10 Mb / s Ethernet Guide

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1 10 Mb / s Ethernet Guide Der IEEE Standard definiert Funktionen in den unteren zwei Subschichten des OSI Referenzmodels für die jeweiligen Medien. ( siehe Abbildung unten ) Parameter 10Base-5 10Base-2 10Base-T 10Base-FL Medium Koax Koax Twistad Pair Glasfaser Thick Wire Thin Wire Topologie Bus Bus Stern Stern Segmentlänge 500 m 185 m 100 m 2 km Steckertyp Koax (N-Typ) BNC RJ45 ST Max. Anzahl Stationen Min. Abstand 2,5 m 0,5 m zw. 2 Stationen Ethernet-Regel 5-4-3: Zwischen zwei beliebigen Stationen dürfen nicht mehr als maximal 5 Ethernet-Segmente liegen maximal 4 Repeater installiert sein maximal 3 Bus-Segmente mit angeschlossenen Geräten Die Distanz darf zudem im äußersten Fall 5 km nicht überschreiten. Wird eine dieser Vorgaben verletzt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass das Netzwerk nicht funktionsfähig ist. Konfigurationsbeispiel 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 1/11

2 Speziallösungen rund um 10 Mb/s Ethernet! Nutzen Sie bestehende Telefonleitungen für die Ethernet-Datenübertragung! Remote Mini Bridge BNC Segment 700m Remote Mini Bridge Thick Wire Segment Mit der Remote Mini Bridge können Sie über bestehende 4-Draht Telefonverkabelung (Kat. 1) eine Ethernet-Verbindung realisieren. Dabei können Distanzen von bis zu 700 Metern überbrückt werden. Je nach Modell können Sie BNC-, Thick Wire oder Twisted Pair Netze verbinden. Weitere Information siehe Seite 902 im Hauptkatalog 2001/2002 Redundanter 10Base-FL Transceiver Für eine höhere Verfügbarkeit und mehr Sicherheit können Glasfaser-Verbindungen redundant ausgelegt werden. Sollte die primär Glasfaser-Verbindung unterbrochen werden, übernimmt automatisch der redundante Link den Datenverkehr. Bezeichnung Artikel Preis exkl. MwSt.: Redundanter 10Base-FL Transceiver LESFLR1 DM 985, by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 2/11

3 10 Mb/s Singlemode Guide Die Glasfasertechnologie ist dank der Datensicherheit, der Störunempfindlichkeit und der grösseren Ausdehnung der Netze immer beliebter. Sie finden in allen Bereichen Anwendung, besonders aber bei grösseren Distanzen und bei Hochgeschwindigkeits-Netzen. Bei Glasfasern erfolgt auch keinerlei elektromagnetische Abstrahlung zugunsten einer hohen Abhör- und Störsicherheit. Beispiel Die mit Singlemode Glasfaser zu erreichende Distanzen sind abhängig von der Verlustleistung zwischen dem optischen Sender und dem optischen Empfänger. Dabei kann von folgenden Werten ausgegangen werden. Typisches Loss Budget 9 db (abhängig von Gerät) Sicherheitswert 3 db 2 Splices 1 db Verfügbares Loss Budget: 5 db bei 0.5 db Verlust per km 10 km möglich Konfigurationsbeispiele: Anbindung von Arbeitsplätzen über Singlemode Glasfaser 1 Segment, Halbduplex Verbindung zweier Lokationen über Singlemode Distanz 8 km Switch HDX AUI Singlemode Link 8km Transceiver PC Verbindung zweier Netzwerke über Singlemode Glasfaser Mehrere Segmente, Halbduplex Verbindung zweier BNC Netzwerke über Singlemode Distanz abhängig von RTD (Round-Trip-Delay) zwischen 2 entferntesten Stationen im Netzwerk (ca. 3,5 km). Mehrere Segmente, Halbduplex Verbindung zweier Lokationen über Singlemode Distanz abhängig von RTD (Round-Trip-Delay) zwischen den 2 entferntesten Stationen im Netzwerk (ca. 3,5 * 4 km ). Mehrere Segmente, Vollduplex * Verbindung zweier Netzwerke über Singlemode * Distanz 10, 30 km oder mehr 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 3/11

