Gigabit-Ethernet Technologie und Lösungen

Jeder Netzwerkverwalter kennt das: Benutzer beschweren sich über lange Reaktionszeiten. Bei Messungen zeigt sich, dass ein Server mit einer großen Anzahl von Transaktionen die Bandbreite innerhalb einer Netzwerkdomäne fast ganz allein belegt. Immer häufiger stellen Firmen ihre Netzwerke deshalb auf Gigabit-Ethernet-Technologie um.

Gigabit-Ethernet wurde auf den Normen für 100-Mbit/s-Fast-Ethernet entwickelt. Im Juni 1999, normierte das IEEE mit IEEE 802.3 Gigabit-Ethernet über Kupferkabel (1000BASE-T), was Gigabit-Übertragungsgeschwindigkeit mit Kat.-5e Kabeln ermöglicht.

1000Base-T, IEEE 802.3ab - 1 Gbit/s über Kupferkabel ab Cat 5e-Kabel. Die maximale Länge eines Segments beträgt 100 Meter. Nutzung aller 4 Doppeladern in beide Richtungen. Vollduplexbetrieb.

1000Base-SX, IEEE 802.3z, - 1 Gbit/s über Multimode-Glasfaserkabel. Entfernung von 200 m bis 550 m. Nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit Full-Duplex. Wellenlänge: 850 nm (Infrarot).

1000BaseLX IEEE 802.3z, - 1 Gbit/s über Singlemode-Glasfaserkabel oder Multimode-Glasfaserkabel. Singlemode-Entfernung: 10 km, Multimode: 550 m. Wellenlänge: 1350 nm.

1000Base-CX Vorgänger von 1000Base-T mit STP-Kabel und maximaler Kabellänge von 25 m. Impedanz 150 Ohm. RJ45-Stecker.

Eine Aufrüstung auf Gigabit-Ethernet über Kupferkabel ist eine ideale Option bei begrenzten Budgets, da eine Leistungssteigerung unter Einsatz der bereits vorhandenen Verkabelung erzielt werden kann. Im Normalfall wird die Netzwerkinfrastruktur einfach der höheren Übertragungsgeschwindigkeit angepasst. Die Unterbrechungen im Netzwerkbetrieb sind auf ein Minimum beschränkt. Außerdem bietet Gigabit-Ethernet über Kupferkabel bezüglich der Kosten pro Mbit/s die wirtschaftlichste Verkabelung.

Gigabit-Ethernet ist auch deshalb eine gute Wahl, weil es QoS-Funktionen (Dienstgüte) unterstützt, die zur Vermeidung von Latenzproblemen bei gleichzeitiger Sprach-, Video- und Datenübertragung in Netzwerken der nächsten Generation immer wichtiger werden. Gigabit-Ethernet unterstützt die vorhandenen Techniken für die Verwaltung des Datenverkehrs, die eine Festlegung der Dienstgüte bei Ethernet ermöglichen, z. B. die Priorisierung nach IEEE 802.1p und das Multi-Protocol-Label-Switching (MPLS).

Vorteile von Gigabit-Ethernet

Gigabit-Ethernet ist 10-mal so schnell wie Fast Ethernet (100 Mbit/s). Prinzipielle Vorteile von Gigabit-Ethernet sind:

Höhere Bandbreite für höhere Netzwerkleistung und die Beseitigung von Engpässen
Vollduplex-Fähigkeit ermöglicht praktisch doppelte effektive Bandbreite
Bandbreitenbündelung für mehrere Gigabit/s mit Gigabit-Server-Adaptern und -Switches
Dienstgütemerkmale (QoS) für die Beseitigung von Störungen bei der Video- und Audioübertragung
Niedrige Anschaffungs- und Betriebskosten
Volle Kompatibilität mit der großen Zahl installierter Ethernet- und Fast-Ethernet-Knoten
Schnelle Übertragung großer Datenmengen im Netzwerk

Höhere Anforderungen an Server

Viele Anschaffungen zur Steigerung der LAN-Leistungsfähigkeit erfolgen auf Grund von Serverengpässen, neu hinzugekommenen Servern und der vermehrten Nutzung von Anwendungen wie Data-Warehousing und Datenbankabfragen. Moderne Server sind zwar in der Lage, größere Dateien zu verarbeiten und mehr Daten schneller als je zuvor zu transportieren, das Netzwerk und seine Serververbindungen müssen dieser höheren Leistungskapazität jedoch gewachsen sein.

