Bandbreite und Datenraten

17. Oktober 2019 / Allgemein

Die Begriffe Bandbreite und Datenraten werden häufig synonym verwendet, unterscheiden sich jedoch in der Tat erheblich, wenn Sie in der Kabelbranche arbeiten.

Ihr Internetprovider bewirbt eine Bandbreite womöglich in 500 Megabits pro Sekunde (Mbit/s).  In diesem Fall bezieht sich dies tatsächlich auf die Datenrate.  In der Welt der Kabelnetze ist die Bandbreite eine Eigenschaft des Kabels – seine Fähigkeit, ein Signal zu übertragen, das am anderen Ende erkennbar ist.

Jedes Signal, das auf einer Kupfer- oder Glasfaserverbindung auf den Weg gebracht wird, wird abgeschwächt, bis es das entfernte Ende erreicht.  Dies ist eine Folge einfacher Dämpfung, aber auch komplexerer Faktoren wie Rückflussdämpfung (Reflexionen) und im Falle von Kupfer, Nebensprechen.  Anbieter entwickeln ihre Kupfer- und Glasfaserkabel so, dass sie diese Rohsignale (Bandbreite) mit höheren Übertragungsgeschwindigkeiten liefern können.

Wenn es um Kupferverkabelung geht, haben Sie wahrscheinlich schon von Kategorie 6 mit einer Bandbreite von 250 MHz und Kategorie 6A mit einer Bandbreite von 500 MHz gehört. (Die Bandbreite ist oft auf dem Kabelmantel aufgedruckt.)  Dies führt zu vielen Verwirrungen, da die Bandbreite im Netzwerk in Mb/s oder Gb/s ausgedrückt wird. In dieser Hinsicht liegen wir nicht falsch – Ihr Kabel der Kategorie 6A verfügt möglicherweise über eine Bandbreite von 500 MHz, während Ihr Netzwerk möglicherweise über eine Bandbreite von 10 Gb/s verfügt.

Warum wird die Kategorie der Kabelbandbreite als MHz definiert? Gute Frage. Megahertz ist die Frequenz oder Rate, mit der eine Welle pro Sekunde Vorgänge periodisch wiederholt, wobei 1 Hertz einem Zyklus pro Sekunde und 1 MHz einer Million Zyklen pro Sekunde entspricht. Das Verhältnis von Geschwindigkeit zu Frequenz ist etwas komplex, aber in einfachen Worten ausgedrückt, werden höhere Frequenzen benötigt, um mehr Datenbits zu übertragen. Jedes Datenbit wird auf einer Trägerfrequenz codiert, und die Datenmenge, die pro Sekunde übertragen werden kann, hängt vom Codierungsschema des Signals des aktiven Geräts ab.

In den Zeiten von Cat 5, waren Bandbreite und Datenraten gleich – ein 100 Mhz-Kabel konnte 100 Mbit/s leisten.  Entwickler von Netzwerkschnittstellen waren jedoch in der Lage, Kodierschemata wie Pulsamplitudenmodulation (PAM) und DSQ128 zu entwickeln, die über das einfache 1:1-Verhältnis von Bandbreite zu Datenrate hinausgehen.  Als Cat 6 herauskam, waren sie in der Lage, 10 Gb/s über ein Kabel mit einer Bandbreite von 250 Mhz zu übertragen. Dieser Ansatz bestimmt, wie man aus NBASE-T 2,5 und sogar 5 Gbit/s aus Cat 5e-Kabelkanälen erzielen. So konnte Ihr Kabelanbieter Ihnen eine schnellere Internetverbindung anbieten, ohne die Verbindung zu Ihrem Haus neu verkabeln zu müssen.

 

Verkabelungsstandard*

Maximale Bandbreite

Unterstützte Netzwerk-Standards**

TIA

ISO

 

10BASE-T

100BASE-TX

1000BASE-T

10GBASE-T

25/40GBASE-T

Cat. 5

 

100 MHz

X

X

 

 

 

Cat. 5e

Klasse D

100 MHz

X

X

X

 

 

Cat. 6

Klasse E

250 MHz

X

X

X

(35 m max)

 

Cat 6A

Klasse EA

500 MHz

X

X

X

X

 

Cat. 8

Klasse I, II

2000 MHz

X

X

X

X

(30 m max)

 

Dispersionsaversion

Bei Multimode-Glasfaserverkabelung können wir eine Spezifikation für effektive modale Bandbreite (EMB) feststellen. EMB wird gemessen als Megahertz über 1 Kilometer (ausgedrückt als MHz-km) und bestimmt, wie viele Daten eine bestimmte Faser bei einer bestimmten Wellenlänge übertragen kann. Dies hängt von verschiedenen Eigenschaften der Faser ab. EMB ist längenabhängig und eine Glasfaser mit einer EMB von 200 MHz-km kann 200 MHz an Daten bis zu einem Kilometer übertragen. Eine höhere EMB kann mehr Daten über die gleiche Strecke oder dieselbe Datenmenge über weitere Entfernungen übertragen.

Bei Multimode-Glasfasern wird die EMB durch das Differential Mode Delay, oder DMD, einer Faser beeinflusst. Wenn sich mehrere Lichtmodi durch eine Multimode-Faser bewegen, bewegen sich einige schneller in der Mitte, während sich andere langsamer auf Bahnen bewegen, die näher an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel liegen. DMD ist der Unterschied in der Laufzeit zwischen dem schnellsten und dem langsamsten Modus. Faserhersteller entwickeln ihre Faser so, dass die DMD begrenzt wird und eine höhere Bandbreite ermöglicht wird.

Für Singlemode-Fasern ist die modale Bandbreite im Wesentlichen unbegrenzt und es gibt keinen zugehörigen EMB-Wert, da nur ein Lichtmodus durch die Faser übertragen wird. Während die Bandbreite der Singlemode-Faser im Wesentlichen unendlich ist, wird sie von den Fähigkeiten der Elektronik und der chromatischen Dispersion beeinflusst, d. h. dem Ergebnis von unterschiedlichen Wellenlängen (nicht Modi), die den Transceiver zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten erreichen.

Das Wichtigste

Während die Kabelspezifikationen für die Bandbreite viel Verwirrung stiften, sollten Sie nicht zulassen, dass diese Werte dem im Weg stehen, was wirklich wichtig ist. Wenn Sie eine Anwendung testen, z.B. 10GBASE-T, testen Sie, ob diese bestimmte Verbindung für die Unterstützung von Geschwindigkeiten von 10 Gb/s geeignet ist. Denken Sie dabei daran, dass Ihre 10-GB-Datei wahrscheinlich nicht in einer Sekunde über das Netzwerk übertragen wird, es sei denn, Ihre Daten sind die einzigen Daten, die direkt von einem Punkt zum anderen übertragen werden.

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