100-Mbit/s-Ethernet

Beim Übergang von 10- auf 100-MBit-Ethernet (Fast Ethernet) wurde die Signalisierungsebene weiter unterteilt, um auf eine klarere Definition dessen zu kommen, was den PHY (die physikalische Schicht, OSI-Schicht 1) vom MAC trennt. Gab es bei 10-MBit-Ethernet PLS (Physical Layer Signaling, Manchester-Codierung, identisch für alle 10 MBit/s-Standards) und PMA (Physical Medium Attachment, Coaxial-, Twisted-Pair- und optische Anbindungen), sind es bei Fast Ethernet nunmehr PCS (Physical Coding Sublayer) mit PMA sowie PMD (Physical Medium Dependent). PCS, PMA und PMD bilden gemeinsam die physikalische Schicht. Es wurden drei verschiedene PCS-PMA-Kombinationen entworfen, von denen jene für 100BASE-T4 und 100BASE-T2 (IEEE 802.3 Clauses 23 und 32) aber nie wirtschaftliche Bedeutung erlangen konnten.

Durchgesetzt hat sich einzig 100BASE-TX (IEEE 802.3 Clause 24) für Twisted-Pair-Kabel und Glasfasern, welches statt der Manchesterkodierung den effizienteren 4B5B-Code einsetzt. Dieser ist zwar nicht gleichspannungsfrei, aber ermöglicht eine Taktrückgewinnung aus dem Signal und die Symbolrate liegt mit 125 MBaud nur geringfügig über der Datenrate selbst. Da es hier keine physikalischen Busse, sondern nur mehr Punkt-zu-Punkt-Verbindungen gibt, wurde eine kontinuierliche Übertragung favorisiert, die die aufwändigen Einschwingvorgänge des Empfängers auf die Hochfahrphase des Segments beschränkt. Ein Scrambling-Verfahren sorgt für ein (statistisch) gleichmäßiges Frequenzspektrum unabhängig von der Leitungsauslastung. Die verwendeten Leitungscodeworte garantieren eine für die Bitsynchronisation beim Empfänger ausreichende minimale Häufigkeit von Leitungszustandswechseln. Kupfer

Allgemeine Bezeichnung für die drei 100-Mbit/s-Ethernetstandards über Twisted-Pair-Kabel: 100BASE-TX, 100BASE-T4 und 100BASE-T2 (Verkabelung nach TIA-568A/B). Die maximale Länge eines Segments beträgt wie bei 10BASE-T 100 Meter. Die Steckverbindungen sind als 8P8C-Modularstecker und -buchsen ausgeführt und werden häufig mit RJ-45 bezeichnet.

100 Mbit/s Ethernet über Category-3-Kabel (wie es in 10BASE-T-Installationen benutzt wird). Verwendet alle vier Adernpaare des Kabels. Es ist inzwischen obsolet, da Category-5-Verkabelung heute die Norm darstellt. Es ist darüber hinaus auf Halbduplex-Übertragung beschränkt.

Es existieren keine Produkte, die grundsätzliche Technik lebt aber in 1000BASE-T weiter und ist dort sehr erfolgreich. 100BASE-T2 bietet 100 Mbit/s Datenrate über Cat-3-Kabel. Es unterstützt den Vollduplexmodus und benutzt nur zwei Adernpaare. Es ist damit funktionell äquivalent zu 100BASE-TX, unterstützt aber ältere Kabelinstallationen.

Benutzt wie 10BASE-T je ein verdrilltes Adernpaar pro Richtung, benötigt allerdings mindestens ungeschirmte Cat-5-Kabel.

Die Verwendung herkömmlicher Telefonkabel ist bei eingeschränkter Reichweite möglich [8]. Entscheidend hierbei ist die richtige Zuordnung der beiden Ethernet-Paare zu einem verdrillten Paar des Telefonkabels. Ist das Telefonkabel als Sternvierer verseilt, bilden die gegenüberliegenden Adern jeweils ein Paar.

Auf dem 100-Mbit/s-Markt ist 100BASE-TX heute die Standard-Ethernet-Implementation. 100BASE-TX verwendet zur Bandbreitenhalbierung auf PMD-Ebene die Kodierung MLT-3. Dabei werden nicht nur zwei Zustände (positive oder negative Differenzspannung) auf dem Adernpaar unterschieden, es kommt ein dritter Zustand (keine Differenzspannung) dazu (ternärer Code). Damit wird der Datenstrom mit einer Symbolrate von 125 MBaud innerhalb einer Bandbreite von 31,25 MHz übertragen.

Während der 4B5B-Code ausreichend viele Signalwechsel für die Bitsynchronisation beim Empfänger garantiert, kann MLT-3 zur benötigten Gleichspannungsfreiheit nichts beitragen. Als „Killer Packets“ bekannte Übertragungsmuster können dabei das Scrambling kompensieren und dem Übertragungsmuster eine signifikante Gleichspannung überlagern (baseline wander), die die Abtastung erschwert und zu einem Verbindungsabbruch der Endgeräte führt. Um gegen solche Angriffe immun zu sein, implementieren die PHY-Bausteine der Netzwerkkarten daher eine Gleichspannungskompensation.

100 Mbit/s Ethernet über Multimode-Glasfaser. Maximale Segmentlänge: 400 Meter, mit Repeatern: 2000 Meter über Multi-Mode-Kabel. Der gescrambelte 4B5B-Datenstrom wird direkt über einen optischen Lichtmodulator gesendet und in gleicher Weise empfangen, hierfür wird ein Faserpaar verwendet. Es wird eine Wellenlänge von 1300 nm verwendet, daher ist es nicht mit 10BASE-FL (10 MBit/s über Glasfaser) kompatibel, welches eine Wellenlänge von 850 nm benutzt).

Günstigere Alternative zu 100BASE-FX, da eine Wellenlänge von 850nm verwendet wird; die Bauteile hierfür sind günstiger. Maximale Segmentlänge: 550 Meter über Multi-Mode-Kabel. Durch die verwendete Wellenlänge abwärtskompatibel zu 10BASE-FL. Es wird ein Fasernpaar benötigt.

Im Gegensatz zu 100BASE-FX, 100BASE-SX und 100BASE-LX10 wird hier über eine einzelne Single-Mode-Glasfaser übertragen. Hierfür wird ein Splitter benötigt, welcher die zu sendenden/empfangenden Daten auf die Wellenlängen 1310 und 1550 nm aufteilt. Dieser Standard erzielt Reichweiten von 10, 20 oder 40 km.

Fast-Ethernet über ein Single-Mode Faserpaar. Wellenlänge: 1300 nm, Segmentlänge: 10 km