Nachdem heute mehr als 86 % der PCs mit 100 Mbit/s ans Netzwerk angeschlossen sind, braucht praktisch jeder Server zumindest eine Gigabit-Ethernet-Verbindung. Server mit hohen Zugriffsraten benötigen mehr als eine Gigabit-Ethernet-Verbindung. In neuester Zeit werden nun auch PCs an Arbeitsplätzen auf Gigabit-Ethernet umgestellt, was die Skalierbarkeit von Backbone und Servern noch bedeutender macht. Techniken wie Load-Balancing und Link-Aggregation ermöglichen eine Skalierung auf mehrere Gigabit/s Bandbreite, um Netzwerkengpässe bei wachsendem Bandbreitenbedarf zu vermeiden.

Unsere Testergebnisse zeigen, dass Gigabit-Ethernet bei PC´s die Leistung von Anwendungsprogrammen deutlich steigert. Dabei konnte ein Leistungsgewinn von bis zu 47 % gegenüber einer herkömmlichen 10/100-Mbit/s-Installation gemessen werden. Es wurden gängige Anwendungen wie Datenbank- und Messaging-Operationen in einer Client/Server-Umgebung unter Microsoft SQL Server und Exchange Server getestet.

Die Verbreitung von Hochgeschwindigkeits-Netzwerkanschlüssen steigt deutlich, sobald der Bedarf an Bandbreite auch bei allgemeinen Anwendungen größer wird. Üblicherweise vollzieht sich der Wechsel zur höheren Übertragungsgeschwindigkeit in mehreren Phasen:

Phase I: Für die Zusammenführung des Datenverkehrs im Backbone werden hochleistungsfähige Gigabit-Switches eingesetzt mit der Möglichkeit für 10Gbps Uplinks.
Phase II: Auf der Ebene des Netzwerk-Backbones erfolgt das Switching und Routing von Gigabit-Ethernet mit 10Gigabit Switch-zu-Switch-Verbindungen.
Phase III: Um die Bandbreite zwischen Server und Switch auf 10Gbps zu erhöhen, wird ein 10Gigabit-Switch installiert, der 10Gigabit-Ethernet-Netzwerkkarten unterstützt. Alle Server sind mit einer oder mehreren 10 Gigabit-Ethernet-Verbindung ausgestattet und Gigabit-Ethernet wird zum Standard für alle PCs. Workstations mit höchsten Anforderungen können auf 10GbE migriert werden.

Bedeutung von 1Gigabit-Ethernet für Kupferkabel

Als die Norm für Gigabit-Ethernet mit Kupferverkabelung (Cat. 5e) verabschiedet wurde, war eine weite Verbreitung von Gigabit-Ethernet unter Verwendung der bereits vorhandenen Kupferkabel-Infrastruktur mit geringerem Aufwand möglich.

Die große Mehrzahl aller heutigen Netzwerkverbindungen sind Kat.-5e-Kupferkabel, was die Einführung von Gigabit-Ethernet bis zum einzelnen Arbeitsplatz möglich macht. Für die meisten Organisationen ist die Einrichtung von Gigabit-Ethernet-Verbindungen zu den Arbeitsplätzen deshalb nur noch eine Frage der Zeit. GepaNet GmbH kann Ihre vorhandene Verkabelung auf die Funktionalität mit Gigabit-Ethernet prüfen.

Antworten auf die häufigsten Fragestellungen

Die am häufigsten geäußerten Bedenken von Netzwerkverwaltern in Bezug auf Gigabit-Ethernet am Arbeitsplatz sind:

Wird Gigabit-Ethernet tatsächlich mit unserer momentanen Kat.-5-Verkabelung im Arbeitsplatz- und Arbeitsgruppenbereich funktionieren?
Wenn die einzelnen PCs einen Gigabit-Ethernet-Anschluss haben, müssen dann die Server- und Backbone-Verbindungen nicht noch schneller sein?

Die Mehrheit der Firmen wird Gigabit-Ethernet mit der bereits installierten Kat.-5e-Verkabelung nutzen können. Netzwerkverwalter können Engpässe bei den Netzwerkverbindungen zu Servern durch Skalierung der Bandbreite ihrer Gigabit-Backbones und -Server vermeiden. Load Balancing kann die Serverbandbreite auf bis zu 8 Gbit/s erhöhen, wobei der Datenverkehr automatisch auf bis zu acht Netzwerkadapter verteilt wird. Fragen Sie unsere Netzwerkspezialisten: Wir finden auch für Ihr Netzwerk die schnellste Lösung.

