4.Vorlesung Netzwerke

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1 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 1/39 4.Vorlesung Netzwerke Christian Baun Hochschule Darmstadt Fachbereich Informatik

2 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 2/39 Wiederholung vom letzten Mal Grundlagen der Computervernetzung 2 Frequenz Datensignal Fourierreihe Bandbreite Bitrate und Baudrate Zugriffsverfahren Kommunikation in Netzwerken Polybios-Chiffre Protokolle und Protokollschichten TCP/IP-Referenzmodell Hybrides Referenzmodell OSI-Referenzmodell

3 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 3/39 Heute Bitübertragungsschicht Kodierung von Daten Non-Return to Zero (NRZ) Non-Return to Zero Invert (NRZI) Return-to-Zero (RZ-Kodierung) Unipolare RZ-Kodierung Alternate Mark Inversion (AMI-Kodierung) B8ZS Manchesterkodierung Manchester II-Kodierung Differentielle Manchesterkodierung 4B5B 6B6B 8B10B 8B6T 5-PAM

4 Bitübertragungsschicht Aufgaben der Bitübertragungsschicht (Physical Layer): Digitale Bitübertragung auf leitungsgebundenen oder leitungslosen Übertragungsstrecken Kodierung der Daten Geräte: Repeater, Hub (Multiport-Repeater) Protokolle: keine Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 4/39

5 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 5/39 Geräte der Bitübertragungsschicht: Repeater (englisch: Wiederholer) sind Signalverstärker bzw. -aufbereiter Vergrößern die Reichweite elektrischer oder optischer Signale Senden empfangene Signale in aufbereiteter Form weiter Dadurch kann man eine größere Distanz überbrückt werden kann Hubs (Multiport-Repeater) sind Repeater mit mehr als 2 Anschlüssen können keine Datenpakete analysieren Hubs leiten einkommende Bits zu allen Ausgangsports weiter Bildquelle: Google Bildersuche

6 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 6/39 Topologie bei Hubs Physische Topologie: Stern-Topologie wegen der Verkabelung Logische Topologie: Bus-Topologie, weil alle Daten alle Teilnehmer erreichen Vorteil einer physischen Stern-Topologie gegenüber einer physischen Bus-Topologie Bessere Ausfallsicherheit Ein fehlerhaftes Kabel legt nicht nicht das gesamte Netz lahm Alle Knoten im Netzwerk, die an einen Hub angeschlossen sind, befinden sich in einer Kollisionsdomäne

7 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 7/39 Kollisionsdomäne (Kollisionsgemeinschaft) Netzwerk oder Teil eines Netzwerks, in dem mehrere Netzwerkgeräte ein gemeinsames Übertragungsmedium nutzen Alle Netzwerkgeräte, die gemeinsam um den Zugriff auf ein Übertragungsmedium konkurrieren Behandlung von Kollisionen: Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Kollisionserkennung Ethernet Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance Kollisionsvermeidung WLAN

8 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 8/39 Kollisionsdomäne Erweitert man ein Netzwerk durch Repeater oder Hubs, vergrößert sich die Kollisionsdomäne Repeater Repeater können keine Datenpakete analysieren In einem CSMA/CD-Netz gehören alle mit Repeatern verbundenen Segmente zu einer Kollisionsdomäne Hubs Auch Hubs können keine Datenpakete analysieren Hubs leiten einkommende Bits zu allen Ausgangsports weiter Alle Ports (und damit alle Rechner, die an einen Hub angeschlossenen sind) gehören in einem CSMA/CD-Netz (Ethernet) zur gleichen Kollisionsdomäne Mit der Anzahl der Netzwerkgeräte steigt die Anzahl der Kollisionen Ab einer bestimmten Anzahl Netzwerkgeräte ist keine Datenübertragung mehr möglich, da alle Sendungen durch Kollisionen zerstört werden

9 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS1112 9/39 Kollisionsdomänen In einer Kollisionsdomäne müssen Kollisionen innerhalb einer bestimmten Zeit jedes Netzwerkgerät erreichen Bedingung, damit CSMA/CD funktionieren kann Ist die Kollisionsdomäne zu groß, besteht die Gefahr, dass sendende Netzwerkgeräte Kollision nicht bemerken Darum ist die maximale Anzahl der Geräte pro Kollisionsdomäne 1023 Bei 10Base2 und 10Base5 (Koaxialkabel) sind maximal 2 Repeater-Paare zwischen 2 beliebigen Stationen erlaubt

