Gigabit Ethernet - Standarts und Entwicklung

27.11.2002
Der Standard für Highspeed ohne Performanceengpässe im LAN - Als direkter Nachfolger des bewährten 10Mbps Ethernet und 100 Mbps Fast-Ethernet Standards gemäß IEEE 802.3, wurde die Normierung für Glasfaser bereits Mitte 1998 (Komitee IEEE 802.3z) und für Kupfer (Komitee IEEE 802.3ab) Mitte 1999 abgeschlossen.

Fast alle führenden Hersteller von Übertragungsgeräten beteiligten sich an der dafür gegründeten sogenannten "802.3z Task-Force" der IEEE-Organisation.

Dieses LAN System mit der Bezeichnung " Gigabit-Ethernet " basiert auf dem bewährten CSMA/CD Protokoll von 10 Mbps Ethernet und einer optimierten physikalischen Übertragung und logischen Signalcodierung.

Als Basis für die Entwicklung (Komitee IEEE 802.3ab) der technischen Lösung auf UTP Kupferkabel dienten die nach amerikanischem Vorbild verfügbaren Category-5E UTP Verkabelungssysteme die Frequenzen bis zu 125 MHz ermöglichen und neuerdings auch die zukünftige Category-6 Norm bis 200/250MHz der amerikanischen TIA 568A und TIA 569, deren erster Vorschlag bereits Ende 1997 verabschiedet wurde.

Bei einer 1000BASE-TX Gigabit Ethernet Übertragung über Twisted-Pair Kupferkabel übernimmt jedes Aderpaar jeweils einen Dual-Duplex-250Mbps Datenstrom. Die maximale Länge liegt, wie bislang bei strukturierten Verkabelungssystemen vorgeschrieben, bei 100 Metern. (90 Meter Streckenlänge plus Patchkabel)

Dazu ist es neben der 8-adrigen Ausführung immens wichtig, das die Category-5 Grenzwerte (Dämpfung, Next usw.) auf und zwischen allen Paaren (sogenanntes "Powersum Next") erreicht werden. Weitere Parameter wie z.B. ELFEXT (Equal Level Far End Level Crosstalk) und PS-ELFEXT (Powersum ELFEXT) sind bei bislang üblich gewesenen Übertragungsgeschwindigkeiten von maximal 100/155 Mbps nicht von Bedeutung, werden aber bei Gigabit Duplex Übertragungen auf allen Paaren mit zum entscheidenden Faktor. Dies ist bei den meisten bislang angebotenen Verkabelungssystemen nicht gewährleistet, die teilweise nur bei bestimmten Paarkombinationen (üblicherweise 1/2 + 7/8) diese Spezifikationen erfüllen.

Die im Juni 1999 verabschiedete Norm IEEE 802.3ab für UTP Verkabelung nutzt jedoch alle 4 Paare des Category-5 bzw. Category-6 Kabels gleichzeitig.
Die internationalen (ISO/IEC DIS 11801) bzw. europäischen (EN50173 CAT-5) Normen für universelle Verkabelungssystem gemäß Category-5 Class-D lagen in Ihren elektrischen Grenzwerten jedoch unter der z.Z. gültigen amerikanischen Norm (EIA/TIA568). Die von der IEEE 802.3ab Kommission festgelegten Definitionen für 1000BASE-TX funktionieren aus diesem Grund jedoch nur auf Twisted-Pair Verkabelungssystemen, die mindestens der strengen amerikanischen Category-5E für UTP oder der im Jahre 2002 verabschiedeten Category-6 entsprechen.

Vorgesehene Längenbegrenzungen bei Kupferkabel gemäß IEEE 802.3ab Standard

1000BASE-TX : UTP 100 Ohm Verkabelung
  • 100 m (nutzt komplexe DSP Technologie)
 
1000BASE-CX : STP 150 Ohm Verkabelung
  • 25 m
 

Längenbegrenzungen bei Einsatz von LWL Kabel gemäß IEEE 802.3 Standard:

1000BASE-SX : Short Wavelength Laser (850 nm): Multi-Mode Fibre Kabel
  • 500 m für 50 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 400MHz
  • 550 m für 50 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 500MHz
  • 220 m für 62,5 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 160MHz
  • 275 m für 62,5 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 200MHz
 
1000BASE-LX : Long Wavelength Laser (1330 nm): Multi-Mode und Single-Mode Fiber Kabel
  • 550 m für 50 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 400MHz
  • 550 m für 50 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 500MHz
  • 550 m für 62,5 micron Glasfaser mit einer Bandbreite von 500MHz
  • 5000 m für 9 micron Singlemode Glasfaser
 

Adapts ANSI X3.230 (1994) Fibre Channel Physical and Signaling Interface : FC-0 and FC-1 Specifications, 8B 10B NRZ Coding (1.25 Gbaud)

Es zeigt sich, das Gigabit Ethernet, ähnlich wie schon Fast Ethernet, aufgrund der weitgehenden Protokollkompatibilität und der breiten Unterstützung durch die Industrie sehr erfolgreich ist.


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