Computernetzwerke

gearbeitet werden kann, ist kein CSMA/CD und damit auch keine Frame-Verlängerung notwendig, was sich positiv auf die Netzwerk-Performance auswirkt.
    Beim Transport relativ kleiner Pakete kann sich die (künstliche) Frame-Verlängerung leistungstechnisch gesehen negativ bemerkbar machen, und auch hierfür hat man sich etwas einfallen lassen, indem nämlich mehrere kleine Pakete zu einem großen mit mehr als 512 Byte zusammengefasst werden können, was unter dem Begriff Packet Bursting firmiert.
    Diese »geschnürten« Pakete dürfen andererseits aber nicht zu groß werden. Damit auch andere Stationen mit kleineren Paketen den Zugriff erhalten können, darf eine Station nur über einen maximalen Zeitraum von 65536 Bits (8192 Bytes) Daten übertragen, was als Burst Limit bezeichnet wird. Demnach darf eine Station bei Gigabit-Ethernet einen Burst senden, der etwas mehr als fünf Ethernet-Paketen maximaler Frame-Größe entspricht. Die Lücke, die bei der Verkettung einzelner Pakete entsteht, wird mit Carrier Extensions aufgefüllt, was als Interframe Gap bezeichnet wird. Die Tabelle 2.5 zeigt zusammengefasst die wichtigsten Kenndaten der verschiedenen Ethernet-Implementierungen.
Parameter
Ethernet
Fast-Ethernet
Gigabit-Ethernet
Datenrate
10 MBit/s
100 MBit/s
1000 MBit/s
Bit-Dauer
0,1 ps
0,01 ps
0,001 ps
Slot-Time
512 Bit
512 Bit
4096 Bit
Länge der Kollisionsdomäne
2000 m
200 m
20 m (ohne Gegenmaßnahmen)
Minimale Frame-Größe
64 Bytes
64 Bytes
64 Bytes
Maximale Frame-Größe
1518 Bytes
1518 Bytes
1518 Bytes
Interframe Gap
9,6 ps
0,96 ps
0,096 ps
Carrier Extension
-
-
448 Bits
Burst Limit
-
-
65536 Bits
    Tabelle 2.5: Kenndaten der drei Ethernet-Implementierungen
    Das Kabel der Kategorie 5 ist eigentlich nur für Übertragungsraten von bis zu 100 MBit/s (100 MHz) geeignet. Doch wäre stattdessen eines der Kategorie 6 oder 7 (siehe auch Kapitel x) zum Einsatz gekommen, hätte dies zahlreiche neue Kabelinstallationen zur Folge gehabt und die Migration zu Gigabit-Ethernet erschwert.
    Zum einen begegnet man den negativen physikalischen Effekten bei der Gigabit-Ether-net-Übertragung (Dämpfung, Übersprechen) mit relativ komplexen Kodier- und Übertragungsverfahren (PAM5-Multilevel Codes, Trellis-Kodierung, Scrambling), worauf in Kapitel 2.9.5 noch näher eingegangen wird.
    Zum anderen werden hier alle acht Adern (4 Leitungspaare) des Cat5-Kabels für die Datenübertragung verwendet und nicht nur zwei Leitungspaare (vgl. Tabelle 2.2), es findet also prinzipiell eine Vorgehensweise wie bei 100VGAny-LAN statt.
Pin Nr.
Signal
1
BI_DA+
2
BI_DA-
3
BI_DB+
4
BI_DB-
5
BI_DC+
6
BI_DC-
7
BI_DD+
8
BI_DD-
    Tabelle 2.6: Die Signalbelegung des Twisted Pair-Kabels für Gigabit-Ethernet

    Bei Gigabit-Ethernet werden vier simultane Übertragungskanäle (A-D) zu je 250 MBit/s gebildet. Dies würde ohne zusätzliche Maßnahmen aber dazu führen, dass keine Leitungen mehr für den Vollduplex-Betrieb (gleichzeitiges Senden und Empfangen) zur Verfügung stünden und nur der mit CSMA/CD behaftete Halbduplex-Modus möglich wäre.
    Abhilfe aus dieser Problematik schafft ein Verfahren mit der Bezeichnung Echo Cancelation, das auf beiden Seiten gleichzeitig aktive Sender- und Empfängerbausteine (Transceiver) voraussetzt. Die Signale werden damit auf dem Medium quasi gemischt, und der Empfänger subtrahiert das ihm bekannte Signal des Senders vom Gesamtsignal, wodurch er das von der Gegenseite gesendete Signal ermittelt. Mithilfe dieser »Tricks« wird auch der Vollduplex-Betrieb mit 1000 MBit/s auf Cat5-Kabel möglich.

    Abbildung 2.35: Bei Gigabit-Ethernet werden alle acht Leitungen eines Cat 5-Kabels für die Datenübertragung auf vier Kanälen verwendet, wofür spezielle Transceiver in den Netzwerkkomponenten zum Einsatz kommen.

    2.9 Kodierungsverfahren
    Auf dem Netzwerk werden die Daten in serieller Form unter Anwendung verschiedener Kodierungsverfahren transportiert. Generell werden bei diesen Übertragungsverfahren einzelne Zeichen eines bestimmten Zeichensatzes in entsprechende Zeichen eines anderen Zeichensatzes übertragen, um somit eine gewünschte Übertragungsqualität zu erreichen, was unter Verwendung verschiedener Werte oder Zustände erfolgt. Die wichtigsten Verfahren, die auch für Ethernet zum Einsatz kommen, sind im Folgenden näher erläutert.
    2.9.1 Manchester-Kodierung
    Die Grundlage der Netzwerkkodierungen bildet zunächst der Manchester-Code, wie er bei Ethernet mit 10 MBit/s standardmäßig eingesetzt wird. Dabei werden