Die Gigabit-Marke geknackt

Im November 2006 kündigte die Ethernet Powerlink Standardization Group die Weiterentwicklung der 100-Mbps-Version von Powerlink auf die Gigabit-Variante an. Jetzt wurde das neue Konzept erstmals vorgestellt und wartet – wie Vergleichsmessungen zeigen – mit einem beachtlichen Leistungssprung auf.

Im November 2006 kündigte die Ethernet Powerlink Standardization Group die Weiterentwicklung der 100-Mbps-Version von Powerlink auf die Gigabit-Variante an. Jetzt wurde das neue Konzept erstmals vorgestellt und wartet – wie Vergleichsmessungen zeigen – mit einem beachtlichen Leistungssprung auf.

Gigabit Powerlink stellt nach 100 Mbps Powerlink die nächste Evolutionsstufe dar. Ziel der Weiterentwicklung war, mit der Steigerung der Netzwerk-Bandbreite um den Faktor 10 auch eine entsprechende Verkürzung des Netzwerk-Zyklus umzusetzen. Dieser Evolutionsschritt ist insofern logisch, als Powerlink komplett auf dem Ethernet-Standard aufsetzt und damit ohne großen Aufwand von der 10-fach höheren Geschwindigkeit profitieren kann.

Um die Performance von Gigabit Ethernet optimal nutzen zu können, wurden zwei zentrale Design-Entscheidungen getroffen:

  • Die Vernetzung erfolgt mittels Switches.
  • Das Powerlink-Protokoll soll die speziellen Möglichkeiten von Switches für Gigabit Ethernet nutzen.

Switches ersetzen die Hubs

Um ein Netzwerk aus mehr als zwei Stationen mittels Punkt-zu-Punkt Verbindungen aufzubauen, müssen zusätzliche aktive Netzwerk-Komponenten eingesetzt werden. Dabei wird unterschieden zwischen den Typen Hub, Switch und Router. Für die Vernetzung eines Powerlink-Netzwerkes werden Hubs oder Switches verwendet. Diese Geräte bieten mehrere Ethernet Ports und leiten einen an einem Port empfangenen Ethernet Frame an die anderen Ports weiter. Hubs machen dies auf einfachste Weise auf physikalischer Netzwerk- Schicht: Ein an einem Port empfangener Frame wird an alle anderen Ports weitergeleitet. Der bei der Weiterleitung entstehende Jitter (zeitliche Unpräzision) ist bei Hubs sehr klein und beträgt etwa 20 ns.

Switches sind aufwendiger als Hubs, unterstützen Full Duplex und können Frames zwischenspeichern. Kollisionen werden im Switch für jeden Port einzeln aufgelöst. Switches benötigen im Vergleich zu Hubs mehr Zeit, um einen Frame weiterzuleiten, und der dabei anfallende Jitter ist größer; beide Kennwerte sind abhängig von der Implementierung des Switches.