Datenkommunikation - FET

Netzstruktur
Frequenzen an der Grenze zum Mikrowellenspektrum lassen sich schwer auf vorhandene Kupferverkabelung übertragen. Zu
großen Abstrahlungen sind die größten Probleme, die nicht nur die elektromagnetische Verträglichkeit betreffen, sondern
auch zu Übertragungsfehlern führen. Dämpfung und Frequenzverzerrung tun ein übliches, um die Rückgewinnung des Sendesignals
zu erschweren oder gar unmöglich werden zu lassen. Ethernet verwendet ein Basisbandverfahren, welches nicht für
die Übertragung auf Kupferbasis mit 1 Gbit/s geeignet ist. Bei 1000Base-CX wird zwar die Datenrate mit 1250 MBaud
transportiert; das setzt aber eine sehr aufwendig abgeschirmte Verkabelung voraus, die als maximale Entfernung auch nur 25
m zulässt.
Variante Medium
1000BASE-T 4 Paare UTP, Kategorie 5, Distanz bis 100 m.
Leitungscodierung 4D-PAM5
1000BASE-CX Twinax-Kupferkabel bis 25 m. Je ein Paar pro Richting,
Leitungscodierung 8B10B
1000BASE-SX Multimode-Glasfaser (770-860 nm), bei Kerndurchmesser 50 µm:
Distanz 440 m, bei Kerndurchmesser 62,5 µm: Distanz 260 m,
Leitungscodierung 8B10B
1000BASE-LX Multimode-Glasfaser (1270-1355 nm), Distanz bis 550 m bei
Kerndurchmesser 50 oder 62.5 µm, Distanz bis 5 km bei Singlemode-
Glasfaser Kerndurchmesser 10 µm,
Leitungscodierung 8B10B
T IEEE 802.3 access protocol and Format
X FDDI optical Interface
S Short range fiber
L Long range fiber
C Copper FDDI Fiber Distributed Data Interface
Bild: Gigabit Ethernet-Verkabelung
Für Gigabit-Ethernet sind die folgenden Verkabelungen
spezifiziert worden:
• 1000Base-T,
• 1000Base-CX,
• 1000Base-SX,
• 1000Base-LX.
Um die Probleme der hohen Bandbreite bei Basisbandübertragung im Kupferbereich in den Griff zu bekommen, hat sich die
Arbeitsgruppe IEEE 802.3ab zusammengefunden. Erreichen will man eine Entfernungsbeschränkung von 100 in mit normalem
UTP-Kabel nach Kategorie 5. Um dies zu erreichen, sendet man nicht mit der vollen, sondern nur mit der nötigen Baudrate
und verwendet zusätzlich komplexe Codier- und Übertragungsverfahren. Aus Sicht der Informationstheorie ist die Kapazität
des Übertragungskanals durch das Basisbandverfahren noch nicht ausgeschöpft. Heutige analoge Modems, die Datenraten
von über 56 kbit/s über eine Telefonleitung, die ursprünglich für 2400 Hz ausgelegt war, transportieren, belegen dies.
Durch Phasen- und Amplitudenmodulation, die mit Hilfe von Digital Signal Processors (DSPs) mittels Algorithmen in Echtzeit
durchgeführt wird, kann die Übertragung hoher Datenraten ermöglicht werden. Der 1000Base-T-Transceiver ähnelt einem
Modem in dieser Hinsicht, wobei aber wesentlich höhere Datenraten zu beherrschen sind.
1000Base-CX
Der Kupferstandard 1000Base-CX ist eher ein konventioneller Ansatz, wenn man ihn mit dem eben beschriebenen vergleicht.
Hier nimmt man ein sehr aufwendiges 150-Ohm-Twinax-Kabel, dass eine Entfernungsbeschränkung von 25 m besitzt. Dabei
wird keine zusätzliche Codierung vorgenommen. Die Daten werden direkt über einen entsprechenden Pulstransformator auf
ein Kabelpärchen getrieben. Dies geschieht mit einem Pegel von ± 1V. Zwei Steckertypen sind bislang ausgesucht worden.
Der DB9 mit Anschlussbelegung nach Token Ring und einen Stecker für 1000Base-CX ausgewählt werden. Nachteilig sind
an der STP-Verkabelung die unhandlichen Twinax-Kabel, die eine große Verbreitung nicht sicherstellen werden. Nischenbereiche
wird es aber in räumlich begrenzten Rechenzentren oder Collapsed Backbones geben.
1000Base-SX
Der Standard 1000Base-SX ist hingegen für die Übertragung über Short-Wavelength-Duplex-Multimode-Glasfaser vorgesehen.
Hier wird mit einer Wellenlänge von 850 nm (nahes Infrarot) operiert. Geräte mit unterschiedlichen Wellenlängen können
sich nicht gegenseitig sehen. Bewegliche Transceiver hinsichtlich der Wellenlänge sind zwar denkbar, aber ungünstig
bezüglich der Kosten. Deshalb wird es inkompatible Glasfaseranschlüsse geben, die einmal auf 850 nm und ebenfalls auf
1300 nm basieren. Moderne Multimode Fiber besitzt ein Bandbreitenlängenprodukt = 600 - 1000 MHz x Kilometer. Wenn
man die nicht ganz richtige Annahme, dass die Baudrate gleich der Übertragungsfrequenz ist, in Betracht zieht, genügen
hochwertige Multimode-Glasfasern für Reichweiten bis zu 800 in. Dämpfung spielt hierbei eine eher untergeordnete Rolle.
Die Dispersionseffekte sind entscheidend und verantwortlich für Verzerrungen der Pulsform auf dem Weg zum Empfänger,
die durch unterschiedliche Wellenlängen und Reflexionspfade des Lichtes in der Faser entstehen.
1000Base-LX
1000Base-LX wird auf einer Wellenlänge von 1300 nm basieren und auf eine maximale Entfernung von bis zu 3 km aufweisen.
Trotz der erheblich geringeren Verzerrungen ist auch bei der Long-Wavelength-Duplex Multi-/Monomode-Glasfaser
keine größere Entfernung möglich. Bei Multimode sind es sogar nur noch maximal 550 m. Als Steckertypen kommt hauptsächlich
der Duplex-SC-Stecker in Frage, da er sich gegenüber seiner Konkurrenz durchgesetzt hat. Dabei relativiert sich die
beschriebene Entfernungsbeschränkung ein wenig. Aufgrund der vorhandenen Fibre-Channel-Basisspezifikationen von Gi-
Institut für Kommunikationsnetze - TU Wien o. Univ. Prof. Dr. Harmen R. van As - Vorlesung Datenkommunikation Teil 3.1c 22