Netzwerkmanagement & Hochleistungskommunikation. Gigabit Ethernet. Autor: Artur Hecker. Artur Hecker Gigabit Ethernet 1

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1 Netzwerkmanagement & Hochleistungskommunikation Gigabit Ethernet Autor: Artur Hecker Artur Hecker Gigabit Ethernet 1

2 Artur Hecker Gigabit Ethernet 2 Die Entwicklung des Ethernet Ethernet Fast Ethernet 10Base2 10Base5 10BaseT 10BaseF 100BaseTx 100BaseFF Merkmale: CSMA/CD, Rahmenformat, logische Bustopologie

3 Artur Hecker Gigabit Ethernet 3 Gigabit Ethernet Alliance (GEA) :// Gründung: Mai 1996 Mitwirkende: Ziele: 120 Mitglieder Marktakzeptanz Kompatibilität Gigabit Ethernet = ( Fast Ethernet ) * 10

4 Artur Hecker Gigabit Ethernet 4 GEA: Verabschiedete Standards [ Gigabit Ethernet ] Kabelart Wellenlänge 1000BaseLX 1000BaseSX 1000BaseCX Multi- & Monomode Multimode Tweenax 1270 µm 830 µm m m 2-25 m Segment Gigabit Ethernet = GE

5 Artur Hecker Gigabit Ethernet 5 GE: ISO/OSI-Schichten 2. Standard ISO/OSI Modell 1.

6 MAC: Rahmen-Erweiterung Classic Ethernet: Gigabit Ethernet: Präambel 7 Byte Präambel 7 Byte Start Frame Delimiter 1 Byte Start Frame Delimiter 1 Byte Zieladresse 6 Byte Zieladresse 6 Byte Startadresse 6 Byte Startadresse 6 Byte Längen-/Typenfeld 2 Byte Längen-/Typenfeld 2 Byte Nutzdaten Byte Nutzdaten Byte Frame Check Sequence 4 Byte Frame Check Sequence 4 Byte Trick Extension Byte Artur Hecker Gigabit Ethernet 6 Rahmenerweiterung erhält die Segmentlänge!

7 Artur Hecker Gigabit Ethernet 7 MAC: Packet Bursting Warum? Nachteile bei vielen kleinen Rahmen durch die Extensions Wie?

8 PCS: Kodierungen Features: Beherrscht die Vorgängerkodierungen Liefert die Daten für die obere Schicht einheitlich Classic Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Manchester (Biphase-L) + 4B/5B NRZ + 8B/10B NRZ Wie? Berechnung der Disparität Kontrolle der laufenden Disparität (RD) IBM Patent: selbsttaktend fehlererkennend gleichspannungsfrei Beispiel > Artur Hecker Gigabit Ethernet 8

9 Artur Hecker Gigabit Ethernet 9 Veranschaulichung der Kodierung Datum RD 0 RD > 0 X ( ) Y ( ) Z ( ) Startzustand: X : Y : Z : RD = -1 RD = RD + Disparity( ) RD = 1 RD = RD + Disparity( ) RD = RD + Disparity( ) RD = 1 RD = -1

10 Artur Hecker Gigabit Ethernet 10 PMD: Probleme mit dem Licht Folgen: Verzögerung der Veröffentlichung des Standards Änderungen der bereits vorhandenen Definitionen Problem: Differential Mode Delay Problemursprung: Physikalische Lichteigenschaften der Glasfaserkabel Lösung: Offset Mode Conditioning Patch Kabel

11 Artur Hecker Gigabit Ethernet 11 Glasfaserkabel Grundsätzlich zwei Typen: Monomode (9 µm Kern) Multimode ( µm Kern) Multimode mit Stufenindexprofil mit Gradientenindexprofil

12 Entstehung der Modi: Stufenindex Artur Hecker Gigabit Ethernet 12

13 Artur Hecker Gigabit Ethernet 13 Glasfaser mit Gradientenindex Theoretisches Profilaussehen: In der Praxis häufig:

14 Modi bei Gradientenindexprofil Artur Hecker Gigabit Ethernet 14

15 Artur Hecker Gigabit Ethernet 15 Offset Mode Conditioning Patch GEA konnte nachweisen, daß durch die Benutzung dieses Patchkabels sich die angegebenen Segmentängen einhalten lassen

16 Gigabit Ethernet auf UTP/STP IEEE 802.3ab Worum geht es? Gigabit Ethernet auf ungeschirmten vieradrigen Kupferkabeln Warum? UTP/STP-Verkabelung: weit verbreitet und meist noch sehr neu Problem? Bandbreite des UTP/STP-Kabels (Kat. 5): 100 Mbit/s Artur Hecker Gigabit Ethernet 16 Bisher nur als Entwurf (Draft)

17 Artur Hecker Gigabit Ethernet 17 GE auf UTP/STP: Lösung Herabsetzung der Taktrate: 1000 MBit/s (1250) Verwendung aller vier Adernpaare: 4*250 MBit/s (2*500) PAM5 - Kodierung 4*50 MBit/s (2*500) Echo Cancellation: Vollduplex 4*50 MBit/s (2*1000) bekannt von ISDN Fünf Zustände: -2; -1; 0; 1; 2 Trellis-Kodierung: kleine Bitfehlerraten Scrambling: bessere EMV-Eigenschaften

18 Mit 802.3ab-Standard Preisstürze zu erwarten! Artur Hecker Gigabit Ethernet 18 Zusammenfassung Beobachtungen: 802.3ab für flächendeckenden Einzug von GE notwendig im Backbone-Bereich bereits jetzt verwendbar (Glasfaser) QoS-Bestrebungen: noch in Kinderschuhen, Nachteile vs. ATM leichter zu installieren und handhaben als ATM Heute: hauptsächlich als High-End-Anbindung der Server/Switches noch recht teuer, aber billiger als ATM Insgesamt: sicherlich eine interessante Alternative zu ATM