Definition

Was ist 802.3bz?

| Autor / Redakteur: tutanch / Andreas Donner

(© aga7ta - Fotolia)

Der Ethernet-Standard IEEE 802.3bz ermöglicht Ethernet-Datenübertragung mit Geschwindigkeiten von 2,5 und fünf Gigabit pro Sekunde auf herkömmlichen Twisted-Pair-Netzwerkkabeln (Cat5e und Cat6) und wird auch mit 2,5GBASE-T und 5GBASE-T bezeichnet. Er schafft damit Zwischenstufen zwischen den Geschwindigkeiten von einem und zehn Gigabit pro Sekunde und macht Neuverkabelungen für diese Zwischengeschwindigkeiten überflüssig.

802.3bz ist ein von der IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) im Jahr 2016 verabschiedeter Standard für das Ethernet, der Geschwindigkeiten von 2,5 und fünf Gigabit pro Sekunde auf herkömmlichen Cat5e- und Cat6-Netzwerkkabeln möglich macht. Er schließt damit die relativ große Lücke zwischen den Geschwindigkeiten von einem und zehn Gigabit pro Sekunde bisheriger Standards und macht das Verlegen neuer Kabel für Geschwindigkeiten größer ein Gigabit pro Sekunde, wie es für 10GBASE-T zwingend notwendig ist, überflüssig.

Mit dem Standard vereint die IEEE die Anstrengungen der unabhängig voneinander und teils konkurrierend arbeitenden Vereinigungen NBASE-T and MGBASE-T, die beide das Ziel verfolgen, 2,5- und 5-Gigabit-Ethernet über bestehende Verkabelungen zu realisieren. NBASE-T steht für (Next Generation Enterprise Access BASE-T PHY). Die NBASE-T Alliance wurde 2014 von Firmen wie Cisco Systems, Xilinx, Freescale Semiconductor und Aquantia Corporation gegründet und hat mittlerweile mehrere Dutzend Mitglieder aus dem Bereich der Netzwerkhersteller. Federführend bei der Gründung von MGBASE-T (Multi-Rate Gigabit Ethernet Base-T) war unter anderem das Unternehmen Broadcom.

Eine wichtige Anwendung des 802.3bz-Standards ist die Anbindung von WLAN-Accesspoints mit Datenraten über einem Gigabit pro Sekunde an das LAN, wie sie die WLAN-Standards 802.11ac oder 802.11ax bieten. Die aus 802.3bz resultierenden Standards nennen sich 2.5GBASE-T and 5GBASE-T.

Die Geschichte des Standards

Noch vor der Standardisierung integrierten einige Hersteller 2,5-Gigabit-Ethernet-Ports in ihre Produkte, wie bspw. Intel in die Avoton Server aus dem Jahr 2013. Auch Broadcom kündigte früh Chips mit 2,5-Gbit-Receivern an. 2014 gründete sich die NBASE-T Alliance, die schon 2015 zahlreiche Hardwarehersteller vereinte. Ebenfalls 2014 wurde die MGBASE-T Alliance gegründet. Durch die Arbeit am Standard 802.3bz unter der Hoheit der IEEE beginnend im Jahr 2015 kam es zu einer Kooperation der NBASE-T und der MGBASE-T Alliances, die zur offiziellen Verabschiedung des 802.3bz-Standards im Jahr 2016 führte.

Die Ziele des neuen Ethernet-Standards

Hauptziel des neuen Standards ist es, Geschwindigkeiten größer einem Gigabit pro Sekunde auf herkömmlichen Netzwerkkabeln der Kategorie 5e und 6 zu ermöglichen. Dies wurde als notwendig erachtet, da bereits im Jahr 2014 klar war, dass für 10GBASE-T neue Verkabelungen notwendig würden. Mithilfe des neuen Standards sollen bestehende Kabelinfrastrukturen weiter nutzbar bleiben und Geräte mit höheren Datenraten wie 802.11ac-WLAN-Accesspoints dennoch anschließbar sein.

Ein weiteres Ziel bestand darin, Power over Ethernet (PoE), das von 10GBASE-T nicht unterstützt wird, verfügbar zu machen. Dank PoE ist es möglich, Netzwerkgeräte über die bestehende Netzwerkverkabelung mit der für den Betrieb benötigten elektrischen Energie zu versorgen.

802.3bz beseitigt darüber hinaus den Nachteil des hohen Energiebedarfs von 10GBASE-T-Chips. Dieser ist aufgrund der benötigten Rechenleistung so hoch, dass der Einsatz in mobilen Geräten wie Laptops stark erschwert ist.

