Ethernet/Typ/100Mbit

100-Mbit/s-Ethernet

Beim Übergang von 10- auf 100-Mbit/s-Ethernet (Vorlage:Lang) wurde die Signalisierungsebene weiter unterteilt, um auf eine klarere Definition dessen zu kommen, was den PHY (die physische Schicht, OSI-Schicht 1) vom MAC trennt.

Gab es bei 10-Mbit/s-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 physische 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 keine wirtschaftliche Bedeutung erlangen konnten.

Durchgesetzt hat sich für Kupferkabel einzig 100BASE-TX (IEEE 802.3 Clause 24) für Twisted-Pair-Kabel, das wie die Glasfaser-Varianten statt der Manchesterkodierung den effizienteren 4B5B-Code einsetzt.

Dieser ist zwar nicht gleichspannungsfrei, ermöglicht jedoch eine Taktrückgewinnung aus dem Signal und die Symbolrate liegt mit 125 MBaud nur geringfügig über der Datenrate selbst.
Die verwendeten Leitungscodeworte garantieren eine für die Bitynchronisation beim Empfänger ausreichende minimale Häufigkeit von Leitungszustandswechseln.
Der Gleichspannungsanteil wird durch die zusätzliche Kodierung mit MLT-3 und mit einem Scrambling-Verfahren entfernt, das auch für ein (statistisch) gleichmäßiges Frequenzspektrum unabhängig von der Leitungsauslastung sorgt.
Da es hier keine physischen 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.

Kupfer

100BASE-T: 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 meist mit „RJ-45“ bezeichnet.

100BASE-T4, IEEE 802.3 Clause 23: 100 Mbit/s Ethernet über Category-3-Kabel (wie es in 10BASE-T-Installationen benutzt wird).

Verwendet alle vier Aderpaare des Kabels.
Es ist inzwischen obsolet, da Category-5-Verkabelung heute die Norm darstellt.
Es ist darüber hinaus auf Halbduplex-Übertragung beschränkt.

100BASE-T2, IEEE 802.3 Clause 32: 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 Aderpaare.
Es ist damit funktionell äquivalent zu 100BASE-TX, unterstützt aber ältere Kabelinstallationen.

100BASE-TX, IEEE 802.3 Clause 25 (früher IEEE 802.3u): Benutzt wie 10BASE-T je ein verdrilltes Aderpaar pro Richtung, benötigt allerdings mindestens ungeschirmte Cat-5-Kabel.

Die Verwendung herkömmlicher Telefonkabel ist bei eingeschränkter Reichweite möglich. Entscheidend hierbei ist die richtige Zuordnung der beiden Ethernet-Paare zu jeweils 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 4B5B als Leitungscode und zur Bandbreitenhalbierung auf PMD-Ebene die Kodierung MLT-3.

Dabei werden nicht nur zwei Zustände (positive oder negative Differenzspannung) auf dem Aderpaar 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 Bitynchronisation beim Empfänger garantiert, kann MLT-3 zur benötigten Gleichspannungsfreiheit nichts beitragen.

Als „Vorlage:Lang“ bekannte Übertragungsmuster können dabei das Scrambling kompensieren und dem Übertragungsmuster eine signifikante Gleichspannung überlagern (Vorlage:Lang), 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.

100BASE-T1, IEEE 802.3bw-2015: In der von IEEE 802.3b standardisierten Fast-Ethernet Definition 100BASE-T1 werden die Daten über ein symmetrisch verdrilltes Kupferpaar mit PAM-3 vollduplex übertragen.

Das Twisted-Pair-Kabel von 100 Ω Impedanz muss mindestens 66 MHz übertragen können, damit eine maximale Länge von 15 m erreicht werden kann.
Der Standard ist für Anwendungen im Automobilbereich vorgesehen.
Für industrielle Anwendungen wurde von der Interessengruppe Single Pair Ethernet (SPE) in der IEC 63171-6 der Stecker IEC 61076-3-125 für industrielle Anwendungen von 100BASE-T1 festgelegt. 100BASE-T1 wurde vor der IEEE-Normung als BroadR-Reach entwickelt.

Glasfaser

100BASE-FX, IEEE 802.3 Clause 26: 100 Mbit/s Ethernet über Multimode-Glasfaser.

Maximale Segmentlängen über Multi-Mode-Kabel: 400 Meter im Halbduplex-/Repeaterbetrieb, 2000 Meter im Vollduplex-/Switchbetrieb.
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.

100BASE-SX, TIA-785: Günstigere Alternative zu 100BASE-FX, da eine Wellenlänge von 850 nm verwendet wird; die Bauteile hierfür sind günstiger.

Maximale Segmentlänge: 550 Meter über Multimode-Glasfaser.
Durch die verwendete Wellenlänge optional abwärtskompatibel zu 10BASE-FL.
Es wird ein Faserpaar benötigt.

100BASE-BX10, IEEE 802.3 Clause 58: Im Gegensatz zu 100BASE-FX, 100BASE-SX und 100BASE-LX10 wird hier Sende- und Empfangsrichtung 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 Splitter kann im Übertragungsbauteil, z. B. einem SFP-Modul, integriert sein.
Dieser Standard erzielt Reichweiten von 10 km, erweiterte Versionen 20 oder 40 km.

100BASE-LX10, IEEE 802.3 Clause 58: Fast-Ethernet über ein Single-Mode Faserpaar.

Wellenlänge: 1310 nm, Segmentlänge: 10 km.