4 Fast Ethernet Guide 100Base-TX 100Base-T4 100Base-FX 100 Base-TX 100Base-TX ist die IEEE 802.3u Spezifikation zur Datenübermittlung von 100 Mbps über 2- Paar Kupferdrahtleitungen. Die Pinbelegung (RJ45) und das Zugriffsprotokoll CSMA/CD sind dieselben des 10Base-T Standards. Verwendbare Kabeltypen UTP: STP Nur Kategorie 5 Typ 1 2 Paare verwenden 2 Paare verwenden Max. Linklänge 100 m Max Linklänge 100 m Pinbelegungen zu 100Base-TX zu DCE (1:1) Verbindung Repeater zu Arbeitsplatz zu oder DCE zu DCE (gekreuzt) Verbindung Repeater zu Repeater oder Verbindung Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz Repeater Klassen und Regeln Class I Repeater: Nur 1 Repeater pro Collision Domain erlaubt Erlaubte totale Kabellänge: 200 m (End-to-End) Class II Repeater: Max. 2 Repeater pro Collision Domain erlaubt Erlaubte totale Kabellänge: 205 m (End-to-End) Pin Funktion 1 Transmit + 2 Transmit - 3 Receive + 4 unused 5 unused 6 Receive - 7 unused 8 unused Konfigurationsbeispiele für 100Base-TX und 100Base-T4 Direkte Verbindung Arbeitsplatz - Arbeitsplatz Verbindung Arbeitsplatz - Arbeitsplatz über Repeater Repeater Class I oder II Repeater Class II 5m Repeater Class II 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 4/11

5 100Base-T4 100Base-T4 ist die IEEE802.3u Spezifikation zur Datenübermittlung von 100 Mbps über 4-Paar Kupferdrahtleitungen. Die Pinbelegung (RJ45) und das Zugriffsprotokoll CSMA/CD sind dieselben des 10Base-T Standards, es werden jedoch alle 4 Paare belegt! Verwendbare Kabeltypen UTP: Kategorie 3, 4 oder 5 4 Paare verwendet Max. Link Länge 100 m Pinbelegungen 100Base-T4 zu DCE (1:1) Verbindung Repeater zu Arbeitsplatz zu oder DCE zu DCE (gekreuzt) Verbindung Repeater zu Repeater oder Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz Repeater Klassen und Regeln Grundsätzlich gelten für 100Base-T4 die gleichen Regeln wie für 100Base-TX, einziger Unterschied ist die Belegung von 4- Drahtpaaren. 100Base-FX 100Base-FX ist die IEEE 802.3u Spezifikation zur Datenübermittlung von 100 Mbps über zwei Stränge (ein Paar) Glasfaserkabel. Verwendbare Kabeltypen Multimode 62.5/125 µm oder 50/125µm Singlemode möglich bis 20 km (für grosse Distanzen im Vollduplex-Modus) Konfigurationsbeispiele und Repeater Klassen Direktverbindung zweier Arbeitsplätze zu über 100Base-FX Class II Repeater: Max. 2 Repeater pro Collision Domain erlaubt Bei Verwendung eines Class II Repeater: Erlaubte totale Kabellänge: 320 m (End-to- End) Bei Verwendung von zwei Class II Repeater: Erlaubte totale Kabellänge 228 m (End-to- End) Class I Repeater: Nur 1 Repeater pro Collision Domain erlaubt Erlaubte totale Kabellänge: 272 m (End-to- End) Bei Verwendung von zwei Class II Repeater mit gemischten Segmenten Glasfaser (FX) und Twisted-Pair (TX) : Erlaubte totale Kabellänge: 216 m (End-to-End) 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 5/11

