Gigabit Ethernet

Die meisten lokalen Netze bauen auf den Gigabit Ethernet -Standards 10Base-T (10 MBit/s; IEEE802.3i, 1991) und 100Base-TX (100 MBit/s; IEEE802.3u, 1995) auf. Inzwischen findet auch zunehmend Gigabit Ethernet Verwendung. Hier kristallisiert sich neben dem  Backbone die Punkt-zu-Punkt-Kopplung von Netzen als typisches Gigabit Ethernet Einsatzgebiet heraus. Als relevant erweisen sich für Gigabit Ethernet  vor allem die Varianten 1000Base-SX und -LX über Glasfaser (IEEE802.3z, 1998) sowie 1000Base-T (IEEE802.3ab, 1999) über Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5.

10-Gigabit-Ethernet für LAN und WAN

Gigabit Ethernet bietet gegenüber anderen Standards einen entscheidenden Vorteil: Auch sehr ausgedehnte Netzwerk-Topologien lassen sich damit in einer homogenen, auf IP und Gigabit Ethernet basierenden Technologie realisieren. Damit entfällt eine Protokollumsetzung auf der Übertragungsschicht mit all den damit verbundenen Problemen von Gigabit Ethernet und nötigen Kompromissen. Gigabit Ethernet erleichtert nicht nur die Kopplung räumlich verteilter LANs. Auch bei der Verbindung von abgesetzten Einwählpunkten überregionaler Internet Service Provider verspricht die neue Technik Gigabit Ethernet deutliche Vorteile - nicht zuletzt auf der Kostenseite.

Damit positioniert sich 10-Gigabit Ethernet (10GE) nicht nur als potenzieller Ersatz für die bei niedrigeren Geschwindigkeitsstufen ohnehin bereits deutlich zurückgedrängte ATM Technik. Gigabit Ethernet konkurriert zudem mit etwa gleich schnellen WAN-Technologien wie SONET/OC-192 respektive  SDH/STM-64.

Anforderungen und Zielsetzungen von Gigabit Ethernet

Unter den zahlreichen Anforderungen, die bei der Definition von 10-Gigabit Ethernet eine Rolle spielten, lassen sich vor allem drei wesentliche Zielsetzungen identifizieren: Die neue Technik Gigabit Ethernet sollte weit gehend mit den bisherigen Standards kompatibel bleiben, eine ähnlich günstige Kostenstruktur bieten sowie sich möglichst über bereits vorhandene Schnittstellen und Verkabelungstypen betreiben lassen.

Als Schmerzgrenze auf der Kostenseite peilte man einen maximalen Faktor von zwei bis drei gegenüber einer Installation mit Gigabit Ethernet an. Gegenüber den für den WAN-Bereich typischen  SONET/ SDH-Systemen verspricht Gigabit Ethernet immer noch eine Kostendämpfung von wenigstens 30 Prozent. Zu dieser Reduktion tragen insbesondere drei Faktoren bei:

• Gigabit Ethernet behält die grundlegenden Ethernet-Formate und -Technologien bei. So erfolgt die Übertragung beispielsweise weiterhin asynchron, kostengünstige Store-and-forward-Geräte genügen den Anforderungen des Betriebs. Zudem verkürzt Gigabit Ethernet sowohl auf Entwicklungs- und Produktionsseite als auch bei Betrieb und Administration die Lernkurve.
• Gigabit Ethernet beschränkt sich hinsichtlich der Übertragungsmedien auf einige wenige, elementare Qualitätsanforderungen.
• Gigabit Ethernet stellt eine Vielzahl physischer Übertragungsprotokolle bereit, die sich jeweils kostenoptimiert an die zu überbrückenden Entfernungen anpassen lassen.

Kompatibilität vom Gigabit Ethernet

Der 10- Gigabit Ethernet -Standard sollte kompatibel zu einer Vielzahl anderer Standards bleiben, darunter:

• IEEE802.3-Teilstandards wie 802.1p (Multicast), 802.3q (VLAN) und 802.3ad (Link Aggregation)
• IETF-Standards wie Simple Network Management Protocol (SNMP), Multi-Protocol Label Switching (MPLS) und Remote Monitoring for Ethernet (RMON)
• Standards aus dem OSI-Umfeld (Open Systems Interconnection).

Aus der Anlehnung an bestehende Gigabit Ethernet -Merkmale ergeben sich Vorteile gegenüber Konkurrenztechnologien. So lässt sich etwa durch die Beibehaltung von Format und Längen der  Gigabit Ethernet-802.3-Frames ein gegenüber  WAN-Techniken deutlich beschleunigtes Switching erreichen, da weder eine Anpassung der Frames (Segmentation & Reassembly) noch der Adressen vorgenommen werden muss.

Gigabit Ethernet Übertragungsmedium Glasfaser

Ob eine Gigabit Ethernet Übertragung über kupferbasierte Kabel kommerziell sinnvoll sei, wurde schon bei der Standardisierung von Gigabit Ethernet kontrovers diskutiert. Zwar konnte man sich nach langwierigen Auseinandersetzungen schließlich doch noch auf Gigabit Ethernet 1000Base-T einigen. Es erlaubt Gigabit Ethernet Übertragungen via Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5 bis zu einer Entfernung von 100 Metern. Bereits zu diesem Zeitpunkt war aber klar, dass die nächste Geschwindigkeitsstufe nur noch unter Nutzung von Glasfaser erreicht werden konnte und sollte. Dementsprechend erlaubt 10-Gigabit Ethernet ausschließlich optische Punkt-zu-Punkt-Verbindungen innerhalb von sternförmigen Netztopologien.

