Definition

Was ist 10GbE?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Andreas Donner

(© aga7ta - Fotolia)

Bei 10-Gigabit-Ethernet (10GbE) handelt es sich um eine Ethernet-Variante, die Übertragungsgeschwindigkeiten von zehn Gigabit pro Sekunde ermöglicht. Die Ethernet-Verbindungen lassen sich dabei sowohl über kupferbasierte Leitungen als auch über Glasfaser herstellen.

Über den 10GbE-Atandard (10-Gigabit-Ethernet) lassen sich Ethernet-Verbindungen mit Übertragungsgeschwindigkeiten von zehn Gigabit pro Sekunde realisieren. Andere Bezeichnungen für diese Ethernet-Varianten sind 10GE oder 10GiGE. Die Technik ist zehn Mal schneller als herkömmliches Gigabit Ethernet und hundert Mal schneller als Fast Ethernet. 10GbE ist voll kompatibel mit den bereits existierenden Ethernet-Standards.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist das Fehlen von CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection). Da es sich um einen Full-Duplex-Standard handelt und keine Kollisionen durch Mehrfachzugriff auf das Übertragungsmedium auftreten können, ist das CSMA/CD-Verfahren bei 10GbE überflüssig. Wie bei den vorigen Ethernet-Standards bewegt sich der 10-Gigabit-Ethernet-Standard auf den Schichten eins und zwei des ISO/OSI-Referenzmodells.

Es sind Eigenschaften wie das Frameformat und die minimalen oder maximalen Framelängen definiert. Die bereits im 1GbE eingeführten Jumbo-Frames mit bis zu 9.014 Bytes Nutzlänge sind bei 10GbE standardisiert. Durch den Einsatz von Jumbo-Frames lässt sich eine effizientere Übertragung mit geringerem Protokolloverhead realisieren.

10-Gigabit-Ethernet ist innerhalb bestehender Netzwerke leicht zu implementieren und befriedigt den Bedarf an steigender Bandbreite. Vorteile sind eine hohe Kosteneffizienz, hohe Übertragungsraten und geringe Latenz. Als Übertragungsmedien lassen sich sowohl kupferbasierte Leitungen als auch Glasfaser nutzen. Mit einer Singlemodefaser sind Entfernungen von bis zu 40 Kilometer überbrückbar. Auf kupferbasierten Leitungen beträgt die maximale Reichweite abhängig vom eingesetzten Übertragungsverfahren in der Regel bis zu 100 Meter.

Einsatz von 10-Gigabit-Ethernet

Verwendung findet die schnelle Ethernet-Variante hauptsächlich im Backbone- und weniger im lokalen Netz. Es existieren zwar auch Anwendungen zur Server-Anbindung oder für das Clustering, doch sorgt 10GbE überwiegend für einen performanten Transport von Daten zwischen Netzwerkknoten wie Switches oder Router. Häufig sind die Backplanes solcher Geräte ebenfalls auf Basis von 10GbE realisiert. Im Wide Area Network (WAN) konkurriert das 10-Gigabit-Ethernet mit Techniken wie SDH (Synchronous Digital Hierarchy) oder SONET (Synchronous Optical Network).

Standards für Ethernet mit zehn Gigabit pro Sekunde über Glasfaser

10GbE unterstützt viele verschiedene Glasfasertypen. So lassen sich die Ethernetsignale über Multimode- oder Singlemodefasern übertragen. Diese Vielseitigkeit ermöglicht einen breiten Einsatzbereich der Technik. Beispiel-Standards für 10GbE über Glasfaser sind:

  • 10GBase-LX4 für Multimode- oder Singlemode-Glasfaser
  • 10GBase-SR für Multimode-Glasfaser
  • 10GBase-LR für Singlemode-Glasfaser
  • 10GBase-ER für Singlemode-Glasfaser

Standards für Ethernet mit zehn Gigabit pro Sekunde über Kupfer

10-Gigabit-Ethernet lässt sich auch über kupferbasierte Leitungen und Kabel übertragen. Grundsätzlich erreichen kupferbasierte Leitungen nicht die Reichweiten, die Glasfaserverbindungen ermöglichen. Beispiel-Standards für 10GbE über Kupfer sind:

  • 10GBase-CX4 für twinaxiale Kupferkabel
  • 10GBase-T für Shielded-Twisted-Pair-Kabel

10GBase-CX4 verwendet doppelte twinaxiale Kupferkabel, hat aufgrund der starken Verbreitung von Shielded-Twisted-Pair-Kabeln für 10GbE allerdings nur geringe Bedeutung.

10GBase-T: Übertragung von zehn Gigabit pro Sekunde per Shielded-Twisted-Pair-Kabel

Für 10-Gigabit-Ethernet über Shielded-Twisted-Pair-Kabel werden CAT6a- oder CAT7-Kabel benötigt. Sie besitzen im Vergleich zu den CAT5-Kabeln eine bessere Schirmung und ermöglichen höhere Betriebsfrequenzen. Sie sind mit langsameren Ethernet-Varianten wie Gigabit Ethernet oder Fast Ethernet voll kompatibel.

Zwar ist die Verwendung von CAT5- und CAT6-Kabeln mit 10GbE nicht standardisiert, doch lassen sich in der Regel Verbindungen über kurze Entfernungen auch mit diesen Kabeln herstellen. Dadurch kann eine eventuell bereits vorhandene Verkabelung unter Umständen weiter genutzt werden.

Maximal mögliche Leitungslängen mit hochwertigen Kabeln wie CAT7-Kabel betragen bis zu 100 Meter. Bei 10GBase-T werden alle vier Adernpaare eines Shielded-Twisted-Pair-Kabels verwendet. Die Gesamtbandbreite von zehn Gigabit pro Sekunde teilt sich auf die vier Adernpaare auf. Um die hohen Geschwindigkeiten über Twisted-Pair-Kabel zu erreichen, definiert 10GBase-T verbesserte Kodierverfahren. Mögliche Störungen bei der Übertragung können durch Übersprechen am nahen Ende (NEXT), Übersprechen am entfernten Ende (FEXT) und durch Übersprechen von benachbarten Kabeln (AXTLK) auftreten. Die tatsächlich maximal erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit ist vom erzielbaren Signal/Rausch-Abstand abhängig.

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