Definition

Was ist 802.3bw (100Base-T1)?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Andreas Donner

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

802.3bw ist ein IEEE-Standard zur Ethernet-Datenübertragung über einpaarige Twisted-Pair-Kupferkabel mit 100 Megabit pro Sekunde. Gegenüber LAN-Kabeln mit vier Doppeladern sind 100Base-T1-Kabel leichter, dünner, kostengünstiger und aufgrund kleinerer möglicher Biegeradien einfacher zu verlegen. Der Standard kommt beispielsweise im Automotive-Bereich zum Einsatz.

IEEE 802.3bw ist ein Standard des Institutes of Electrical and Electronics Engineers. Er spezifiziert die 100Base-T1-Ethernet-Schnittstelle, die eine Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit von 100 Megabit pro Sekunde über einpaarige Twisted-Pair-Kupferkabel ermöglicht. Im Gegensatz zu den im LAN-Umfeld üblichen Standards wie 100Base-TX werden zur Datenübertragung nicht zwei oder vier, sondern nur eine Kupferdoppelader benötigt.

802.3bw ist einer von mehreren Single-Pair-Ethernet-Standards, die speziell für den Automotive-Bereich und die Industrieautomation entwickelt wurden. Im Vergleich zu herkömmlichen LAN-Kabeln wie Cat-5- oder Cat-6-Kabeln sind die 100Base-T1-Kabel leichter, dünner, kostengünstiger und aufgrund kleinerer möglicher Biegeradien einfacher zu installieren.

100Base-T1 arbeitet vollduplex. Die Sende- und Empfangssignale werden gleichzeitig über ein einziges Adernpaar in gegensätzlicher Richtung übertragen. Es kommt das Prinzip der Echokompensation zum Einsatz, wodurch eine Station das eigene Sendesignal aus dem überlagerten Gesamtsignal entfernen und das Empfangssignal isolieren kann. Die Frame-Formate des MAC-Levels und alle Protokolle höherer Ebenen bleiben unverändert.

802.3bw arbeitet mit Pulsamplitudenmodulation (PAM-3) und verwendet Twisted-Pair-Kabel mit 66 MHz Bandbreite und einem Wellenwiderstand von 100 Ohm. Die maximal überbrückbare Entfernung beträgt bis zu 15 Meter. Zur Energieversorgung angeschlossener Geräte über die Ethernet-Verbindung ist Power over Data Line (PoDL, 802.3bu) vorgesehen. Power over Date Line liefert auf Endgeräteseite Leistungen von bis zu 50 Watt.

Typische Anwendung von 100Base-T1 ist der Automotive-Bereich. Dort werden beispielsweise Audio- und Videodaten, Steuerdaten oder Connected-Car-Informationen per Single Pair Ethernet übertragen.

Grundsätzliches zu Single Pair Ethernet (SPE)

Die Abkürzung SPE steht für Single Pair Ethernet. Es handelt sich um verschiedene Standards wie 802.3bp (1000Base-T1), 802.3bw (100Base-T1) 802.3cg (10Base-T1) oder 802.3ch (Multi-Gig Automotive Ethernet), mit denen sich Ethernet-Verbindungen über Kupferkabel mit nur einem Adernpaar herstellen lassen. Es existieren Standards für Geschwindigkeiten von 10, 100, 1000 Megabit und mehreren Gigabit pro Sekunde.

Die maximal überbrückbaren Entfernungen variieren zwischen 15, 40 und bis zu 1000 Meter. Die SPE-Standards sind Alternativen zu den im LAN-Bereich gängigen Standards wie 100Base-TX oder 1000Base-T, die zwei oder vier verdrillte Adernpaare eines Kabels zur Datenübertragung benötigen. Die für die LAN-Verkabelung genutzten Kabeltypen wie Cat-5-, Cat-6- oder Cat-7-Kabel mit ihren RJ-45-Steckern sind im Vergleich zu den SPE-Kabeln dicker, schwerer, teurer und aufwendiger zu verlegen. Speziell für SPE existieren genormte Steckverbinder, die die Nachteile der RJ45-Steckverbinder wie die unzuverlässige Verriegelung oder den schlechten Schutz gegen Schmutz und Feuchtigkeit beseitigen.

Neben der Verwendung einpaariger Kupferkabel ermöglicht Single Pair Ethernet das so genannte Cable Sharing. Hierbei wird eine vierpaarige Verkabelung genutzt, um vier voneinander unabhängige SPE-Verbindungen über ein einziges Kabel herzustellen. Neben dem Automotive-Bereich sind die Prozessautomatisierung der Industrie 4.0, die Robotik oder die Gebäudeautomation typische Anwendungsbereiche für SPE. In diesen Anwendungen hat die SPE-Technik das Potenzial, Kommunikationssysteme oder Feldbussysteme wie den LIN-Bus, CAN-Bus, FlexRay oder Profibus abzulösen. Im Single-Pair-Ethernet-Umfeld sind mehrere Standardisierungsgremien wie das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) oder die IEC (International Electrotechnical Commission) aktiv.

Die wichtigsten technischen Merkmale von 100Base-T1

  • Übertragungsrate 100 Mbit/s
  • vollduplex über ein einziges Adernpaar
  • Kabel: 66 MHz Bandbreite und 100 Ohm Wellenwiderstand
  • Pulsamplitudenmodulation (PAM-3)
  • maximal überbrückbare Entfernung bis zu 15 Meter
  • Energieversorgung der Endgeräte per Power over Data Line (PoDL) mit 0,5 bis 50 Watt.

Die anderen SPE-Standards im Überblick

Neben 100Base-T1 (802.3bw) existieren weiter SPE-Standards. Hier ein kurzer Überblick über die bereits standardisierten oder sich noch in der Standardisierung befindlichen SPE-Standards:

  • 10Base-T1 – 802.3cg: Single Pair Ethernet mit zehn Megabit pro Sekunde und überbrückbaren Entfernungen von bis zu 1000 Metern (Finalisierung der Standardisierung 2019/2020 vorgesehen)
  • 100Base-T1 – 802.3bw: Single Pair Ethernet mit 100 Megabit pro Sekunde und überbrückbaren Entfernungen von bis zu 15 Metern
  • 1000Base-T1 – 802.3bp: Single Pair Ethernet mit 1000 Megabit pro Sekunde und überbrückbaren Entfernungen von bis zu 15 oder 40 Metern
  • Multi-Gig Automotive Ethernet (MultiGigBase-T1) – 802.3ch: Single Pair Ethernet mit 2,5, 5 und 10 Gigabit pro Sekunde und überbrückbaren Entfernungen von bis zu 15 Metern (aktuell noch in der Standardisierung)

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