Datenkommunikation - FET

Response Filter (PRF) werden drei Viertel des neuen Symbols und ein Viertel des vorangegangenen Symbols addiert. Danach
wird das NEXT aus dem Signal herausgefiltert. Durch die Trellis-Codierung kann dann wiederum keine Gleichspannung auf
dem Kabel entstehen. Innerhalb einer Codegruppe kann aber trotzdem eine kleine Verschiebung des Bezugspegels auftreten.
Durch die Baseline Wander Correction wird dies über DSPs verhindert.
Codierung
Gigabit-Ethernet (IEEE 802.3z) muss aufgrund der hohen Datenrate ein effizientes Codierverfahren verwenden, wenn es die
Nutzdaten ohne Fehler übertragen möchte. Um die Baudrate weiter zu senken, wurde deshalb bei 1000Base-T die Multi-
Level-Codierung eingeführt. Bereits Fast-Ethernet führte mit MLT-3 drei Zustände zur Codierung ein, um die Übertragungsfrequenzen
auf dem Kabel zu halbieren. 1000Base-T verwendet hingegen fünf Level (-2V, -1V, 0V, +1V, +2V). Dadurch
könnte man theoretisch bis zu 2322 binäre Bits pro Takt senden. Zusammengefasst ergeben sich daraus 9288 Bits, die wiederum
aus 625 verschiedenen Codes pro Takt resultieren (5 4 = 625). Durch das PAM5x5-Verfahren werden nun über doppelt
soviel Codes zur Verfügung gestellt, wie letztendlich notwendig wäre, da man 8 Bits pro Takt sendet und entsprechend
2 8 = 256 Codes daraus resultieren. Das ist aber beabsichtigt, da diese Redundanz zur Steigerung der Übertragungsqualität
notwendig ist und für die Trellis-Codierung verwendet wird.
Die Trellis-Codierung benutzt 8 Datenbits, die mit einem Parity Bit versehen sind. Diese werden auf die fünf Level der vier
Übertragungsleitungen verteilt. Es entsteht ein vierdimensionaler Leitungscode mit acht Zuständen, welcher folgende Eigenschaften
besitzt:
• Codesequenzen auf der Leitung sind so gewählt, dass die daraus resultierenden Pegelwechsel immer größer sind als bei
einer nur zufällig erfolgten Auswahl.
• Das Signal-/Rauschverhältnis verbessert sich dadurch um 5,2 dB.
• Das zusätzliche Parity Bit wird zur Fehlererkennung verwendet.
Außerdem wird ein ähnliches Verfahren wie bei FDDI und Fast-Ethernet für die Codierung genutzt. Es handelt sich um die
8B/10B Codierung, die noch effizienter vorgeht als der Vorgänger 4B/5B. Um sich das Verfahren vor Augen zu führen, kann
man sich eine längere Taktsequenz vorstellen, die ohne Taktinformation auskommt. Daraus kann kein Empfänger einen notwendigen
Takt rekonstruieren, geschweige denn Anfang oder Ende eines Symbols oder Rahmens ermitteln. Das 8B/10B-
Verfahren codiert nun jeweils 1-ByteDaten geschickt auf 10 Bits um, so dass niemals weniger als vier und mehr als sieben
Wechsel pro Symbol auftreten können. Da man auf diese Weise die Lauflängen der Nullen und Einsen limitiert, wird ein solcher
Code auch Run Length Limited genannt. Die maximale Baudrate dieses Verfahrens liegt bei den erwähnten 1250
MBaud.
Der gewonnene Coderaum wird nun genutzt, um weitere Code-Gruppen zu definieren. Diese speziellen Symbole können
nicht mit Datensymbolen verwechselt werden, da sie alleine oder in Kombination mit ein bis drei Datensymbolen zu sogenannten
Ordered Sets zusammengefasst werden. Diese werden als Marken für Carrier-Extension, Idle, Start-/End-of-Packet
und Konfiguration verwendet. Alle anderen Bitkombinationen, für die es keine eindeutige Definition als Daten oder Special-
Code-Gruppen gibt, zählen als Fehler. Da solche Symbole eigentlich nicht auftreten dürfen, kann man an der Häufigkeit feststellen,
wie die Qualität der Verbindung bzw. des Netzes ist.
Funktionsweise
Es bleibt zu beachten, dass auch hier das CSMA/CD-Verfahren verwendet wird, wodurch Datenkollisionen im Halbduplexbetrieb
entstehen können. Eine wirkliche Alternative stellt nur der Vollduplexbetrieb dar, der die Bandbreite verdoppelt und
Kollisionen durch dedizierte Verbindungen vermeidet. Allerdings kommt kann es dann zu Verarbeitungsproblemen im
Switch kommen, da hier alle Verbindungen zusammenlaufen. Es findet somit eine Verlagerung statt. Verwendet werden hier
dann Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die über die Switches gesteuert werden. Zusammen mit der Vollduplex-Technologie
wird auch ein einfaches Flusssteuerungsverfahren angeboten, welches auf einem Pause-Mechanismus basiert. Das heißt, die
empfangene Station kann den Sender durch Aussenden eines XOFF-Rahmens beeinflussen. Das heißt, kurz vor Überlastung
eines Eingangs-/Ausgangspuffers im Switch wird eine Nachricht an den Sender abgeschickt. Der Sender verzögert oder
stoppt anschließend den Datentransport für den im Rahmen angegebenen Zeitraum. XOFF-Rahmen der Dauer 0 können längere
Pausen aufheben. Dieses wird in dem Standard IEEE 802.1x festgehalten. Damit diese einfache Flussregelung zum Einsatz
kommen kann, müssen natürlich alle Switches diesen Standard unterstützen.
Institut für Kommunikationsnetze - TU Wien o. Univ. Prof. Dr. Harmen R. van As - Vorlesung Datenkommunikation Teil 3.1c 24