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20 Jahre Gigabit-Ethernet

Wer heute LAN kauft, kauft Gigabit-Ethernet, das am 25. Juni 1998 standardisiert wurde – für Glasfasern.

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20 Jahre Gigabit-Ethernet
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Vor 20 Jahren erschien der erste IEEE-Standard für Vernetzung mit 1000 Megabit pro Sekunde über Glasfasern, aber inzwischen ist das Hauptmedium für Gigabit-Ethernet das Kupferkabel. So gilt es, beim Gerätekauf kein Fast Ethernet zu erwischen, das gerade mal 100 MBit/s transportiert. Das geht heute kaum noch als schnell ("fast") durch. Es genügt allenfalls für Geräte wie Streaming-Boxen oder Smart-TVs, die auch bei 4K-Videos selten wesentlich mehr als 20 MBit/s benötigen.

Selbst bei Routern für den Hausgebrauch ist diese Unterscheidung zu finden: Während beispielsweise eine Fritzbox 7490 fürs interne Netz (LAN) vier Gigabit-Ports hat, muss eine Fritzbox 7430 mit Fast Ethernet auskommen. AVM nennt das eine Gigabit-LAN und das andere einfach LAN. Das langsame "schnelle" Ethernet ist zwar flotter als die meisten VDSL-Internetanschlüsse, aber Super-Vectoring mit bis zu 250 MBit/s im Downstream ist schon im Anrollen. Damit ist Fast Ethernet ebenso überfordert wie mit 200 MBit/s schnellem Internet per TV-Kabel oder zügigem Dateikopieren zwischen PCs und Netzwerkspeichern (NAS). Kurzum: Fast Ethernet ist das Auslaufmodell, Gigabit-Ethernet die Gegenwart.

Gigabit-Ethernet-Anfänge (4 Bilder)

Gigabit-Switch anno 1998: Beim Black Diamond von Extreme Networks waren damals pro optischem Gigabit-Port rund 2200 US-Dollar fällig, seinerzeit knapp 3900 DM. Bei einer Inflationsrate von 2 % wären das heute fast 3000 Euro.
(Bild: c't 20/1998 )

Gigabit-Ethernet entstand in der rasanten Entwicklung der Vernetzungstechnik in den 1990er Jahren. Der erste Standard 802.3z wurde von der IEEE im Juni 1998 – nur drei Jahre nach Fast Ethernet – verabschiedet und erforderte eine Glasfaserverbindung. Es wird auch als 1000Base-X bezeichnet, wobei das X für eine ganze Reihe unterschiedlicher optischer Übertragungstechniken steht.

Nur ein Jahr später erschien der IEEE-Standard 802.3ab, besser bekannt als 1000Base-T. Er ermöglichte Gigabit-Ethernet über die maximale Segmentlänge von 100 Metern auf Cat-5e- oder Cat-6-Leitungen. Mitte 2000 brachte Apple mit dem Power Mac G4 und dem PowerBook G4 die ersten Desktop-Computer mit Gigabit-Ethernet heraus. Mittlerweile steckt Gigabit-Ethernet in allen Desktop-Rechnern. Bei Notebooks muss man einen LAN-Port heute aber suchen, denn bei den mobilen Geräten hat schnelles 11ac-WLAN das Kabel verdrängt, auch wenn es in der Alltagspraxis längst nicht so flott ist wie Gigabit-Ethernet.

Für Gigabit-LAN-Backbones in Firmen oder auf einem Campus hat sich die optische Vernetzung auf Mono/Single-Mode-Fasern (SMF) oder Multimode-Fasern (MMF) durchgesetzt. MMF überbrücken Distanzen bis einige hundert Meter, SMF schaffen dagegen bis zu 120 Kilometer.

Im Netzverteiler (Switch) setzen Medienkonverter das Signal zwischen Licht und Elektrik um. Bei Gigabit-Ethernet-Switches haben sich fingerkleine SFP-Transceiver (Small form-factor pluggable) durchgesetzt, die in einen Slot gesteckt werden. Sie haben wegen ihrer kompakten Bauform Gigabit Interface Converter (GBIC) abgelöst. Je nach Glasfaserart, Lichtwellenlängen und Leitungslänge steht vor dem X in 1000Base-X ein weiterer Buchstabe: SX etwa bedeutet Multimode mit 850 nm Wellenlänge bis 550 Meter, LX meint Monomode mit 1310 nm bis 10 km oder EX steht für Monomode mit 1550 nm bis 120 km.

Die Glasfaser-Evolution hat schon lange die 20 Jahre alte Gigabit-Marke hinter sich gelassen: Wo ein SFP-Transceiver fürs LAN durch die zehnmal so schnelle SFP+-Variante ersetzt werden kann, ist typischerweise 10GBase-SR zu finden. Auf Weitverkehrsstrecken (WAN, Wide Area Network) sind schon seit vielen Jahren 100 GBit/s und gar 400 GBit/s pro Wellenlänge üblich. Da jede Wellenlänge oder Farbe einen eigenen Übertragungskanal darstellt, addieren sich die Einzelraten beim DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) auf eine Summendatenrate von weit über 10.000 Gigabit/s.

Doch zurück zum Kupfer: Aus der existierenden Cat-5e-Verkabelung in Firmen und Heimen lässt sich inzwischen weit mehr als 1 GBit/s herauskitzeln. Aktuell kommen die ersten USB-Ethernetadapter nach NBase-T auf den Markt. Sie schicken bis zu 5 GBit/s über 100 m lange Cat-5e-Kabel. NBase-T erschien erst 2014 und wurde schon 2016 standardisiert. Es steckt auf aktuellen Serverboards oder in Ethernet-Switches für den Firmengebrauch, selbst in Netzwerkspeichern soll es in den kommenden Monaten erscheinen.

Mit den NBase-T-Datenraten ist das Kupferkabel noch nicht ausgereizt. Schon 2006 wurde 10GBase-T als Standard ratifiziert, für Link-Längen bis zu 55 m über Class E/Cat 6-Kabel und 100 m über Class Ea/Cat 6a oder Cat-7-Leitungen. NBase-T hat gegenüber dem früheren 10GBase-T den großen Vorteil, dass auch PoE (Power over Ethernet) dafür spezifiziert ist. Damit können schnelle WLAN-Access-Points (IEEE 802.11ac/802.11ax) Energie über das Ethernet-Kabel beziehen. Solche WLAN-Basen kommen mit mehreren Funkmodulen nämlich auf eine höhere Summendatenrate, als Gigabit-Ethernet weiterleiten könnte.

Zwar hat die Glasfaser bei der maximalen Datenrate die Nase weit vorn, doch bei der Vernetzung innerhalb von Wohnungen und Firmen wird das leichter handhabbare Kupferkabel für die allermeisten Geräte noch lange ausreichen. Dank des optionalen PoE-Energietransports kann die Glasfaser es bei WLAN-Basen ohnehin kaum ersetzen. (Volker Weber) / (vowe)

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