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Gigabit-EthernetWährend die Normierung der neuen Verkabelungsklassen bzw. Kategorien E/6 (250 MHz) und für die Bewertung vonVerkabelungsanlagen F/7 (600 MHz) im Jahr 2001 zum Endspurt ansetzte, ist mit Gigabit-Ethernet eine Anwendung nachgerückt, die deutlich mehr Bandbreite als bisherige Übertragungsprotokolle beansprucht. Hierdurch sind Klasse C/Kategorie-3- und -4-Verkabelungen endgültig überholt. Aber auch Klasse D/Kategorie-5-Verkabelungen sind "Auslaufmodelle", insbesondere dann, wenn zukunftssichere Konzepte für Neuinstallationen gefragt sind.Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z, 802.3ab)Gigabit Ethernet kann sowohl über Kupferkabel als auch über Glasfaser laufen:1000Base-T Cat 5 UTP
1000Base-CX STP/Twinax
1000Base-SX Multimode Fiber (850nm)
1000Base-LX Monomode Fiber oder Multimode (1300nm)
STP- und Fiber-Standards sind verabschiedet, zur Festlegung des UTP-Standards wurde ein eigenes IEEE-802.3ab-Subkommitee gebildet. Dieses hat das Ziel, einen Standard für eine Reichweite von 100m auf UTP Cat. 5 Kabeln zu erzielen.  Gigabit Ethernet: 1000Base-T über KupferAuf Grund der schwachen Auslegung von Klasse D/Kategorie-5-Verkabelungen sind bei 2-paariger Übertragung und Schwerpunktfrequenzen bis etwa 60 MHz Übertragungsraten bis 155 MBit/s (ATM) möglich. Der Bandbreitenengpaß bei Kategorie-5-Verkabelungen (bis 100 MHz) erfordert deshalb die Verwendung von 4 Paaren, um die Übertragung
von Gigabit Ethernet zu ermöglichen. 1000Base-T verwendet eine Symbolrate von
125 Mbaud und eine 5-Level-Codierung (PAM 5). Da bei 1000Base-T auf allen 4 Paaren
gleichzeitig in beiden Richtungen gesendet und empfangen wird, übernimmt jedes
Paar 250 MBit/s und in Summe (alle Paare) 1 GBit/s. Bei der Voll-Duplex-Übertragung
über 4 Paare wechseln die Sende- und Empfangszustände der GigaBit-Ethernet-Bausteine
ständig einander ab. Die gleichzeitige Übertragung in zwei Richtungen und die
wechselnden Sende- und Empfangszustände haben neue Übertragungsparameter für die
Bewertung von Verkabelungen generiert:
- Leistungssumme des Nahnebensprechens(PSNEXT)
Power Sum NEXT (PSNEXT) beschreibt die Summe aller Störleistungen, die durch
Nahnebensprechen in ein Paar eingekoppelt werden. Das kommt dem tatsächlichen
Einsatzfall, d.h. wenn alle Paare in Betrieb sind, nahe. Maßgeblich ist immer der
stärkste Störer. Nur bei hohen Paarzahlen gibt es deutliche Unterschiede
zwischen NEXT und Power Sum NEXT.
- Fernnebensprechen (FEXT)
Mit FEXT (Far End Cross Talk) wird das Nebensprechen am fernen (empfängerseitigen)
Ende bezeichnet, das im Allgemeinen geringere Störungen verursacht als das
Nahnebensprechen.Man unterscheidet beim FEXT zwischen:
- Input-Output-FEXT (l/O-FEXT) und
- Equal-Level-FEXT (EL-FEXT).
Beide Größen sind durch die Gleichung EL-FEXT = I/O - FEXT - Dämpfung
verbunden, wobei das ELTEXT in etwa dem ACR beim NEXT entspricht.
- Leistungssumme des Fernnebensprechens (PSFEXT)
Power Sum FEXT (PSFEXT) beschreibt die Summe aller Störleistungen, die durch
Fernnebensprechen in ein Paar eingekoppelt werden. Das kommt dem tatsächlichen
Einsatzfall, alle Paare in Betrieb, nahe.
- Delay und Skew
Propagation Delay (Verzögerung der Ausbreitung) bezeichnet die Verzögerungszeit/Laufzeit
der Signalübertragung über ein Paar. Sind die Signalverzögerungen frequenzabhängig,
führt das zu Signalverzerrungen, auch "Dispersion" genannt. Der Wert "Delay Skew" gibt
die Differenz der Verzögerungszelten/Laufzeiten zwischen zwei Paaren an.
- Rückflußdämpfung (RL)
Die Rückflußdämpfung, auch "Return Loss" genannt, beschreibt die
Inhomogenitäten/Fehlanpassungen entlang des Übertragungskanals anhand des Verhältnißes
von rücklaufender zu hinlaufender elektromagnetischer Welle.