10 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Hubs kaskadieren Hubs kann man kaskadieren So kann man eine größere Netzausdehnung erreichen Hubs können aber nicht beliebig kaskadiert werden! Die Round-Trip-Delay-Time (RTDT) darf nicht überschritten werden RTDT = Zeit, die ein Netzwerkpaket benötigt, um vom einen Ende zum weitest entfernten Ende des Netzes zu gelangen und wieder zurück Die RTDT hängt von der Geschwindigkeit des Netzwerks ab Wird das Netz zu groß, wird die RTDT zu hoch Dann werden Kollisionen häufiger und unerkannte Kollisionen möglich Repeater-Regel: Es dürfen nicht mehr als 5 Kabelsegmente verbunden werden Dafür werden maximal 4 Repeater eingesetzt An nur 3 Segmenten dürfen Endstationen angeschlossen werden Die Regel gilt nur für! Bei Gigabit-Ethernet (und schneller) sind keine Hubs/Repeater mehr spezifiziert

11 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Kodierung von Daten Die effiziente Kodierung von Daten ist nicht erst seit dem Aufkommen von Computernetzwerken wichtig Beispiel: Morsekode bzw. Morsealphabet nach Samuel Morse von 1838 A M Y B N Z C O 1 D P 2 E Q 3 F R 4 G S 5 H T 6 I U 7 J V 8 K W 9 L X 0 Samuel Morse ( ) Bildquelle: Wikipedia

12 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 In Netzwerken sind folgende Aktionen notwendig 1 Umwandlung von Binärdaten bzw. Binärzahlen in Signale (Kodierung) 2 Übertragung der Signale vom Sender zum Empfänger 3 Rückwandlung der Signale in Bits (Dekodierung) Die Kodierung von Bits in Signale ist auf verschiedene Arten möglich Non-Return to Zero (NRZ) und Non-Return to Zero Invert Return-to-Zero (RZ-Kodierung) und unipolare RZ-Kodierung AMI-Kodierung und B8ZS Manchesterkodierung, Manchester II-Kodierung und differentielle Manchesterkodierung 4B5B, 6B6B, 8B10B, 8B6T 5-PAM Die einfachste Form der Darstellung von logischer 0 und 1 ist mit verschiedenen Spannungsniveaus möglich Es könnte z.b. eine 0 durch 0 Volt und eine 1 durch 5 Volt kodiert werden Diese Kodierung bezeichnet man als Non-Return to Zero (NRZ)

13 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Non-Return to Zero (NRZ) Wird auch Non-Return to Zero-Level (NRZ-L) genannt Vorgehensweise Datenwert 0 ist low-signal (Pegel 1) Datenwert 1 ist high-signal (Pegel 2) Beim Übertragen einer längeren Serie von Nullen oder einer Serie von Einsen gibt es keine Pegeländerung Das führt zu 2 Problemen 1 Verschiebung des Durchschnitts (Baseline Wander) 2 Taktwiederherstellung (Clock Recovery)

14 Non-Return to Zero (NRZ) Baseline Wander Problem: Verschiebung des Durchschnitts (Baseline Wander) bei NRZ Empfänger unterscheidet low- und high-signale anhand des Durchschnitts einer bestimmten Anzahl zuletzt empfangener Signale Signale weit unter dem Durchschnitt, interpretiert der Empfänger als 0 Signale deutlich über dem Durchschnitt, interpretiert der Empfänger als 1 Beim Übertragen längerer Serien von Nullen oder Einsen kann sich der Durchschnitt soweit verschieben, dass es schwierig wird eine signifikante Änderung im Signal zu erkennen Quelle: Handbuch Netzwerktechnologien. Cisco Systems (2001) Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39

