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Ethernet: Abschied von der Zehner-Regel

Bisher verzehnfachte sich alle paar Jahre die Datenrate von Ethernet auf Kupferkabeln: Auf 10 folgten 100, 1000 und 10000 MBit/s. Wegen der nächsten WLAN-Generation werden aber Zwischenstufen auch für die Gebäudeverkabelung interessant.

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Mit der WLAN-Evolutionsstufe IEEE 802.11ac Wave 2 verdoppelt sich die Datenrate auf dem Medium: Bei 3-Stream-MIMO transportiert Wave 2 mit einem doppelt breiten Funkkanal (160 statt 80 MHz) maximal 2600 statt 1300 MBit/s brutto. Die noch seltenen 4-Stream-Access-Points kämen so von 1733 auf 3467 oder gerundet 3500 MBit/s brutto. Doch schon die 3-Stream-Variante würde die heute übliche Gigabit-Ethernet-Verkabelung überfordern, weil unter günstigen Umständen (gute Funkverbindung, keine Störung durch Nachbarnetze, mehrere parallele TCP-Datenströme) netto bis zu 1500 MBit/s zu erwarten sind. Gigabit-Ethernet (GE, 1000BaseT) schafft aber nur 940 MBit/s netto.

Dadurch stehen die Access-Point-Hersteller vor einem Dilemma: Entweder rüsten sie ihre Geräte mit zwei GE-Ports aus (Link Aggregation) oder sie implantieren 10-Gigabit-Ethernet (10GBaseT). Beides ist zwar technisch machbar, hat aber eigene Nachteile: Zwei GE-Schnittstellen bedingen zwei Kabel. Dort, wo heute APs aufgestellt sind, liegt in der Regel aber nur eines. In zusätzliche Verkabelung werden WLAN-Aufrüster aber wohl kaum investieren wollen.

10GBaseT erscheint deshalb als der sinnvollere Weg. Doch die Chips dafür sind zum Ersten noch vergleichsweise teuer und zum Zweiten deutlich energiehungriger als 1000BaseT. Zum Dritten setzt 10GBaseT für zuverlässigen Betrieb eine CAT6a-Verkabelung voraus, wenngleich es in der Praxis bei moderaten Kabellängen auch mit CAT5e funktioniert. Das größte Hemmnis ist aber, dass die für WLAN-Basen wichtige Energieversorgung übers Ethernet-Kabel (PoE) bei 10GBaseT erst noch standardisiert werden muss. Die kommende Norm IEEE 802.3bt (Four Pair Power over Ethernet, kurz 4PPoE) soll dann auch die verfügbare Leistung von 25 auf mindestens 75 Watt verdreifachen.

Aquantias AQRx05-Chips besitzen ein, zwei oder vier Ethernet-Ports, die von 100 MBit/s bis 10 GBit/s funktionieren. Ihre proprietären Stufen 2,5 und 5 GBit/s sollen auch über herkömmliche CAT5e-Twisted-Pair-Kabel bis 100 Meter stabil laufen.

(Bild: Aquantia )

In die Lücke zwischen Datenrate und Energie will der Chiphersteller Aquantia mit seiner jüngst erschienenen Bausteinfamilie AQRx05 springen. Die Chips beherrschen nicht nur die üblichen Ethernet-Geschwindigkeiten zwischen 100 MBit/s und 10 GBit/s: Die proprietären Zwischenstufen 2,5 und 5 GBit/s des AQrate-PHY funktionieren laut Aquantia auch über 100 Meter herkömmlicher CAT5e-Verkabelung. Außerdem sollen die Bausteine Energy Efficient Ethernet (EEE), hochauflösende Zeitsynchronisation (IEEE 1588v2), Verschlüsselung auf MAC-Ebene (MACSec) und proprietäres PoE bis 60 Watt unterstützen.

Der 5-GBit/s-Zwischenschritt dürfte auch die Energiebilanz verbessern: 10GBaseT braucht abhängig von der Kabellänge typischerweise zwischen 1 und 3 Watt, während 1000BaseT bei 0,2 bis 0,5 Watt liegt. 5GBaseT könnte mit geschätzten 0,5 bis 1 Watt effizienter als 10GBaseT sein. Leider schweigt sich Aquantia zum Energiebedarf seiner Ports aus.

Weil man auch am anderen Ende des 5GBaseT-Links einen AQrate-PHY braucht, bietet Aquantia 4-Port-Modelle für Switches an. 5-GBit/s-fähige APs und Switches dürften frühestens 2015 erscheinen. Die proprietäre Technik wird jedenfalls noch für geraume Zeit ihre Sonderstellung behalten: Das IEEE will erst im November darüber diskutieren, ob dazu ein Standard geschaffen werden soll (Next Generation Enterprise Access BASE-T PHY). (ea)