6 Fast Ethernet Advanced Guide Die Spezifikation zu Fast Ethernet sind im IEEE 802.3u Standard genormt. Wenn Ihr Netzwerk mehr als zwei Repeater-Hops beinhalten soll, muß rechnerisch ermittelt werden, ob Ihre Konfiguration zulässig ist. Hierzu wird mit dem sogenannten Bit- Budget gearbeitet. Das Bit-Budget setzt sich aus der Länge des kleinsten Frames zusammen und beträgt 64 Byte => 512 Bit = RTD (Tound Trip Delay). Als Round Trip Delay wird der Zeitraum definiert, den ein Ethernet Paket innerhalb einer Netzwerktopologie für den Weg zur entferntesten Sendestation und zurück benötigen. Wird dieser Wert überschritten, so versagt der Kollisionsmechanismus, und die Stationen im Netz können nicht mehr eindeutig feststellen, ob das Medium belegt ist. Die Folge sind häufige nicht erkannte Kollisionen und somit Probleme im Netzwerk. Berechnung im Netzwerk: Jede Hardware-Komponente (z. B. Kabel, NIC, Hub usw.) erzeugt eine Signalverzögerung, die in die Bit- Budget-Rechnung mit einbezogen werden muß!! Verzögerungstabelle Komponente Round Trip Delay in bit times 2 TX/FX s TX/FX und 1 T T4 138 Class 1 Repeater 140 TX/FX Class II Repeater 92 Class II Repeater mit 1 T4 Port 67 Kategorie 3 / 4 UTP 1.14 bit times/meter Kategorie 5 UTP bit times/meter 62.5/125 µm fiber 1.0 bit times/meter 1 bit time = 10 ns bei 100 Mbps Bit-Budget Berechnungs-Beispiel In der Abbildung unten ersehen Sie, daß 3 Meter UTP Kabel für die Verbindung des 100Base-TX Class II Repeater mit dem 100Base-TX Class II Repeaters gebraucht wurden. Frage a) Wie groß ist die maximale erlaubte Länge zwischen allen Repeatern und (siehe b)? Frage b) Vorrausgesetzt, es wird die maximal mögliche Länge für b eingesetzt, was ist die maximale Länge für a? Gegeben: RTD = 512 Lösung: Verzögerungszeiten zur entferntesten Station = RTD Von Station 1 zu 4 Komponente Verzögerung 2 * 3 m UTP 6m * 1,112 bit times/m 2 s 100 bit times 2 b x * 1,112 bit times/m 3 (Class II Repeater) 3 * 92 bit times 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 6/11

7 Berechnung (bt=bit times): 100bt+ 3 * 92 bt+ 6 * 1,112 bt + x * 1,112 bt = 512 bt x = ( * 92 bt - 6 * bt) / 1,112 bt/m x = 116,3 m a) 2b = x => b = x/2 => b =58,1 m b) a= ( ,1*1,112-2 * 92-3*1,112 bt/1,112 bt a = 144 m; aber Entfernungsgrenze =! Gigabit Ethernet Guide 1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-T/1000Base-TX 1000Base-CX Die Standards für Gigabit Ethernet IEEE802.3z wurden Mitte 1998 festgelegt. Mit der endgültigen Festlegung des 1000Base-T Standards ist zur zeit noch eine Task Force die IEEE802.3ab beauftragt. Bei der Normierung wurde besonders darauf geachtet, dass vorhandene Hochgeschwindigkeitsnetzwerke und die Fiber-Channel Technologie weiter verwendet werden können. Leider unterstützt der IEEE802.3 Standard im Gegensatz zu ATM kaum Quality of Service (QoS)-mechanismen (hat begrenzte RVSP- Lösungen) und lässt in mancher Hinsicht bei der Übertragung von Video, Audio und Sprache zu Wünschen übrig. Trotzdem hat sich Gigabit Ethernet vor allem in LAN-Bereich nicht zuletzt wegen der preiswerten Installation und einfachen Anwendung durchgesetzt. DATA 2b LINK LAYER 2a Logical Link Control Media Access Control (MAC) halb- oder vollduplex PHYSICAL LAYER Base-X8a/10b Encoder/Decoder Gigabit Media Independen Interface (GMII) 1000Base-T Encoder/Decoder 1000Base-CX Transceiver 1000Base-SX Transceiver 1000Base-LX Transceiver 1000Base-T Transceiver IEEE 802.3z IEEE 802.3ab GMII Gigabit Media Independent Interface FDDI Fiber-Channel Ist beim Gigabit Ethernet Standard die Schnittstelle zum physikalischen Medium. Die GMII ist für die unterschiedlichen Medien einheitlich ausgeprägt und hat folgenden Funktionen: Unterstützung der unterschiedlichen Datenraten 10Mbits, 100Mbit/s und 1000Mbit/s Realisierung voneinander unabhängiger vollduplex 8 Bit breiter Sende- und Empfangskanäle Managementinterface zum PHY zur Überwachung/Kontrolle und zur Konfiguration der unteren Schichten Bei Datenraten von 10 und 100Mbit/s verhält sich das GMII exakt wie die MII-Schnittstelle. Bei Übertragungen im 100Mbit/s Modus werden statt 4 Bits 8 Bits parallel übertragen basieren auf den üblichen TTL-Signalpegeln. Diese erlauben auch einen Aufbau des GMII durch herkömmliche CMOS- Logikbausteine. Realisiert wird das GMII anders als beim Ethernet oder Fast Ethernet nur als Schnittstelle zwischen zwei Chips by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 7/11