15 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Non-Return to Zero (NRZ) Taktwiederherstellung Problem: Taktwiederherstellung (Clock Recovery) bei NRZ Die Prozesse für Kodierung und Dekodierung meist auf unterschiedlichen Rechnern, müssen aber vom gleichen Takt gesteuert werden Man kann sich den lokalen Takt als internes Signal vorstellen, das von low nach high wechselt. Ein low/high-paar ist ein Taktzyklus. In jedem Taktzyklus überträgt der Sender ein Bit und der Empfänger empfängt ein Bit Driften die Uhren von Sender und Empfänger auseinander, könnte sich der Empfänger bei einer langen Folge von Nullen oder Einsen verzählen Theoretische Lösungsmöglichkeit: Eine getrennte Leitung zum Empfänger, die den Takt überträgt Nicht praktikabel, da sich so der Verkabelungsaufwand verdoppelt Lösungsmöglichkeit: NRZI-Kodierung

16 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Non-Return to Zero Invert (NRZI) Variante von Non-Return to Zero (NRZ) Um eine 1 zu senden, findet zu Beginn des Takts ein Pegelsprung statt Um eine 0 zu senden, bleibt der Pegel einen ganzen Takt unverändert Das Problem aufeinanderfolgender Einsen ist gelöst Das Problem aufeinanderfolgender Nullen besteht immer noch

17 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Return-to-Zero (RZ-Kodierung) Return-to-Zero = Rückkehr zur Null Weiterentwicklung der NRZ-Kodierung Verwendet 3 Pegelwerte (Spannungsniveaus): +1, 0 und -1 Beim Senden einer 1 kehrt man nach dem halben Takt zum Pegel 0 zurück Beim Senden einer 0 wird der Pegel -1 für einen halben Takt übertragen und danach zum Pegel 0 zurückgekehrt Vorteil: Es gibt bei jedem Bit eine Pegeländerung Ermöglicht dem Empfänger die Taktrückgewinnung (Synchronisierung) Nachteil: Doppelt so hohe Bandbreite gegenüber NRZ-Kodierung nötig

18 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Unipolare RZ-Kodierung Sonderform der RZ-Kodierung Vorteil: Nur 2 Pegelwerte (+1 und 0) nötig Leicht zu realisieren Beim Senden einer 1 kehrt man nach dem halben Takt zum Pegel 0 zurück Beim Senden einer 0 findet kein Pegelwechsel statt Nachteil: Kein Pegelwechsel bei einer längeren Serie von Nullen Taktwiederherstellung (Synchronisierung) des Empfängers unmöglich Nullen und Einsen sind bei der Übertragung nicht gleichverteilt Wird bei IrDA im Übertragungsmodus SIR verwendet

19 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 AMI-Kodierung (AMI = Alternate Mark Inversion) Arbeitet mit 3 Pegeln (+, 0 und -) Eine 0 wird als Pegel 0 übertragen Einsen werden abwechselnd als + oder - übertragen Vorteil: Häufige Pegelwechsel beim Senden von Einsen Nachteil: Kein Pegelwechsel beim Senden einer Serie von Nullen Taktwiederherstellung (Synchronisierung) des Empfängers unmöglich Fehlererkennung teilweise möglich, da ++, --, +0+ und -0- nicht erlaubt ISDN S 0 -Bus verwendet eine modifizierte Version der AMI-Kodierung 1 wird als Pegel 0 und 0 abwechselnd als Pegel + oder - übertragen

20 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Bipolar With 8 Zeros Substitution (B8ZS) Wegen des Problems bei längeren Serien von Nullen verwendet man in der Praxis eine modifizierte Versionen der AMI-Kodierung = B8ZS B8ZS verhindert einen Synchronisationsverlust bei Serien von Nullen Einziger Unterschied zur AMI-Kodierung: 2 Regeln zur Modifikation von Folgen von 8 Nullbits wird kodiert als: wird kodiert als: Eigentlich sind beide Ersetzungsregeln Coderegelverletzungen In beiden Ersetzungen kommen zwei jeweils positive oder negative Pegel nacheinander vor Das macht die Ersetzungen im übertragenen Datenstrom für den Empfänger erkennbar

21 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Manchesterkodierung Arbeitet mit 2 Pegeln (0 und 1) Selbstsynchronisierend Innerhalb jeder Bitzelle kommt es zum Pegelwechsel Eine Bitzelle ist der für die Übertragung eines Bits reservierte Zeitraum Sprung von 1 nach 0 (fallende Flanke) entspricht einer 0 Sprung von 0 nach 1 (steigende Flanke) entspricht einer 1 Folgen 2 identische Bits aufeinander, wird am Ende der Bitzelle auf das Anfangsniveau zurückgesprungen Wird bei 10-MBit/s Ethernet verwendet