Auswahl des Mediums

Um unterschiedlichen Gegebenheiten zu entsprechen, können für die Einrichtung von Gigabit-Ethernet verschiedene Medien ausgewählt werden. Bei dieser Auswahl spielen unter anderem die Länge des Kabels, die Standortverteilung und Umgebungsbedingungen eine Rolle.

Kat.6a-Kabel ist momentan das gebräuchlichste Medium für die horizontale Verkabelung innerhalb von Stockwerken.
Glasfaserkabel wird meist zur Verbindung von Gebäuden bzw. für Standortvernetzungen verwendet.
Für die vertikale Vernetzung, also die Verbindung von Stockwerken innerhalb eines Gebäudes, sind beide Medien im Einsatz.

Gigabit-Ethernet ist zugelassen für Glasfaserkabel mit einer Länge von 500 m bzw. 5 km und für Kat.-5e-Kupferkabel mit einer Länge von bis zu 100 m. Zusätzlich gibt es herstellerspezifische LH-GBICs (Long-Haul-Gigabit-Interface-Converter) für Switches, mit denen Gigabit-Ethernet-Verbindungen für Strecken bis 70 km eingerichtet werden können. GepaNet GmbH testet Ihre Kabel und erstellt für Sie ein Konzept für die Umstellung auf 1Gigabit / 10Gigabit Ethernet.

Prüfung der vorhandenen Verkabelung

Vorhandene Kat.-5e-Kabel müssen bestimmte Anforderungen an die Übertragungseigenschaften erfüllen, um sich für Gigabit-Ethernet zu eignen. Ältere, für 1000BASE-T vorgesehene Kabel sollten auf Übersprechen am Kabelende sowie auf Rückflussdämpfung getestet und gegebenenfalls instand gesetzt werden. Für Kabel, die den Test nicht bestehen, definiert die Norm ANSI/TIA/EIA TSB-95 (1998) fünf relativ einfach durchzuführende Maßnahmen zur Instandsetzung. Bei Neuinstallationen ist es sinnvoll ein Kabel zu verwenden, das der Kat. 6A Norm entspricht, um genügend Signalspielraum zu haben. Wir testen Ihr Netzwerk, führen Instandsetzungen durch und führen Ihr Projekt zur Umstellung auf Gigabit-Ethernet durch.

Schrittweise Einrichtung von Gigabit Ethernet:

Bei Servern für hohe Anforderungen werden 10/100-Mbit/s-Netzwerkadapter durch automatisch umschaltende 1Gbps- oder 10Gbps-Netzwerkadapter ersetzt.
In der Forschungs- und Entwicklungsabteilung wurden bereits 10/100-Mbit/s-Desktop-Adapter durch Gigabit-Adapter und der 10/100-Mbit/s-Segment-Switch durch Gigabit-Switches mit 10GbE Upload ersetzt.
Für die Verbindung von 10/100/1000-Mbit/s-Switch-Stacks zum Datenzentrum werden 10 Gigabit-Uplinks verwendet.
Der Backbone-Switch für 10/100 Mbit/s wird gegen einen schnellen Schicht-3-Switch für Gigabit-Ethernet mit 10Gigabit Modul ausgetauscht. Nun läuft die Datenübertragung über das Kat.-6a-Kupferkabel im Datenzentrum und das Glasfaserkabel zu den Segment-Switches mit bis zu 10 Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeit.
Schließlich werden nach und nach alle 10/100-Mbit/s-Netzwerkadapter in den anderen Abteilungen gegen Gigabit-Adapter ausgetauscht.

Zusammenfassung

Auch in Zukunft wird sich die Verbreitung von Anwendungen, die hohe Bandbreite erfordern, fortsetzen und damit schnellere Netzwerkverbindungen notwendig machen. GepaNet GmbH kann ihre Netzwerkumgebung analysieren und jene Arbeitsplätze oder Segmente bestimmen, die am dringendsten eine Hochleistungs-Netzwerkanbindung benötigen. Bei diesen Benutzern oder Netzwerksegmenten erfolgt eine Aufrüstung mit Gigabit-Anschlüssen oft schon, bevor PCs im regulären Turnus durch neue Geräte ersetzt werden. Danach beginnt die Anschaffung von Systemen, die mit Gigabit-Anschlüssen ausgestattet sind, für die anderen Bereiche der Organisation. Sprechen Sie mit uns, wir erstellen Ihnen eine für Sie passende Lösung im 1 Gigabit und 10 Gigabit Bereich.