥塞时怎么办」。在融合以太网上滥用 PFC 会造成队头阻塞与死锁，这是现实运维中反复出现的一类事故。
- 巨型帧（jumbo frame）
- 提高单帧载荷可以减少每字节开销，但要求端到端所有设备一致；一处不改就表现为间歇性丢包，很难查。
七、怎么判断「该升到哪一档」
- 先看布线与光路现状：铜缆的类别与认证数据、光纤的类型与长度，决定了可选 PHY 集合，而不是反过来。
- 再看每端口功耗与散热：从千兆到万兆到二十五千兆，端口功耗上升会先撞上供电与风道，而不是撞上背板带宽。
- 再看光模块生态：某个速率档是否有充足、互操作良好的模块供应，往往比交换机芯片更决定成本。
- 最后看业务模型：突发型流量与稳定型流量对「平均带宽」与「尾延迟」的敏感度不同，升级带来的收益并不总体现在平均利用率上。
参见
出处
- IEEE 802.3 系列及其修订：10BASE-T/100BASE-TX/1000BASE-T、IEEE 802.3ae（万兆光纤）、IEEE 802.3an（万兆双绞线）、IEEE 802.3bz（2.5/5GBASE-T）、IEEE 802.3bm/bs/cd/cm/dj/df 等高速与光口修订；IEEE 802.3x 流控与 IEEE 802.1Qbb 优先级流控。[1]
- 光模块接口与封装的配套名目（SFP/SFP+/QSFP+/QSFP28/QSFP-DD/OSFP）见光电模块；光纤类别名目（OM1–OM5、OS1/OS2、ITU-T G.65x）见光纤与连接器。
- 「三个容易被读错的事实」与「怎么判断该升到哪一档」为本馆按上述规范的结构归纳，属「本馆推定」。
- 本页为现实技术普及条目。表中距离与介质口径为行业通行引用值，本馆未逐格向规范原文复核；同名后缀在不同代际的具体限值不同，请以规范表为准。 ↑