22 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Manchesterkodierung Der Beginn einer Übertragung (also die erste Bitzelle) wird durch eine spezielle Bitfolge (die Präambel) gekennzeichnet Es gibt stets Pegelwechsel zur Taktrückgewinnung = Synchronisierung ist problemlos möglich Der Durchschnitt kann sich nicht verschieben = Baseline Wander ist kein Problem Nachteil: 1 Bit übertragen erfordert im Schnitt 1,5 Pegelwechsel Da die Anzahl der Pegelwechsel ein limitierender Faktor des Übertragungsmediums ist, zieht man andere Kodierungen der Manchesterkodierung vor Bei Manchesterkodierung ist die Bitrate die Hälfte der Baudrate Die Effizienz der Kodierung ist somit nur 50% im Vergleich zu NRZ Bitrate und Baudrate Bitrate: Anzahl der Nutzdaten (in Bits) pro Zeit Baudrate: Rate, in der sich Signale ändern pro Zeit

23 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Manchester II-Kodierung Neben der Manchesterkodierung existiert die Manchester II-Kodierung Manchester II ist exakt das Gegenteil der Manchesterkodierung Manchesterkodierung Sprung von 1 nach 0 entspricht einer 0 Sprung von 0 nach 1 entspricht einer 1 Manchester II-Kodierung Sprung von 0 nach 1 entspricht einer 0 Sprung von 1 nach 0 entspricht einer 1

24 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Manchester II-Kodierung A B A XOR B Die Manchester II-Kodierung ist das exklusive Oder (XOR) der NRZ-kodierten Daten und des Takts

25 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Differentielle Manchesterkodierung Nennt man auch Conditional DePhase Encoding (CDP) Weiterentwicklung der Manchesterkodierung Wie bei Manchesterkodierung findet innerhalb jeder Bitzelle eine Pegelwechsel zur Taktrückgewinnung statt Ist das nächste Bit eine 1, findet am Anfang der Bitzelle kein Wechsel statt, sondern erst in der Mitte Ist das nächste Bit eine 0, findet auch am Anfang der Bitzelle ein Pegelwechsel statt Je nach Anfangspegel ergeben sich zwei mögliche, zueinander inverse Signalfolgen Wird in Token-Ring-Netzwerken verwendet

26 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Zusammenfassung Alle bislang vorgestellten Kodierungen haben Nachteile 1 Verschiebung des Durchschnitts (Baseline Wander) Problem aufeinanderfolgender Nullen und Einsen bei NRZ Problem aufeinanderfolgender Nullen bei NRZI, unipolarem RZ, AMI 2 Taktwiederherstellung (Clock Recovery) Schlecht bei NRZ Nur teilweise gelöst bei NRZI, unipolarem RZ, AMI 3 Mangelhafte Effizienz Bei der (differentiellen) Manchesterkodierung und bei RZ ist bei jedem Bit ist eine Pegeländerung (Taktwiederherstellung) garantiert, aber dafür ist die Effizienz schlecht Lösungsmöglichkeit: Die Eingabe in einer Form kodieren, die Effizienz verspricht, Taktwiederherstellung garantiert und die Verschiebung des Durchschnitts vermeidet = 4B5B, 5B6B, B8B10... Danach ist eine Kodierung mit NRZ oder NRZI problemlos

27 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 4B5B-Kodierung 4 Nutzdatenbits werden auf 5 Codebits abgebildet Wird u.a. bei Fast Ethernet 100BASE-TX und Glasfaserverbindungen nach dem FDDI-Standard verwendet Wegen des zusätzlichen Bits zur Kodierung wird die kodierte Bitrate um den Faktor 5/4 gegenüber der Nutzdatenbitrate gesteigert Die Effizienz der 4B5B-Kodierung ist 80% Mit 5 Bits sind 32 Kodierungen möglich Nur 16 Kodierungen werden für Daten verwendet (0 9 und A F) Die Übrigen 16 Kodierungen werden teilweise für Steuerzwecke verwendet Jede 5-Bit-Kodierung hat maximal eine führende Null Es gibt höchstens 3 Nullen in Folge Übertragung der Bits erfolgt mittels NRZI-Kodierung Bei NRZI ist das Problem der aufeinanderfolgenden Einsen schon gelöst Darum kümmert sich 4B5B nur um das Problem aufeinanderfolgender Nullen