Schon bei der Standardisierung von Gigabit Ethernet hatte sich zudem gezeigt, dass die Nutzung vorhandener Kabel im  Gigabit Ethernet -Bereich ein Muss für den kommerziellen Erfolg eines Netzwerk-Standards ist. In noch viel stärkerem Maß gilt dies für die  WAN-Verkabelung, die ja meist im öffentlichen Bereich verlegt ist. Das hat zur Folge, dass Gigabit Ethernet Erweiterungen oder Anpassungen mit hohen Kosten verbunden wären. Gigabit Ethernet definiert daher nicht weniger als sieben mögliche physische Schnittstellen für existierende LAN- und WAN-Verkabelungstypen.

Gigabit Ethernet medienunabhängige Schnittstelle

Die Vielzahl der möglichen physischen Schnittstellen für Gigabit Ethernet hat vor allem in Hinsicht auf die aktiven Netzwerkkomponenten Konsequenzen: Medienunabhängige Interfaces des Gigabit Ethernet gewinnen sowohl für Hersteller als auch Anwender erneut an Bedeutung.

Ursprünglich waren solche Gigabit Ethernet Interfaces bereits in den ersten Gigabit Ethernet -Standards vorgesehen, um eine flexible und kostengünstige Ankopplung der entsprechenden physikalischen Schnittstellen zu erlauben. Die so genannten Attachment Unit Interfaces (AUI) für 10-MBit/s-Gigabit Ethernet beziehungsweise Media Independent Interfaces (MII) für Fast Ethernet finden heute jedoch kaum noch Verwendung.

Mit Ausnahme der  LAN-LAN-Kopplung, bei der auf Grund der größeren Übertragungsdistanzen meist Glasfaser als Übertragungsmedium dient, hat sich allgemein das Twisted-Pair-Interface RJ45 für Gigabit Ethernet durchgesetzt. Entsprechend wurden Modularität und Flexibilität lange Zeit als nicht mehr notwendig angesehen. Dies dürfte sich mit der Einführung von Gigabit Ethernet wieder ändern.

Gigabit Ethernet Vollduplex als Standard

Der ursprüngliche Gigabit Ethernet -Standard IEEE 802.3 sieht als physisches Übertragungsmedium eine Bustopologie über Koaxialkabel vor. Dabei steht das physikalische Medium allen Gigabit Ethernet Kommunikationspartnern gleichzeitig zur Verfügung (shared medium). Das beschränkt die Gigabit Ethernet Kommunikation auf den Halbduplex-Modus.

Die Einführung des Twisted-Pair-Kabels als Gigabit Ethernet Übertragungsmedium erlaubte dann jedoch eine physikalische Trennung von Hin- und Rückkanal und damit eine gleichzeitige Kommunikation in beiden Richtungen (Vollduplex). Besonders bei der Verbindung zwischen aktiven Gigabit Ethernet Knoten wie Bridges und Switches bringt sie deutliche Vorteile. Die Gigabit Ethernet Verbindungsgeschwindigkeit von 10 GBit/s erscheint momentan nur zwischen aktiven Komponenten sinnvoll. Deshalb und durch die ausschließliche Übertragung via Glasfaser wird bei Gigabit Ethernet der Vollduplex-Modus zur Pflicht.

Schon bei der Einführung von Gigabit Ethernet  zeigte sich, dass der Halbduplex-Modus in der Praxis keine Rolle spielt. Gigabit Ethernet könnte sich zwar mittelfristig im Zuge einer Vernetzung mit Gigabit-to-the-Desktop noch ändern. Für Gigabit Ethernet 10-GBit/s-Systeme erscheint ein solches Szenario jedoch aus heutiger Sicht äußerst unwahrscheinlich. Damit markiert Gigabit Ethernet das Ende der althergebrachten Ethernet-Kollisionsdomänen und deren Medienarbitrierung, die unter dem Kürzel  CDMA/CD berühmt-berüchtigt geworden ist.

Gigabit Ethernet IEEE: Arbeitsweise

Die Entwicklung des Gigabit Ethernet-Standards erfolgt im Rahmen der Standards Association (SA) des US-amerikanischen Berufsverbands der Elektrotechnik- und Elektronik-Ingenieure und folgt dabei einem definierten Ablauf.

Nach dem Zusammenschluss von Gigabit Ethernet Sponsoren und der formalen Gründung einer Studien- sowie einer Arbeitsgruppe  beginnt eine Frist von vier Jahren. Innerhalb dieser Zeitspanne muss der Gigabit Ethernet Standard verabschiedet sein. Hierzu wird in der Regel eine "task force" ins Leben gerufen, die den Gigabit Ethernet Standard im Detail ausarbeitet.

Über diesen Gigabit Ethernet Entwurf stimmt zunächst die Arbeitsgruppe ab, anschließend wird er der Gruppe von Sponsoren vorgelegt .Bei einer Wahlbeteiligung von mehr als 75 Prozent der Gigabit Ethernet Sponsoren und einer Zustimmungsquote von ebenfalls 75 Prozent gilt der Standard als formal verabschiedet und wird veröffentlicht.