Die verschiedenen Übertragungsgeschwindigkeiten von 802.3bz

Der IEEE 802.3bz-Standard definiert mehrere Übertragungsgeschwindigkeiten. Im Wesentlichen sind dies:

  • 2,5 Gigabit pro Sekunde auf Cat5e-Kabeln mit einer Länge von bis zu 100 Metern
  • 5 Gigabit pro Sekunde auf Cat6-Kabeln mit einer Länge von bis zu 100 Metern
  • 5 Gigabit pro Sekunde auf Cat5e-Kabeln für bestimmte Anwendungen und Konfigurationen und Kabellängen kleiner 100 Meter

Die Technik des Standards 802.3bz

Grundsätzlich verwendet 802.3bz die gleichen Techniken und Codierungen wie 10GBASE-T. Die Datenübertragungstechnik auf dem physischen Layer (PHY) basiert auf 10GBASE-T. Lediglich die Signalraten sind niedriger und auf die Hälfte (bei 5GBASE-T) oder ein Viertel (bei 2.5GBASE-T) herunter skaliert. Durch die niedrigeren Signalraten reduzieren sich die Anforderungen bezüglich der auf den Kabeln benötigten Bandbreite. 2.5GBASE-T and 5GBASE-T kann auf unshielded Cat5e- und Cat6-Twisted-Pair-Kabeln mit Längen von hundert Metern übertragen werden.

Darüber hinaus implementiert der Standard eine Funktion zum Aushandeln der Übertragungsrate. Sie berücksichtigt die Qualität des Kabels sowie Störungen und kann die Geschwindigkeit entsprechend anpassen. Ohne diese Funktion würden lediglich die höchst möglichen Geschwindigkeiten der beiden Endgeräte mit ihren Controllern und nicht die Übertragungseigenschaften des Kabels berücksichtigt.

802.3bz und die Energieversorgung von Endgeräten mit Power over Ethernet (PoE)

Geräte, die nach dem 802.3bz-Standard arbeiten, sollen per Power over Ethernet nach 802.3at über das Netzwerkkabel mit elektrischer Energie versorgt werden können. Der 10GBASE-T-Standard hingegen sieht die Energieversorgung über das Netzwerkkabel nicht vor. Die Installationskosten von Geräten wie WLAN-Accesspoints nach 802.11ac oder 802.11ax lassen sich dadurch erheblich senken. Denn trotz Datenraten über einem Gigabit pro Sekunde werden weder neue Netzwerkkabel noch eine gesonderte Verkabelung zur Energieversorgung benötigt.

Mögliche Anwendungen des 802.3bz-Standards

Anwendungen des 802.3bz-Standards mit seinen hohen Datenraten von 2,5 und fünf Gigabit pro Sekunde über herkömmliche Verkabelungen sind in vielen verschiedenen Bereichen zu finden. Die NBASE-T-Technik kann in Netzwerken im privaten Sektor, bei Service-Providern und im Unternehmens- oder Industrie-Umfeld zum Einsatz kommen.

Eine der wichtigsten Anwendung ist die Anbindung von WLAN-Accesspoints, die Drahtlosnetzwerke mit Geschwindigkeiten größer einem Gigabit pro Sekunde unterstützen (wie 802.11ac oder 802.11ax), über ein einziges bestehendes Netzwerkkabel. Für diese Art von Accesspoints reichen herkömmliche 1-Gbit-Anschlüsse nicht mehr aus. Ohne 2.5GBASE-T oder 5GBASE-T müssten mehrere 1-Gigabit-Ports per Link-Aggregation gebündelt oder bestehende Kabel für das 10-Gigabit-Ethernet ersetzt werden. Zusätzlich ist der Accesspoint per Power over Ethernet mit elektrischer Energie versorgbar und benötigt keine separate Verkabelung für den Stromanschluss.

Eine weitere Anwendung ist die Steigerung der Geschwindigkeiten in Bestandsnetzen. Auf der bestehenden Verkabelung lässt sich der Datendurchsatz durch die Verwendung von 2.5GBASE-T- und 5GBASE-T-kompatiblen Switchen und Endgeräten im Vergleich zu Gigabit-Ethernet ohne neue Netzwerkkabel verfünffachen. Gleichzeitig benötigen die Chips der Netzwerkschnittstellen im Gegensatz zu den 10GBASE-T-Chips weniger Energie und machen Geräte wie Switche, PCs oder Notebooks energieeffizienter.

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