28 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 4B5B-Kodierung (Tabelle) Bezeich- 4B 5B Funktion nung Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) Hexadezimal (Nutzdaten) A A Hexadezimal (Nutzdaten) B B Hexadezimal (Nutzdaten) C C Hexadezimal (Nutzdaten) D D Hexadezimal (Nutzdaten) E E Hexadezimal (Nutzdaten) F F Hexadezimal (Nutzdaten) Q Quiet (Leitung ist tot) = Signalverlust I Idle (Leitung ist untätig) = Pause J Start (Teil 1) K Start (Teil 2) T Ende (Teil 1) R Ende (Teil 2) = Reset S Set H Halt (Übertragungsfehler) Die in der Tabelle fehlenden 5-Bit-Kombinationen sind ungültig, da sie mehr als eine führende oder zwei aufeinanderfolgende Nullen besitzen Bei Fast Ethernet 100BASE-TX beginnt ein Datenrahmen mit einem JK und endet mit einem TR

29 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 5B6B-Kodierung 5 Nutzdatenbits werden auf 6 Codebits abgebildet Wird u.a. bei Fast Ethernet 100Base-VG verwendet Von den 32 möglichen 5-Bit-Wörtern haben 20 die identische Anzahl an Einsen und Nullen = neutrale Ungleichheit Für die verbleibenden zwölf 5-Bit-Wörter existiert je eine Variante mit 2 Einsen und 4 Nullen und eine mit 4 Einsen und 2 Nullen = positive oder negative Ungleichheit Sobald bei der Kodierung das erste 6-Bit-Wort ohne neutrale Ungleichheit verarbeitet werden soll, wird auf die Variante mit der positiven Ungleichheit zurückgegriffen Bei der Kodierung des nächsten 6-Bit-Worts ohne neutrale Ungleichheit wird auf die Variante mit der negativen Ungleichheit zurückgegriffen Die Varianten mit positiver oder negativer Ungleichheit wechseln sich in der Folge ab Vorteil: Höhere Baudrate gegenüber Manchesterkodierung Übertragung der Bits erfolgt mittels NRZ-Kodierung

30 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 5B6B-Kodierung (Tabelle) 5B 6B 6B 6B 5B 6B 6B 6B neutral positiv negativ neutral positiv negativ

31 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 8B10B-Kodierung 8-Bit-Blöcke werden in 10-Bit-Blöcke umgewandelt Große Ähnlichkeit zur 4B5B-Kodierung. 80% Effizienz Wird u.a. bei Gigabit-Ethernet 1000Base-CX, -SX, -LX, FibreChannel, InfiniBand, DisplayPort und USB 3.0 verwendet Jede 8B10B-Kodierung ist derart aufgebaut, dass entweder... 5x die 0 und 5x die 1 vorkommt = neutrale Ungleichheit 6x die 0 und 4x die 1 vorkommt = positive Ungleichheit 4x die 0 und 6x die 1 vorkommt = negative Ungleichheit Baseline Wander ist kein Problem Einige der 256 möglichen 8-Bit-Wörter können auf 2 verschiedene Arten kodiert werden So können vorherige Ungleichheiten ausgeglichen werden Jede 10-Bit-Kodierung enthält mindestens 3 Pegelsprünge auf und nach spätestens 5 Takten wechselt der Pegel Damit wird beim Empfänger die Taktwiederherstellung erleichtert Übertragung der Bits erfolgt mittels NRZ-Kodierung

32 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 8B6T-Kodierung 8B6T steht für 8 Binary 6 Ternary Bei der 8B6T-Kodierung werden 8-Bit-Blöcke in 6T-Kodierungen umgewandelt Jede 8B6T-Kodierung besteht aus 6 sogenannten Tri-State-Symbolen, die als -, 0 und + notiert werden Jedes der 3 Symbole ist stellvertretend für einen elektrischen Pegel Die Kodierung wird anhand einer Tabelle durchgeführt, die alle 256 möglichen 8-Bit-Kombinationen enthält 4B5B stellt nur eine Bit-Umwandlung dar, die noch eine anschließende Kodierung mit NRZI erforderlich macht Im Gegensatz dazu beinhaltet 8B6T bereits die komplette Kodierungsvorschrift 8B6T-Kodierung kann unmittelbar für die Übertragung genutzt werden Fast-Ethernet 100BASE-T4 verwendet die 8B6T-Kodierung