8 1000Base-SX 1000Base-SX ist die IEEE802.3z Spezifikation zur Datenübermittlung von Mbit/s über Multimode Glasfaserleitungen. Die Frame-Formate sowie die minimale und maximale Frame-Länge wurden entsprechend des 10Base-X und 100Base-X Standards festgelegt, ebenso wie das Zugriffsprotokoll CSMA/CD. Zu den wichtigen Neuerungen gehören die optische Signalkodierung und die verbesserte physikalische Signalübermittlung. Verwendbare Kabeltypen: Glasfaser Multimode Kurzwellige ansteuernde Laser im ersten optischen Fenster 850nm (spezifiziert sind 770 bis 860nm) Opt. Power Budget: 7,0 db Maximale Linklänge: bis zu 550 Meter bei 50 m Multimodefasern oder bis zu 270 Meter bei 62,5 m Multimodefaser * Für Punkt-zu-Punkt Verbindungen, vollduplex ohne CSMA/CD. Stecker: Duplex SC Maximal 2 Stationen pro Segment Der 1000Base-SX Standard ist für LANs mit einem Durchmesser von maximal 1,1 Kilometer konzipiert. Anwendung findet er derzeit überwiegend als Inhouse Backbone, seltener auch als Endgeräte Schnittstelle. 1000Base-LX 1000Base-LX ist die IEEE802.3z Spezifikation zur Datenübermittlung von Mbit/s über Glasfaserleitungen. Die Frame-Formate sowie die minimale und maximale Frame-Länge wurden entsprechend des 10Base-X und 100Base-X Standards festgelegt, ebenso wie das Zugriffsprotokoll CSMA/CD. Zu den wichtigen Neuerungen gehören die optische Signalkodierung und die verbesserte physikalische Signalübermittlung. Verwendbare Kabeltypen: Glasfaser Multimode- oder Singlemode Langwellige Laser im zweiten optischen Fenster 1300nm (Spezifiziert sind 1270 bis 1355nm) Opt. Power Budget: 7,5 db MM; 5,5 db SM Maximale Linklänge: bis zu 550 Meter* bei 50 m/62,5 m Multimodefasern oder bis zu 3000 Meter* bei 9 m Singlemodemodefaser * Für Punkt-zu-Punkt Verbindungen, vollduplex ohne CSMA/CD. Stecker: Duplex SC Maximal 2 Stationen pro Segment Der 1000Base-LX Standard ist für LANs mit einem Durchmesser von maximal 6 Kilometer konzipiert. Anwendung findet er derzeit überwiegend als Inhouse-Backbone oder Corporate-Backbone-Lösung by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 8/11