- Störleistungsunterdrückung
Die Störleistungsunterdrückung ist ein Maß für die Fähigkeit eines Kabels, elektrische
externe Störungen zu bedämpfen. Je höher die Störleistungsunterdrückung ist, umso
besser ist die elektromagnetische Verträglichkeit.
Gigabit Ethernet: konkurrierende Eigenschaften
Die untereinander konkurrierenden Parameter für die Übertragung von Gigabit Ethernet
haben Einfluß auf die konstruktive Gestaltung der Kabel. Die Problematik läßt sich
anhand der unterschiedlichen Übertragungsparameter in Abhängigkeit der bekannten
Kabelbauarten mit verseilten Paaren aufzeigen. Je nach Anforderung werden dem Datenkabel
möglichst kleine und unterschiedliche (für NEXT und FEXT) oder möglichst lange und
gleiche Paarschlaglängen) (für Dämpfung, Return Loss, propagation delay und delay skew)
abverlangt. Ein Kompromiß bei UTP und S/UTP-Kabeln ist äußerst diffizil und führt zu
Einbußen bei dem einen oder anderen Parameter. Eine Ausnahme stellen die S/STP-Kabel dar.
Hier werden die NEXT-, FEXT- und ACR-Anforderungen wesentlich durch Einzelschirmung der
Paare (PiMF) sichergestellt. Dies erlaubt erhebliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung
der Paarschlaglängen. S/STP-Kabel stehen deshalb für sicheres Einhalten aller
Eigenschaften bis 600 MHz und darüber hinaus (1200 MHz). Zudem verfügen sie auf
Grund der doppelten Abschirmung über hervorragende EMV-Eigenschaften.
Anmerkung: Die "Schlaglänge" ist die Länge (z. B. in Millimetern), bei der sich eine
Ader vom Anfangspunkt A bis zum Endpunkt B einmal um 360 Grad gedreht hat.
Zusammenfassung: 1000Base-T auf UTP Kabeln
- Verwendung einer 5 Level Codierung
- gleichzeitig Verwendung von 4 Adernpaaren
- Vollduplex Betrieb auf allen 4 Paaren
- Trellis Codierung (nicht 8B10B)
Zugriffsverfahren: CSMA/CD
Bei Erhöhung der Übertragungsrate auf 1 Gbit/s möchte man auf die vorhandenen
Verkabelungsstrukturen aufsetzen, d. h. die Leitungslängen sollen gleich sein wie bei
100Base-T (rein rechnerisch müßten die Kabel maximal 10m lang sein - nicht
praktikapel). Daher muß bei gleicher Leitungslänge die minimale
Paketgröße vergrößert werden. Es gilt daher beim Gigabit-Ethernet eine
minimale Paketlänge von 512 Byte. Da hierdurch ein Nachteil bei kleinen Paketen besteht
(die auf die 512 Byte aufgefüllt werden müßen), wird ein Burst-Modus
eingeführt, der es erlaubt, mehrere Pakete bis auf eine Gesamtlänge von 1500 Byte
bis 8 KByte zusammenzufassen. Es soll ebenfalls ein Full-Duplex-Ethernet (2Gbit/s) geben
(Gigabuffer Repeater).
Für die Optik-Version bestehen folgende Randbedingungen:
| Bezeichnung | Medium |
mm | Max. Länge (m) |
| 1000Base-SX | Multimode Fiber (850nm) | 62,5 | 260 |
| 1000Base-SX | Multimode Fiber (850nm) | 50 | 550 |
| 1000Base-LX | Multimode Fiber (850nm) | 62,5 | 440 |
| 1000Base-LX | Multimode Fiber (850nm) | 50 | 550 |
| 1000Base-LX | Monomode Fiber | 8,3 | 3000 |
Fibre Channel
Ursprünglich entwickelt von HP, IBM und Sun als Möglichkeit einer
Hochgeschwindigkeitsanbindung von Rechnern zu Peripheriegeräten. Fibre Channel
(ANSI-T11) ist allerdings auch als LAN-Technologie denkbar. Fibre Channel definiert
die Schichten 1 und 2 des OSI-Modells. Übertragungsraten von 1 Gbit/s sind heute
verfügbar (2 Gbit/s als Dual Channel), 4 Gbit/s ist in Entwicklung und 8 Gbit/s
geplant. Vorteilhaft sind die Ausfallsicherheit bei Verwendung eines Dual Channel,
der geringe Protokoll-Overhead und gesicherte Übertragung (keine Zellverluste
wie bei ATM). Es ist eine Kabellänge bis 10 km möglich. Der Adreßraum
umfaßt 16'000'000 Adressen im lokalen Fibre-Channel-Netz und ist so mit klassischen
LAN-Technologien vergleichbar. Fibre Channel bildet die Grundlage für andere
Technologien, z. B. ATM over Fibre Channel oder Gigabit Ethernet auf Fibre Channel.
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DIENSTE
