Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 17

Lokale Netze nach IEEE 802.3 und ISO 8802.3 mit CSMA/CD-System

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IEEE 802.3 Fiber-Optic-Systeme

Die generelle Arbeitsweise von Übertragungssystemen auf Lichtwellenleiterbasis wurde bereits dargestellt. In der Praxis gibt es heute schon eine Reihe von interessanten Implementierungen auf der Basis dieser theoretischen Überlegungen. Die optische Übertragungstechnologie kommt im Rahmen von IEEE 802.3 vor allem bei der Fiber Optic Inter Repeater Link FOIRL zum Tragen.

In den vorangegangenen Folgen wurde mehrfach von Repeatern gesprochen. Ein Repeater ist ein Gerät, das in seinen meisten Funktionen auf der Bitübertragungsschicht arbeitet und im Rahmen der Netze mit Koaxialkabelsegmenten gebraucht wird, wenn ein Netz größer werden soll, als es die maximale Segmentlänge erlaubt oder an ein Netz mehr Stationen angeschlossen werden sollen, als dies im Rahmen eines einzelnen Segmentes möglich wäre. Ein Repeater liegt zwischen zwei Segmenten und empfängt alle Pakete aus beiden Segmenten und gibt alle korrekten Pakete an das jeweils andere Segment weiter. Dazu muss er das Carrier Sensing mit Kollisionserkennung und die Jamming-Signalerzeugung beherrschen und Signale korrekt generieren können. Er muss zudem Präambeln erzeugen und Frame-Fragmente auf die geforderte Mindestzahl von Bits erweitern können. Außerdem sollte er in der Lage sein, dauerhafte Fehler auf Segmenten zu erkennen um diese Segmente abzutrennen.

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Lasttrennung ist keine Aufgabe des Repeaters.

Seien zwei Segmente gegeben, das eine habe die Stationen A bis K und das andere die Stationen L bis Z. Die Segmente seien dann mit einem Repeater untereinander verbunden. Das CSMA/CD-Verfahren erstreckt sich dann auf alle Stationen A bis Z. Eine Sendung zwischen A und C führt nicht nur dazu, dass zur gleichen Zeit keine Sendung von B nach X stattfinden kann, sondern auch dazu, dass zwischen Y und Z keine Sendung gleichzeitig stattfindet. Die Stationen in einem Segment „sehen“ die Stationen am anderen Segment genau so, als sei das Segment verlängert worden. Der Repeater ist also völlig transparent.

Die Repeater lassen sich in zwei Gruppen einteilen: lokale Repeater und remote Repeater.

Ein lokaler Repeater ist nicht besonders kompliziert aufgebaut. Er verbindet zwei unmittelbar nebeneinander liegende Koaxialkabelsegmente und besitzt dafür zwei MAUs und die Repeater Unit, die die oben genannten Funktionen des Repeaters realisiert. Ein lokaler Repeater kann auch mehr als zwei Segmente miteinander verbinden, dann spricht man von einem Multiport-Repeater. Ein Multiport-Repeater hat soviele MAUs wie Ports. Der 10Base-T-Hub ist nichts anderes als ein Multiport-Repeater.

Ein remote Repeater verbindet zwei voneinander entfernte Segmente und besteht aus zwei „Hälften“, die jeweils an einem Segment installiert werden. Jede dieser Hälften besitzt eine Repeater Unit. Die zwei Hälften werden dann mittels einer bidirektionalen „Inter Repeater Link“ untereinander verbunden. Wegen der geforderten Transparenz dürfen die remote Repeater nicht zur Überschreitung der zulässigen Gesamtverzögerungszeit im Netz führen. Neben der Übertragung auf der Inter Repeater Link tragen selbst auch die Bearbeitungsvorgänge in den Repeater Units zur Verzögerung bei.

Natürlich kann man zwischen den Repeatern metallische Übertragungsmedien benutzen, wie dies auch bei 10Base-T gemacht wird. Da man aber ohnehin für die Inter Repeater Link einen eigenen Satz von Verstärkern und Umsetzern benötigt, liegt für die Überbrückung von Strecken mit mehr als 100 m Länge die Verwendung optischer Übertragungstechnologie nahe.

Der IEEE Standard 802.3d spezifiziert zur Zusammenarbeit mit 10Base-2 und 10Base-LANs die FOIRL/Fiber Optic Inter Repeater Link, wobei die Eigenschaften des optischen Übertragungsmediums und die FOMAU, die Fiber Optic MAU, festgelegt worden sind. Die optischen Sender der FOIRL arbeiten im so genannten unteren Fenster (825 ± 35 nm) und versorgen 62,5/125- Multimodefasern mit einer Dämpfung von höchstens 4 dB/km und einem Bandbreite-Reichweite-Produkt von mindestens 150 MHz/km bei 850 nm. Ein optisches Link-Segment besteht wegen der unidirektionalen Übertragungscharakteristik der Fiber Optic aus zwei Fasern, je eine pro Richtung. Hier sieht man wieder deutlich, dass die Standardisierung kein Prozess ist, bei dem notwendigerweise die technisch beste oder eleganteste Lösung am Ende steht. Denn durch Ausnutzung des zweiten oder oberen Fensters mit 1.350 nm wäre eine FOIRL mit nur einem Glasfaserkabel zwischen den beiden Hälften möglich geworden.