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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 29 Power-LANs: 10 GBASE-T nach IEEE 802.3an

| Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Trotz nachweislichem Bedarf hat 10 Gigabit Ethernet nach Verabschiedung des Standards 2003 zunächst nur schleppend Verbreitung gefunden. Analog zu Gigabit Ethernet kam der Durchbruch erst mit einer Variante für Kupferkabel: 10 GBASE-T. Doch hierfür sind noch wesentlich mehr Tricks nötigt als für die Ein-Gigabit-Variante.

10 Gigabit-Ethernet: Performance wie bei einer Schussfahrt
10 Gigabit-Ethernet: Performance wie bei einer Schussfahrt
( Archiv: Vogel Business Media )

Eigentlich neigt man dazu, die Idee, 10 Gbps über Kupfer zu übertragen, mit einem Kopfschütteln zu verwerfen. Das wäre aber bei Gigabit Ethernet verfrüht gewesen, wie man jetzt weiß benutzen zwar die meisten Anwender heute Gigabit Ethernet auf preiswerter Glasfasertechnologie, aber dem Markt hat die Verfügbarkeit von Gigabit Ethernet auf Twisted Pair einen wirklichen Impuls gegeben. Also sollte man sich auch für 10 GbE überlegen, ob es keine kupferbasierten Lösungen geben kann.

Ausgangspunkt ist, dass es eine Reihe von Anwendungen z.B. in Rechenzentren, Serverclustern oder SANs gibt, bei denen die Entfernung deutlich unter 10m liegt. Genau dies ist zunächst das Ziel der Bemühungen: eine 10-Meter-Stecke mit Kupfer wesentlich billiger auszubauen als mit Glasfasern.

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Man geht dafür von der 1000 BASE-CX Spezifikation aus und benutzt PAM-5 (fünfwertige Pulsamplitudenmodulation) zur Senkung der Signalrate auf 5 Gbps, was die Verwendung monolithischer CMOS Schaltkreise erlauben würde. Mit einer Forward Error Control möchte man mögliche Signal/Rausch-Verluste kompensieren, die notwendige Transitionsdichte erzeugen und Synchronisation herbeiführen. Als Kabel stellt man sich ein Jumper Cable vor, ein geschirmtes Twinax Kabel, welches an seinen beiden Enden jeweils einen geschirmten polarisierten Stecker besitzt.

Diese Technik kommt aus dem Umfeld des Fiber Channels und erste Versuche der Hersteller haben gezeigt, dass Fiber Channel und Gigabit Ethernet CX-Kabel und Steckverbinder durchaus eine Bandbreite von 2,5 MHz unterstützen.

Gigabit Ethernet CX schafft heute schon 1,25 GBaud auf 25 m. Mit der PAM-5 Codierung würde man aber 5 GBaud für 10 Gbps benötigen. Bei so kurzen Kabellängen macht man keine großen Fehler, wenn man eine allgemeine Linearität annimmt.

Das bedeutet also, dass ein Kabel, welches auf 25 m 1,25 Gbaud schafft, auf 10 m 3,125 Gbaud schaffen sollte. Wenn die Hersteller aber doppelt so gute 2 Gbps FC CX Kabel und Steckverbinder liefern, sollten die etwa 6,25 Gbaud auf 10 m verkraften, was sogar noch über den Randbedingungen für 10 GbE liegt.

Der CX-Transceiver sollte hot pluggable sein. In Richtung der MAC sollte die serielle Schnittstelle des Transceivers signifikante Distanzen unterstützen, und normalerweise mit der MAC über vier serialisierte 8B/10B-Kanäle mit jeweils 3,125 Gbps kommunizieren. Man benötigt in jedem Falle eine einzige homogene Erdung, das ist aber bei geschirmten Kabeln keine Besonderheit. Natürlich sollte ein Transceiver auch in der Lage sein, mit dem „anderen Ende“ über die Datenrate zu verhandeln um die Kommunikation zu Gigabit Ethernet Modulen zu erleichtern.

weiter mit: Sind auch 100 Meter drin?

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