Datenkommunikation - FET

Skalierung des Bandbreitenbedarfs geeignet. Die Arbeitsgruppe IEEE 802.3ab hat sich des Trunking Problems nun angenommen
und wird sie nach seiner Lösung verabschieden. Multiple Link Segments wird dabei zwischen den höheren Ebenen
bzw. der LLC-Schicht eingefügt und sorgt dafür, dass über mehrere MAC-Layer parallel gearbeitet werden kann. Das heißt,
man bekommt einerseits Leitungsredundanz, so dass nach Ausfall einer Verbindung mit geringerer Kapazität weitergearbeitet
werden kann. Anderseits kann eine Art Skalierbarkeit erreicht werden. Diese ist allerdings nicht fein regulierbar, sondern nur
grob im Vollduplex-Modus einstellbar (z.B. von 100 auf 200 Mbit/s). Bisher sind nur proprietäre Ansätze realisiert.
Buffer Distribution
Dieses Verfahren soll das Problem der Einschränkung von Bandbreite durch die Repeater kompensieren. Dafür setzt man einen
sogenannten Buffer Distributor ein, der ähnlich wie ein Switch in der Lage ist, Rahmen zu puffern, aber im Gegensatz
zum Switch keine Rahmenanalyse durchführen kann. Buffered Repeater waren auch im normalen Ethernet vorhanden, bis
man in der Lage war, Bridges herzustellen. Aus diesem Grund ist dies auch nur als ein kurzer Übergang zu verstehen, bis
man aus wirtschaftlichen Gründen sofort zum Switch wechselt.
Jumbo-Rahmen
Die sogenannten Jumbo-Rahmen sind für die Skalierbarkeit von Gigabit-Ethernet eingeführt worden. Das heißt, es können
unterschiedliche Übertragungsraten durch den Einsatz von 10/100/1000 Mbit/s-Rahmen eingestellt werden. Man kann dadurch
Gigabit-Ethernet nicht fein skalieren. Zusätzlich können große Ethernet-Rahmen natürlich auch echtzeit Datenströme
wie IP-Telephonie und IP-Multimedia im Netz behindern, da sich diese Rahmen nicht fragmentieren lassen.
Netzanschlüsse und Tellschichten
In der Architektur von Gigabit-Ethernet lassen sich unterschiedliche physikalische Schnittstellen ausmachen. Da die ersten
drei Möglichkeiten auf dem Standard Fibre Channel (FC) aufbauen, dieser aber nicht die Verwendung von CAT-5-
Verkabelung vorsieht, müssen bei UTP und STP erst die Definitionen neu erarbeitet werden, was erhebliche Verzögerungen
nach sich zieht. Deshalb ist ein weiterer Arbeitskreis mit dem Namen IEEE 802.3ab gegründet worden, der sich mit effektiveren
Codierungsverfahren auseinandersetzt, da die normale digitale Übertragung nicht mehr ausreicht. Die Bitübertragungsschicht
besteht aus der Schnittstelle Medium Dependent Interface (MDI) mit den darüberliegenden Modulen Physical Medium
Dependent (PMD), dem Physical Medium Attachment (PMA) und dem Physical Coding Sublayer (PCS), die die Anpassung
der physikalischen Schnittstellen vornehmen. Die Schnittstelle zwischen MAC- und Bitübertragungsschicht heißt Gigabit
Media Independent Interface (GMII) und ist medienunabhängig. Beide Schichten werden normalerweise durch unterschiedliche
elektronische Bausteine umgesetzt, so dass sich Anpassungen an die verschiedenen Übertragungsmedien vornehmen
lassen.
GMII-Schnittstelle
Ähnlich wie die MII-Schnittstelle bei Fast-Ethernet dient die GMII-Schnittstelle neben dem Anschluss verschiedener Medien
auch zur automatischen Erkennung des Mediums und dem Austausch von Daten über Zustand und Eigenschaften der aktuellen
Verbindung sowie Statistiken über den Datenverkehr zwischen MAC und Bitübertragungsschicht. Dazu wurde die Auto-
Negotiation entwickelt, die anders funktioniert als bei Fast-Ethernet. Bei Gigabit-Ethernet dient sie dem Informationsaustausch
über die verwendeten Medien und dem Aushandeln der Link-Eigenschaften für den Betrieb mit dieser Datenrate. Diese
Daten werden mit speziellen Code-Gruppen zwischen zwei Link-Partnern kommuniziert. Ein weiteres Modul (RC = Reconciliation)
nimmt die endgültige Umsetzung zur MAC-Schicht vor. Die MAC-Schicht regelt bekanntlich den Zugriff auf
das Übertragungsmedium und legt die Rahmenformate fest. Die Spezifikation wurde bis auf die Carrier Extension und das
Packet Bursting von den Vorgängern mit 10/100 Mbit/s übernommen.
Ein Problem bei Gigabit-Ethernet ist die Einbeziehung von bestehender Kabelinfrastruktur. Neben der fragwürdigen Unterstützung
von Kupferkabeln können Fehlübertragungen auch bei Übertragungen über Multimode-Fasern existieren. Der Grund
ist, dass bei einigen Multimode-Fasern bestimmte Modengruppen dominieren, wenn als Lichtquelle Laser verwendet wird.
Dadurch sind Fehlinterpretationen des Empfangssignals zu befürchten. Zehn Prozent der installierten Multimode-
Infrastruktur sollen immerhin dieses Problem besitzen. Als Problemlösung wird das Conditional Launching angeboten, welches
die ausgeglichene Anregung aller Moden ermöglichen soll. Dafür sind allerdings zusätzliche Kompensationsmodule erforderlich,
die sich im Transceiver realisieren lassen.
VLAN
Weiterhin die VLAN-Spezifikation IEEE 802.1q im Standard Gigabit-Ethernet fest integriert. Der Standard beschreibt u.a.
ein Tagging-Verfahren, das dem Datenrahmen eine 4 Byte lange VLAN-Kennzeichnung hinzufügt. Dadurch vergrößert sich
die maximale Rahmenlänge bei Ethernet von 1518 Byte auf 1522 Byte. Das heißt, dass eine Erweiterung der MAC-
Spezifikationen vorgenommen werden musste. VLAN-Datenrahmen lassen sich durch das bisherige Längen-/Typenfeld identifizieren,
welches die definierte hexadezimale Typ-Identifikation von 8100 enthält. Die beiden nachfolgenden Bytes beinhalten
die VLAN-Identifizierung und enthalten zusätzlich drei Bits zur Prioritätsvergabe. Diese Priorität ist nach der Spezifikation
IEEE 802.1p bereits festgelegt und ermöglicht den Datenverkehr in Prioritätsklassen einzuteilen, wodurch eine Art
Dienstgüte unterstützt wird (Class-of-Service). Das ursprüngliche Längen-Typenfeld befindet sich inklusive des regulären
Datenrahmen hinter der eingeschobenen VLAN-Kennzeichnung. Das letzte Feld Prüfsumme überprüft das gesamte Datenrahmen
auf Fehler. Diese VLAN-Spezifikation ist unabhängig von der Datenrate und wird ebenso für 10-Mbit/s-Ethernet
eingesetzt werden.
Institut für Kommunikationsnetze - TU Wien o. Univ. Prof. Dr. Harmen R. van As - Vorlesung Datenkommunikation Teil 3.1c 21