9 Bandbreite und Entfernungen für Gigabit Ethernet über Glasfasern Standard Fasertyp Durchmesser Bandbreite Länge 1000BASE-SX MM 62,5 m 160MHz*km 2-220m MM 62,5 m 200MHz*km 2-275m MM 50 m 400MHz*km 2-500m MM 50 m 500MHz*km 2-550m 1000BasE-LX MM 62,5 m 500MHz*km 2-550m MM 50 m 400MHz*km 2-550m MM 50 m 500MHz*km 2-550m SM 9 m N/A m 1000Base-T/1000Base-TX 1000Base-T ist die IEEE802.3ab Spezifikation zur Datenübermittlung von Mbit/s über ungeschirmte Kupferleitungen. Die Frame-Formate sowie die minimale und maximale Frame-Länge wurden entsprechend des 10Base-X und 100Base-X Standards festgelegt, ebenso wie das Zugriffsprotokoll CSMA/CD. Zu den wichtigen Neuerungen gehören die optische Signalkodierung und die verbesserte physikalische Signalübermittlung. Die Normierung ist noch nicht abgeschlossen. Bei dieser Übertragung werden alle vier Paare gleichzeitig verwendet in Vorwärts- wie auch in Rückwärtsrichtung. Über jedes Paar werden dann 250 Mbit/s geführt. Sende- und Empfangssignale werden zusammengeführt. Im Empfänger erfolgt die Trennung durch die analoge Differenzbildung zwischen gemessenem und gesendeten Signal. Mittels umfangreicher Echo- und Nebensprechen (NEXT)- kompensation bei der Signalverarbeitung werden die Daten zurückgewonnen. Da mehrere Signale gleichzeitig übertragen werden, kommt es bei der bekannten Größe NEXT zu Überlagerungen der einzelnen Störbeiträge. Zudem spielen auch Werte wie FEXT (Fernnebensprechen), EL-FEXT (equallevel far-end-crosstalk), sowie die Ausbreitungsgeschwindigkeit und Skew (Laufzeitunterschied der Signalkomponenten) eine wichtige Rolle und stellen erhöhte Anforderungen an die verwendeten Kabel. Daher wird für Neuinstallation eine CAT5e Verkabelung empfohlen. Verwendbare Kabeltypen: UTP CAT5, CAT5e und kommender CAT6 Standard 100Ohm 4 Paare verwenden Stecker: RJ-45 maximale Linklänge: bis zu 100 Meter Maximal 2 Stationen pro Segment Der 1000Base-T Standard ist für LANs mit einem Durchmesser von maximal 200 Metern konzipiert. Anwendung findet er derzeit überwiegend als Inhouse Backbone, seltener auch als Endgeräte Schnittstelle. Topologien Es gelten die gleichen Regeln wir für den 100Base-TX Standard. Jedoch 2001 by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 9/11

10 Konfigurationsbeispiel Direkte Verbindung Punkt-zu-Punkt Repeater: Max. 1 Repeater pro halbduplex Collision Domain erlaubt Repeater 1000Base-CX 1000Base-CX ist die IEEE802.3ab Spezifikation zur Datenübermittlung von Mbit/s über geschirmte Kupferleitungen. Die Frame-Formate sowie die minimale und maximale Frame-Länge wurden entsprechend des 10Base-X und 100Base-X Standards festgelegt, ebenso wie die Pinbelegung und Das Zugriffsprotokoll CSMA/CD. Zu den wichtigen Neuerungen gehören die optische Signalkodierung und die verbesserte physikalische Signalübermittlung. Verwendbare Kabeltypen STP 150 Ohm 200 Mhz Kabel ist immer gekreuzt auszuführen Stecker: DB9 Typ 1 oder IEC Typ 2 Maximale Linkklänge 25 Meter Wegen der Längenrestriktion von 25 Metern eignet sich 1009Base-CX nur für Server-Server oder Switch- Switch Applikationen innerhalb eines Raumes/Stockwerks. Als ein Tertiärverkabelungsmedium ist dieser Standard nicht geeignet. Pinbelegung 1000Base-CX DB9-Stecker Pin Funktion 1 Transmit+ 2 optional Stromversorgung (+5Volt) 3 optional Modul Fault Detect 4 optional Mechanical Key 5 Receive + 6 Transmit - 7 optional Output Disable 8 optional Signal Ground (Masse) 9 Receive by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 10/11

11 7 NEUE und BEWÄHRTE Problemlösungen von BLACK BOX zum Thema Ethernet 1. Test IT easy - Ethernet Switch zum Einbau in den Test-PC brint Übersicht ins Testlabor LEG292A 8Port 10/100 zum PC-Einbau 2. Switch IT easy! - Neue Ethernet Switch-Variationen, garantiert die richtige Wahl für Ihre Applikation 10/100Mbit/s Switches für Kupfer- oder Glasfasermedien Ethernet-Switches Gigabit Switches und Adapter für Kupfer- oder Glasfasermedien Gigabit Switches 3. Power IT easy Schalten Sie Ihre Geräte vom beliebigen Standorten ein und aus. SWIG400AE PoiP Switch 4. Bridge IT easy Kompaket Minibridge mit grosser Auswahl an WAN-Schnittstellen zum Linken zweier Netzwerke LB0010 Remote Mini Bridge 5. Channel IT easy Der Ethernet Switch für Bodentanks und Brüstungskanäle LEG215A Installationsswitch mit FO-Uplink 6. Secure IT easy Preisgünstige Firewall mit VPN LRS2000AE 7. Monitor IT easy Netzwerk- und Protokollanalyse zur Sicherung und Überwachung Ihrer Netzwerkdaten. VSSEL by BLACK BOX Deutschland GmbH Seite 11/11