Definition

Gigabit Ethernet (Gbit Ethernet, GbE)

Gigabit Ethernet (GbE), eine Übertragungstechnologie, die auf dem Ethernet-Rahmenformat und -protokoll basiert, wird in lokalen Netzwerken (LANs) verwendet. Es bietet eine Datenrate von 1 Milliarde Bits pro Sekunde oder 1 Gigabit (Gb/s). Gigabit-Ethernet ist in der Norm IEEE 802.3 des Institute of Electrical and Electronics Engineers definiert und wird derzeit als Backbone in vielen Unternehmensnetzwerken eingesetzt.

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

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

Neuere Standards wie 10 GbE, ein Netzwerkstandard, der zehnmal schneller ist als Gigabit Ethernet, ist ebenfalls verfügbar. Heute stehen Rechenzentren und Unternehmen eine Vielzahl von Optionen für Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeiten zur Verfügung, darunter 10 GbE, 20 GbE, 40 GbE und 100 GbE für Core-Switching.

Wie Gigabit Ethernet funktioniert

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

Gigabit-Ethernet verwendet die gleiche 802.3-Rahmenstruktur wie Standard-Ethernet. Es unterstützt Geschwindigkeiten von 1 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) mit Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect (CSMA/CD). CSMA/CD behandelt Übertragungen, nachdem eine Kollision aufgetreten ist. Die Übertragungsrate kann dazu führen, dass sich Datenpakete überschneiden, 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 übertragen. Glasfaserkabel werden für Langstreckenübertragungen von mehr als 300 Metern (m) benötigt. Herkömmliche Ethernet-Kabel können jedoch Daten mit Gigabit-Geschwindigkeiten über kürzere Entfernungen übertragen - insbesondere Cat5e-Kabel oder höher oder der 1000Base-T-Verkabelungsstandard und höher. Cat5e-Kabel bestehen zum Beispiel aus vier Paaren von acht verdrillten Adern in einem Kabel.

Arten von Gigabit Ethernet

Gigabit-Ethernet wird in verschiedenen Standards für die physische Schicht der Verkabelung implementiert, darunter die folgenden:

  • 1000Base-CX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 25 m verwendet wird, verwendet entweder symmetrische Twinaxial-Kabel oder geschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP).
  • 1000Base-SX. Bei diesem Standard, der für Verbindungen bis zu 220 m verwendet wird, werden Glasfaserkabel für kurzwellige Übertragungen eingesetzt.
  • 1000Base-LX. Bei diesem Standard, der für Verbindungen bis zu einer maximalen Entfernung von 5 Kilometern (km) verwendet wird, werden Glasfaserkabel eingesetzt.
  • 1000Base-T. Bei diesem Standard, der für Verbindungen bis zu 100 m verwendet wird, kommen ungeschirmte Twisted-Pair-Kupferkabel (UTP) mit Cat5, Cat5e, Cat6 und Cat7 zum Einsatz.
  • 1000BASE-T1. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 15 m verwendet wird, verwendet STP-Kupferkabel.
  • 1000BASE-TX. Dieser Standard, der 1000Base-T ähnelt, wird für Verbindungen bis zu 100 m verwendet. Er verwendet UTP-Kupferkabel. Dieser Standard findet jedoch aufgrund seiner Kosten und der Anforderungen an Cat6- und Cat7-Kabel keine große Anerkennung.
  • 1000BASE-KX. Dieser Standard, der für Verbindungen bis zu 1 m verwendet wird, verwendet UTP-Kabel.
Abbildung 1: Die verschiedenen Versionen im Überblick.
Abbildung 1: Die verschiedenen Versionen im Überblick.

Vorteile von Gigabit Ethernet

Gigabit-Ethernet bietet die folgenden Vorteile:

  • Verlässlichkeit. Die in einigen Gigabit-Internetangeboten verwendeten Glasfaserkabel sind haltbarer und zuverlässiger als herkömmliche Kupferkabel.
  • Eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Gbit/s sollte für die meisten heutigen Online-Anwendungen mehr als ausreichend sein.
  • Geringere Latenz. Die reduzierten Latenzzeiten liegen zwischen 5 Millisekunden und 20 ms.
  • Übertragung oder Streaming von Videodaten. Gigabit-Ethernet kann 4K-Inhalte mit einer hohen Bildrate reibungslos übertragen.
  • Unterstützung für mehrere Benutzer. High-Speed-Internet kann in mehrere Aufgaben aufgeteilt werden, um mehrere Geräte zu unterstützen.
Abbildung 2: Die Entwicklung des Gigabit-Ethernet-Standards.
Abbildung 2: Die Entwicklung des Gigabit-Ethernet-Standards.

Geschichte

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

  • Im Jahr 1995 wurde Fast Ethernet eingeführt und blieb als Standard drei Jahre lang die schnellste Version von Ethernet. Fast Ethernet wurde für die Übertragung von Daten mit einer Geschwindigkeit von 100 Mbit/s entwickelt.
  • 1998, drei Jahre nach der Einführung von Fast Ethernet, wurde Gigabit Ethernet von der IEEE eingeführt, um Fast Ethernet zu ersetzen. Es bot eine Datenrate von 1 Gb und erforderte zunächst die Verwendung von Glasfaserkabeln.
  • Im Jahr 1999 wurde ein neuer Standard verabschiedet, der die Verwendung von UTP-Kabeln der Kategorien Cat5, Cat5e oder Cat6 ermöglichte. Dies wurde 1000Base-T genannt.
  • 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 Link-Aggregation zu unterstützen.
  • Im Jahr 2013 veröffentlichte das IEEE die Ergebnisse einer Ethernet Study Group für einen 400 GbE-Standard.
  • Im Jahr 2017 ratifizierte die IEEE 200 GbE und 400 GbE, die zwei- beziehungsweise viermal schneller sind als 100 GbE.
  • Die Technologie-Roadmap der Ethernet Alliance geht davon aus, dass Ethernet-Geschwindigkeiten von 800 Gbps bis 1,6 Terabit pro Sekunde zwischen 2023 und 2025 zu einem IEEE-Standard werden.
Diese Definition wurde zuletzt im März 2022 aktualisiert

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