NBASE-T, Multi-Gigabit-Ethernet (IEEE 802.3bz)
Was ist NBASE-T?
NBASE-T-Ethernet ist ein IEEE-Standard und eine Ethernet-Signalisierungstechnologie, die es ermöglicht, mit bestehenden Twisted-Pair-Kupferkabeln die spezifizierte Grenze von einem Gigabit pro Sekunde (GBit/s) über Entfernungen von bis zu 100 Metern zu überschreiten. Mit dem Standard IEEE 802.3bz wurden zwei neue Geschwindigkeiten von 2,5 GBit/s und 5 GBit/s eingeführt. NBASE-T Ethernet wurde im September 2016 als Standard verabschiedet.
Was sind 2,5GBASE-T und 5GBASE-T?
Neben der Bezeichnung NBase-T wird der Standard IEEE 802.3bz auch als Multi-Gigabit-Ethernet bezeichnet. Für die zwei möglichen Geschwindigkeiten gibt es die Bezeichnungen 2,5GBASE-T und 5GBASE-T beziehungsweise 2,5 GE und 5 GE oder 2,5 GbE und 5 GbE.
NBASE-T wurde entwickelt, damit Unternehmen die schnelleren Datenübertragungsraten des WLAN-Standards IEEE 802.11ac Wave 2, die ein GBit/s übersteigen, ohne bestehende Cat5e- und Cat6-Twisted-Pair-Verkabelungen ersetzen zu müssen. Der nächsthöhere Ethernet-Standard, 10-Gigabit-Ethernet (10 GbE), erfordert eine Verkabelung, die in der Lage ist, hohe Frequenzbereiche für lange Strecken zu unterstützen, was Cat5e- und Cat6-Verkabelungen nicht leisten können. Ohne den NBASE-T-Standard hätten Unternehmen Millionen von Euro ausgeben müssen, um ihre Infrastruktur auf Cat6a-Kabel aufzurüsten.
NBASE-T ermöglicht es Unternehmen nicht nur, die vorhandene Twisted-Pair-Verkabelung zur Unterstützung schnellerer Datenübertragungsraten zu nutzen, sondern unterstützt auch Power over Ethernet (PoE), wodurch Geräte über ein einziges Kabel mit Strom versorgt werden können. PoE wird immer wichtiger, je mehr Geräte wie IP-Kameras und Hochgeschwindigkeits-Access-Points (AP) dem Netzwerk hinzugefügt werden.
Ursprünge von NBASE-T
NBASE-T-Ethernet ist eine Weiterentwicklung des ältesten Ethernet-Standards, 10BASE5, der 1983 ratifiziert wurde. Dieser Standard, der auch als Thick-Ethernet bekannt ist, hatte eine maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit von 10 MBit/s. Er wurde entwickelt, um die Übertragungsgeschwindigkeit von lokalen Netzwerken (LAN) zu maximieren, die auf Kupferkabeln basieren. In den späten 1990er Jahren stand das Schicksal der Kupferverkabelung in Frage, als Netzwerkdesigner evaluierten, ob der asynchrone Übertragungsmodus, der fast ausschließlich über Glasfaserkabel lief, das Ethernet für Netzwerke mit höherer Bandbreite ersetzen würde oder nicht. Die spekulierte Ablösung der Kupferverkabelung fand nie statt, was schließlich zur Entwicklung schnellerer Datenübertragungsraten über Twisted-Pair-Kabel führte.
Der Gigabit-Ethernet-Standard (1000BASE-T) wurde 1999 eingeführt und der viel schnellere 10-Gigabit-Ethernet-Standard (10GBASE-T) 2006. Die meisten Unternehmen haben sich für die billigeren Cat5-Kabel entschieden, die nur Ein-Gigabit-Verbindungen über lange Strecken unterstützen.
Mit der Einführung schnellerer WLAN-Standards kam es dazu, dass WLAN eine größere Bandbreite bot als das Datenkabel, das es speiste. Dies führte dazu, dass einige APs zwei Ethernet-Kabel und ein Stromkabel benötigten, was oft teure Kabelverlegungen in Gebäuden erforderlich machte.
Die Geschwindigkeiten von 2,5 GBit/s und 5 GBit/s wurden zusammen mit den PoE-Standards als Überbrückungsmaßnahme eingeführt, um den Bedarf an teuren neuen Kabelstrecken zu verringern. Einige frühe Beispiele für 2,5 GBit/s-Verbindungen waren bereits 2013 verfügbar, die vollständige IEEE-Standardisierung erfolgte 2016.
Was sind Anwendungsfälle für NBASE-T?
Die Zwischen-Geschwindigkeiten von 2,5 GBit/s und 5 GBit/s von NBASE-T wurden eingeführt, um höhere Geschwindigkeiten als die bestehenden ein GBit/s zu bieten. Dabei sollte das preiswerter möglich sein als bei 10-Gigabit-Ethernet. In Data Centern und Serverräumen sind sie eher selten anzutreffen, wo 10 GBit/s schon seit einiger Zeit Standard ist, während 40- oder 100-GBit/s-Verbindungen inzwischen üblich sind. Glasfaser- und passive optische Netzwerke sind in Unternehmen auch für lange Backbone-Kabelstrecken üblich geworden, so dass 2,5 GbE und 5 GbE dort weitgehend überflüssig sind.
NBASE-T-Geschwindigkeiten werden immer häufiger in privaten und kleinen Unternehmen eingesetzt. Mit zunehmender Internetgeschwindigkeit und der Verbreitung von Glasfaserkabeln bis ins Haus reicht der Standard-Gigabit-Ethernet-Port für viele Haushalte nicht mehr aus. Viele Heimrouter verfügen jetzt über Ports mit 2,5 GBit/s, um diese schnelleren Internetverbindungen zu unterstützen.
Wie funktioniert NBASE-T-Ethernet?
Die Menge der bei der digitalen Kommunikation übertragenen Daten wird in Symbolen gemessen. Ein Symbol kann zum Codieren mehrerer Bits verwendet werden. Bei 10-Gigabit-Ethernet muss jedes Adernpaar in der Twisted-Pair-Verkabelung 800 Millionen Symbole pro Sekunde übertragen; für ein neues Symbol bleibt also nur etwas mehr als einer Milliardstel Sekunde Zeit. Die Verkabelungsleistung muss hoch sein, um diese Übertragungsrate zu unterstützen – bis zu 500 Megahertz (MHz). Die Cat6-Verkabelung hat dagegen einen Frequenzbereich von bis zu 250 MHz.
NBASE-T verwendet eine Technik, mit der die Signalisierungsrate von 10-Gigabit-Ethernet auf ein Viertel (2,5 GBit/s) oder die Hälfte (5 GBit/s) reduziert wird. Durch diese Änderung können bestehende Kupferkabel die höheren Geschwindigkeiten verarbeiten.
NBASE-T-Allianz
Die NBASE-T Alliance ist ein 2014 von Aquantia, Cisco, Broadcom und mehr als 40 weiteren Organisationen gegründetes Konsortium zur Förderung von 2,5 GBit/s und 5 GBit/s. Das Konsortium trat auf Konferenzen auf und veranstaltete Interoperabilitätsdemonstrationen und Ausstellungen. Die Allianz stellte eine durchsuchbare Liste interoperabler Produkte zusammen, die von Netzwerkschnittstellenkarten (NIC) bis hin zu Ethernet-Switching-Produkten und anderen NBASE-T-Ethernet-Systemen reichte. Die NBASE-T Alliance wurde 2019 unter der Ethernet Alliance konsolidiert.
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