Gigabit Ethernet (GbE)

Was ist Gigabit Ethernet (GbE)?

Gigabit Ethernet (GbE), eine Übertragungstechnologie, die auf dem Ethernet-Frame-Format und -Protokoll basiert, das in lokalen Netzwerken (LANs) verwendet wird, bietet eine Datenrate von 1 Milliarde Bits pro Sekunde oder 1 Gigabit (Gb). Gigabit Ethernet ist im 802.3-Standard des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) definiert und wird derzeit als Backbone in vielen Unternehmensnetzwerken eingesetzt.

Gigabit Ethernet verbindet Computer und Server in lokalen Netzwerken. Die Verbesserungen bei der Datenübertragungsgeschwindigkeit und der Verkabelung haben viele Unternehmen dazu veranlasst, Fast Ethernet durch Gigabit Ethernet für kabelgebundene lokale Netzwerke zu ersetzen.

Gigabit Ethernet wird über Glasfaser oder Kupferdraht übertragen. Bestehende Ethernet LANs mit 10 Megabit pro Sekunde und 100 Mbit/s Karten können in ein Gigabit Ethernet Backbone eingespeist werden.

Neuere Standards wie 10 GbE, ein Netzwerkstandard, der 10-mal schneller ist als Gigabit Ethernet, zeichnen sich ebenfalls ab. Rechenzentren und Unternehmen verfügen heute über eine Vielzahl von Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeiten, darunter 10 GbE, 20 GbE, 40 GbE und 100 GbE für das Core-Switching.

Funktionsweise von Gigabit Ethernet

Gigabit-Ethernet-Netzwerke können als Halbduplex-Netzwerke für gemeinsam genutzte Medien oder als Ethernet-Switches mit einem geschalteten Vollduplex-Netzwerk fungieren.

Gigabit Ethernet verwendet die gleiche 802.3ac-Struktur wie Standard-Ethernet. Es unterstützt Geschwindigkeiten von 1 GB pro Sekunde (Gbps) mit Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect (CSMA / CD). CSMA / CD verarbeitet Übertragungen nach einer Kollision. Die Übertragungsrate kann dazu führen, dass sich Datenpakete schneiden, wenn zwei Geräte im selben Ethernet-Netzwerk versuchen, gleichzeitig Daten zu übertragen. CSMA/CD erkennt und verwirft kollidierte Datenpakete.

Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeiten werden entweder über Kupfer- oder Glasfaserkabel bereitgestellt. Glasfaserkabel werden für Langstreckenübertragungen von mehr als 300 Metern (m) benötigt. Herkömmliche Ethernet-Kabel können jedoch Daten mit Gigabit-Geschwindigkeit über kürzere Entfernungen übertragen – insbesondere Cat5e-Kabel oder höher oder der 1000Base-T-Verkabelungsstandard und höher. Das Cat5e-Kabel besteht beispielsweise aus vier Paaren von acht verdrillten Drähten in einem Kabel.

Arten von Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet ist implementiert in verschiedenen verkabelung physikalische schicht standards, einschließlich die folgenden:

• 1000Base-CX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 25 m verwendet wird, verwendet entweder eine symmetrische Twinaxial-Verkabelung oder eine geschirmte Twisted-Pair-Verkabelung (STP).
• 1000Base-SX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 220 m verwendet wird, verwendet Glasfaserkabel für kurzwellige Übertragungen.
• 1000Base-LX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu einer maximalen Entfernung von 5 Kilometern (km) verwendet wird, verwendet Glasfaserkabel.
• 1000Base-T. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 100 m verwendet wird, verwendet ungeschirmte Twisted-Pair-Kupferkabel (UTP) mit Cat5, Cat5e, Cat6 und Cat7.
• 1000 BASIS-T1. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 15 m verwendet wird, verwendet STP-Kupferkabel.
• 1000 BASIS-TX. Dieser Standard, der 1000Base-T ähnelt, wird für Verbindungen bis zu 100 m verwendet und verwendet UTP-Kupferkabel. Dieser Standard wird jedoch aufgrund seiner Kosten und Cat6- und Cat7-Kabelanforderungen nicht sehr anerkannt.
• 1000BASE-KX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 1 m verwendet wird, verwendet UTP-Kabel.

Vorteile von Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet bietet die folgenden Vorteile:

• Zuverlässigkeit. Glasfaserkabel, die in einigen Gigabit-Internetangeboten verwendet werden, sind langlebiger und zuverlässiger als herkömmliche Kupferkabel.
• Geschwindigkeit. Eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Gbit/s sollte heute für die meisten Online-Anwendungen mehr als ausreichend sein.
• Weniger Latenz. Reduzierte Latenzraten reichen von 5 Millisekunden bis 20 ms.
• Übertragen oder Streamen von Videodaten. Gigabit Ethernet kann problemlos 4K-Inhalte mit einer hohen Bildrate streamen.
• Mehrbenutzer-Unterstützung. Highspeed-Internet kann in mehrere Aufgaben aufgeteilt werden, um mehrere Geräte zu unterstützen.

Geschichte

Ethernet wurde 1973 als eine der am weitesten verbreiteten LAN-Technologien eingeführt und hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt:

• 1995 wurde Fast Ethernet eingeführt und blieb als Standard drei Jahre lang die schnellste Version von Ethernet. Fast Ethernet wurde entwickelt, um Datenverkehr mit einer Geschwindigkeit von 100 Mbit / s zu übertragen.
• 1998, drei Jahre nach der Einführung von Fast Ethernet, wurde Gigabit Ethernet von IEEE eingeführt, um Fast Ethernet zu ersetzen. Es bot eine Datenrate von 1 Gb und erforderte zunächst die Verwendung von Glasfaserkabeln.
• 1999 wurde ein neuer Standard verabschiedet, der die Verwendung von UTP Cat5-, Cat5e- oder Cat6-Kabeln ermöglichte. Dies wurde 1000Base-T.
• Im Jahr 2002 wurde 10 GbE eingeführt.
• Im Jahr 2004 wurden die Standards 1000BASE-LX10 und 1000BASE-BX10 hinzugefügt.
• Im Jahr 2010 wurde ein Standard für 40 GbE und 100 GbE eingeführt, um Endpunkt- und Linkaggregation zu unterstützen.
• Im Jahr 2013 veröffentlichte IEEE Ergebnisse einer Ethernet-Studiengruppe für einen 400-GbE-Standard.
• Im Jahr 2017 ratifizierte IEEE 200 GbE und 400 GbE, die zwei- bzw. viermal schneller sind als 100 GbE.
• Die Technology Roadmap der Ethernet Alliance erwartet, dass Ethernet-Geschwindigkeiten von 800 Gbit / s bis 1,6 Terabit pro Sekunde zwischen 2023 und 2025 zum IEEE-Standard werden.

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