Computernetzwerke

nicht für LWL-, sondern für Kupferverbindungen mit Twisted Pair-Kabel vorgesehen ist. Wie es nach den Erfahrungen mit Gigabit-Ethernet zu vermuten ist, hat dies einen sehr komplexen PHY und eine aufwendigere Verkabelung zur Folge. An der Ethernet-MAC Engine sind, anders als bei den LWL-basierten 10GE-Realisierungen, jedoch keine Veränderungen notwendig, sondern nur ab dem XGMI-Interface.

    Demnach (vgl. Abbildung 2.48) sind hierfür der PCS (Physical Coding Sublayer) und PMA (Physical Medium Attachment) neu zu definieren. Wie es bei Gigabit-Ethernet der Fall ist, werden bei einem TP-Kabel für 10GBaseT für die Datenübertragung im Volldu-plex mithilfe Echo Cancelation (siehe Kapitel 2.8.3) alle vier Leitungspaare genutzt.
    Weil die Maximalfrequenz des Kabels die Bandbreite (4 x 2,5 GBit/s) begrenzt, sind noch einmal verbesserte Kodierverfahren notwendig. Statt PAM5 wird nunmehr PAM16 verwendet, was 16 Signalniveaus erlaubt, sodass dann gleich vier Bits in einem Übertragungsschritt abgebildet werden.
    PCS setzt die wortweise eintreffenden Daten (64 Bits) in serielle Bitströme um, und mit PMA wird die Signalwandlung ausgeführt, was, vereinfacht dargestellt, wie folgt funktioniert: Ein Scrambler »zerwürfelt« auch hier - wie bei Gigabit-Ethernet - die zu sendenden Datenblöcke, um die unerwünschte Abstrahlung zu senken und Gleichspannungsanteile auf den Leitungen zu unterdrücken. Als Kodierung wird zweidimensionales 128-DSQ (Double Square, 128 Bit in einer 8x8x2-Orientierung) verwendet und eine Fehlersicherung mit LDPC-Block-Codes (Low Density Parity Check) für einen Teil des Bitstroms ausgeführt.

    Abbildung 2.49: Die Signalverarbeitungskette im Physical Layer von 10 Gigabit für Twisted Pair
    Um Echos auf den Kabeln zu vermeiden, werden spezielle Precoder (Tomlinson Hara-shima Procoder) verwendet, und digitale Filter begrenzen die Signalfrequenzen, bevor dann vier D/A-Wandler die PAM16-Symbole in elektrische Signale umsetzen und diese an die Übertrager (Line) weitergeben. Für diese rechenintensiven Funktionen werden in den PHY-Chips leistungsfähige Digitale Signal-Prozessoren (DSP) eingesetzt. In der Abbildung 2.49 ist die Signalverarbeitung innerhalb eines 10GBaseT PHY veranschaulicht, wobei gegenseitige Störeinflüsse (z. B. Nebensprechen) zwischen den Aderpaaren mithilfe der NEXT Cancellation- (Near End Cross Talk) und der FEXT Cancellation-Blöcke (Far End Cross Talk) ausgeglichen werden.
    Anschluss und Kabel
    Auch an den Anschluss und das Netzwerkkabel selbst werden bei 10GBaseT höhere Anforderungen gestellt. Für den RJ45-Anschluss sind abgeschirmte Buchsen notwendig, und ein gewöhnliches Cat5-Kabel reicht nunmehr nicht mehr aus. Die TP-Verbindung ist für 10GBaseT mit 500 MHz spezifiziert, während Gigabit nur 62,5 MHz zu bewältigen hat.
    Selbst ein TP-Kabel laut Cat6 ist lediglich für maximal 250 MHz ausgelegt, sodass die Cat6-Spezifikation mit Untergruppen erweitert wurde. Cat6e ist für maximal 500 MHz und Cat6a für bis zu 625 MHz vorgesehen und deshalb für den Einsatz von 10GBaseT - mit Reserve - ausreichend dimensioniert. Damit können also tatsächlich 100 m überbrückt werden, während mit dem preisgünstigeren Cat6e-Kabel nur etwa die Hälfte möglich ist.

    Abbildung 2.50: Der Aufbau von Cat6-Netzwerkkabeln
    Die Cat6-Leitungen sind im Kabel paarweise mit eigenen Abschirmungen verdrillt. Ein Separator (Kreuzsteg) zwischen diesen sorgt dafür, dass die einzelnen Leitungspaare einen gewissen Abstand voneinander haben und so gegenseitige Störungen möglichst vermieden werden. Außerdem verfügt das Kabel über eine zusätzliche äußere Abschirmung (Alu-Mantel).
    Dieser Aufbau hat zur Folge, dass die Cat6-Kabel dicker (9 mm) sind als die gewöhnlichen Cat5-Kabel (6 mm), die zulässigen Biegeradien geringer ausfallen und außerdem eine ganze Reihe von Verlegevorschriften (in Kabelschächten, zulässige Kabelbündelung u. v. m.) zu beachten ist. Die Verlegung von Lichtwellenleitern ist demgegenüber weitaus einfacher, und es ist deshalb fraglich, ob 10GBaseT tatsächlich nur ein Drittel einer glasfaserbasierten Installation kosten wird, wie es die Hersteller versprechen.

    2.12 Energy Efficient Ethernet
    Das IEEE hat mit dem Standard 802.az eine neue Eigenschaft definiert, die als Energy Efficient Ethernet (EEE) ausgewiesen wird. Der wesentliche Punkt ist dabei Low Power Idle (LPI), womit der PHY (Physical Layer) eines Netzwerkadapters in einen Stromsparmodus versetzt wird, wenn