33 8B6T-Kodierung (Tabelle) 8-Bitfolge 8B6T-Code 8-Bitfolge 8B6T-Code 8-Bitfolge 8B6T-Code A A A B B B C C C D D D E E E F F F usw. Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39

34 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 5-PAM Schnellere Netzwerktechnologien wie Gigabit Ethernet 1000BASE-T und Fast Ethernet 100BASE-T2 auf Kupferkabeln verwenden Varianten der Kodierung 5-PAM 5-PAM ist eine Pulsamplitudenmodulation mit fünf Amplitudenstufen Fünf verschiedene Zustände (-2, -1, 0, +1, +2) Pro Takt wird auf einer Übertragungsleitung einer der 5 möglichen Zustände übertragen Da es 4 verschiedene 2-Bit-Grupen (00, 01, 10 und 11) gibt, bleibt ein Zustand übrig Dieser freie Zustand wird für die Fehlerbehandlung eingesetzt

35 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Varianten von 5-PAM Gigabit Ethernet (1000BASE-T) Kodierung mit vierdimensionalem 5-PAM Es werden 4 Doppeladern verwendet Daraus ergeben sich 4 Dimensionen Eindimensionale 5-PAM-Modulation auf einem Adernpaar kann pro Takt 5 verschiedene Symbole aufnehmen Bei vierdimensionalem 5-PAM stehen pro Takt 5 4 = 625 unterschiedliche Symbole zur Verfügung Da ein Byte zur Darstellung nur 256 verschiedene Symbole benötigt, werden die restlichen Symbole zur Fehlerbehandlung verwendet Fast Ethernet (100BASE-T2) Kodierung mit zweidimensionalem 5-PAM Es werden 2 Doppeladern verwendet Bei zweidimensionalem 5-PAM stehen pro Takt 5 2 = 25 unterschiedliche Symbole zur Verfügung

36 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Zusammenfassung Leitungscode Signal- Durchschnitts- Pegel- Selbstsynchro- Effizienz 2 Direkt Weitere pegel verschiebungen wechsel nisierend 1 übertragbar Kodierung NRZ 2 ja bei Wechseln nein 100% nein NRZI 2 ja bei 1 nein nein MLT-3 3 ja bei 1 nein 100% nein RZ 3 ja immer ja 50% nein Unip. RZ 2 ja bei 1 nein nein AMI 3 nein bei 1 nein 100% nein Scrambler B8ZS 3 nein bei 1 ja 100% ja Manchester 2 nein immer ja 50% ja Manchester II 2 nein immer ja 50% ja Diff. Manch. 2 ja immer ja 50% ja 4B5B 2 ja ja 80% nein NRZI oder MLT-3 5B6B 2 nein ja 80% nein NRZ 8B10B 2 nein ja 80% nein NRZ 8B6T 3 nein ja ja 1 Gibt an, ob die Taktrückgewinnung nur mit diesem Leitungscode möglich ist. 2 Verhältnis von Bitrate (Nutzdaten in Bits pro Zeit) und Baudrate (Signaländerungen pro Zeit).

37 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Übung 1 Geben Sie die gesuchten Kodierungen für das Bitmuster an Gehen Sie davon aus, dass das NRZI-Signal auf low beginnt

38 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Übung 2 1 Kodieren Sie die folgenden beiden Bitfolgen mit 4B5B und NRZI und geben Sie den Signalverlauf an Folgende Signalverläufe sind mit NRZI und 4B5B kodiert. Geben sie die Nutzdaten an Quelle: Jörg Roth. Prüfungstrainer Rechnernetze: Aufgaben und Lösungen. Vieweg (2010)

39 Christian Baun 4.Vorlesung Netzwerke Hochschule Darmstadt WS /39 Nächste Vorlesung Nächste Vorlesung: