Gigabit LAN
Maximale Datenrate im Netzwerk

Eine schnelle Netzwerkverbindung ist in mittelständischen und großen Unternehmen ein Muss. Auch in privaten Haushalten lässt sich nur noch schwer auf eine schnelle Datenrate verzichten - besonders, seitdem NAS immer beliebter werden. Das langsame 100-MBit/s-Ethernet ist hier nicht mehr die erste Wahl und schon lange überholt. Bereits seit den 1990er Jahren wird weltweit auf das Gigabit LAN mit seinen 1000 MBit/s gesetzt. Es ist genau zehnmal schneller als sein Vorgänger und ermöglicht einen flüssigen Datenverkehr. Doch was macht das Gigabit LAN eigentlich genau aus? Welche Voraussetzungen müssen für die Nutzung gegeben sein und welche Probleme kann es geben? Antworten auf all diese und noch viele weitere Fragen, findest du in diesem Beitrag.

Was ist Gigabit LAN?

Unter dem Begriff Gigabit LAN versteht man das Kabelnetzwerk mit einer Geschwindigkeit von 1000 MBit/s. Die offizielle Bezeichnung dieses Netzwerks ist "Super-Fast-Ethernet". In der Praxis wird es meist aber als Gigabit-LAN, Gigabit-Ethernet oder Gigabit-Netzwerk bezeichnet.

Die 1000 MBit pro Sekunde entsprechen 125 MByte pro Sekunde und beschreiben die höchste theoretisch mögliche Datenrate. In der Praxis ist die Datenrate des Netzwerks allerdings meist etwas geringer. So schafft ein Gigabit-Netzwerk in der Regel etwa 936 MBit/s, was umgerechnet 117 MByt/s entspricht. Wie du sehen kannst, ist die Differenz zur theoretischen Leistung relativ gering.

Wenn du das Gigabit LAN mit seinem Vorgänger, dem Fast-Ethernet mit einer Datenrate von 100 MBit/s vergleichst, siehst du, dass das Super-Fast-Ethernet genau zehnmal schneller ist.

Benötigt wird das Gigabit LAN vor allem dann, wenn große Datenmengen übertragen werden sollen. Dabei kann es sich etwa um das Backup eines Rechners, um Kopiervorgänge zwischen zwei PCs oder auch um das Streaming von Videos von einem NAS auf einen Fernseher handeln. Insofern ist der Einsatz des Gigabit LANs durchaus auch in privaten Haushalten sinnvoll, da es sich hier um alltägliche Vorgänge handelt.

Weiterhin notwendig ist das Super-Fast-Ethernet, wenn viele Geräte an ein Netzwerk angeschlossen sind. Hier werden in der Regel viele Daten parallel transportiert. Damit sich so viele Daten wie möglich zur selben Zeit austauschen lassen, ist hier eine große Bandbreite des Netzwerks unumgänglich.

Entstanden ist das Gigabit-Ethernet in den 1990er Jahren, im Zuge der rasanten Entwicklung im Bereich der Vernetzungstechnik. Die erste Standardisierung (Standard 802.3z) wurde im Juni 1998 von der IEEE verabschiedet. Eine andere Bezeichnung für diesen Standard war auch 1000Base-X.

Ein Jahr später, im Jahr 1999 erschien dann der IEEE_Standard 802.3ab - auch bekannt als 1000Base-T. Er machte das Gigabit LAN über eine maximale Segmentlänge von 100 Metern auf Cat-5e-Leitungen und Cat-6-Leitungen möglich. Mit dem Power Mac G4 und dem PowerBook G4 brachte Apple im Jahr 2000 dann die ersten Desktop-Computer heraus, die mit Gigabit-Ethernet kompatibel waren. Heute ist das Gigabit-Ethernet in allen Desktop-PCs vorhanden. Notebooks jedoch verfügen nicht immer über einen LAN-Port - auch, weil bei den mobilen Geräten kein Kabel, sondern 11ac-WLAN zum Einsatz kommt. Schneller ist und bleibt jedoch auch weiterhin das Gigabit LAN.

Wie funktioniert das Gigabit LAN?

Das Gigabit LAN funktioniert bekanntlich mit Kabeln. Allerdings gibt es hierbei Unterschiede. Zur Auswahl stehen:

1. Gigabit-Glas
2. Terabit-Beschleunigung und
3. Kupfer-Aussichten

Das Gigabit-Glas hat sich vor allem in Netzwerken durchgesetzt, die einen Umkreis von einigen hundert Metern umfassen. Gängig ist daher in Firmen und Universitäten die optische Vernetzung auf Multimode-Fasern (MMF) oder Mono/Single-Mode-Fasern (SMF). Während MMF in der Lage ist, einige hundert Meter zu überbrücken, schafft SMF bis zu 120 Kilometer.

Das Signal zwischen Licht und Elektrik wird hier im Netzverteiler (WLAN Switch) durch den Medienkonverter umgesetzt. Die Switches für das Gigabit-Ethernet verfügen standardmäßig über SFP-Trandceiver, auch Small form-factor pluggable genannt. Diese werden dann in den Slot gesteckt.

Abhängig von der Lichtwellenlänge, der Glasfaserart und der Leistungslänge steht vor dem X in 1000Base-X ein weiterer Buchstabe. "LX" etwa steht für den Monomode mit 1310 Nanometer bis zehn Kilometer. "SX" hingegen bezeichnet den Multimode mit einer Wellenlänge mit 850 Nanometern bis 550 Metern. Der Monomode mit 1550 Nanometer bis 120 Kilometer hingegen enthält die Bezeichnung "EX".

In vielen Fällen lässt sich der SFP-Transceiver für das LAN durch einen SFP+-Transceiver ersetzen, der zehnmal so schnell ist. In der Regel findet sich hier ein 10GBase-SR. Seit vielen Jahren schon sind daher auf den Weitverkehrsstrecken 100 GBit/s und 400 GBit/s pro Wellenlänge Standard. Hier stellt jede Wellenlänge einen eigenen Übertragungskanal dar, sodass sich die Einzelraten beim Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) addieren und somit eine gesamte Datenrate von mehr als 10.000 GBit/s erzielt werden.

Inzwischen ist es aber auch möglich, mit den bereits vorhandenen Cat-5e-Verkabelungen in Haushalten und Firmen mehr als 1 GBit/s zu erzielen. Die neuen USB-Ethernetadapter nach Nbase-T schicken sogar bis zu 5 GBit/s über die 100 Meter langen Cat-5e-Kabel. Da NBase-T seit 2016 standardisiert ist, steckt es in allen Ethernet-Switches und allen aktuellen Serverboards für den Firmengebrauch.

Für die Kupferkabel bestehen allerdings glorreiche Aussichten. So wurde 10GBase-T bereits vor mehr als zehn Jahren als Standard ratifiziert. Das heute gängige NBase-T hat gegenüber 10GBase-T den Vorteil, dass ebenso eine Spezifizierung für Power over Ethernet (PoE) besteht. So ist es auch für schnelle WLAN-Access-Points möglich, Energie über das Ethernet-Kabel zu beziehen. Der Folge: jene WLAN-Basen mit mehreren Funkmodulen kommen auf höhere Summendatenraten, als das Gigabit LAN jemals weiterleiten könnte.

Was sind die Voraussetzungen, um Gigabit LAN nutzen zu können?

Um Gigabit LAN nutzen zu können, wird natürlich ein Gigabit-fähiges Gerät benötigt, das über einen kompatiblen Switch verfügt. In aller Regel verfügen Router, die zumindest im Heimnetzwerk für die Verteilung im Netzwerk zuständig sind, über einen Switch. Dieser ist jedoch nicht in allen Fällen mit einem Gigabit-Netzwerkanschluss ausgestattet. Besondere Vorsicht ist hier etwa bei älteren Fritzbox-Modellen geboten. Ihre Anschlüsse schaffen nur selten mehr als 100 MBit/s.

Enorm wichtig ist natürlich auch die richtige Verkabelung. Die verwendeten Kabel müssen daher die Norm-Cat-5 (Kabel nach 2003 gekauft) beziehungsweise Cat-5e (Kabel vor 2003 gekauft) erfüllen. Pauschal gilt hier: je höher die Nummer der Kabelkategorie, desto höher sind auch die unterstützten Datenraten. Auch Kabel in höheren Kategorien (Cat 6 und Cat 7) sind Gigabit-fähig steigern jedoch nicht die maximale Datenrate des Netzwerks.

Manchmal kann es auch sein, dass euer WLAN-Router (z.B. die Fritzbox) das Gigabi LAN drosselt. Das könnt ihr allerdings bequem in der Benutzeroberfläche umstellen:

In diesem Zusammenhang solltest du auch auf die Kabellänge achten. Cat-5-Kabel sollten niemals länger als 100 Meter sein. Das liegt daran, dass sie nur bis zu dieser Länge ale Daten verlustfrei und in der gewünschten Geschwindigkeit übertragen können.

Wichtig ist natürlich auch deine Hardware, mit der du das Gigabit LAN nutzen möchtest. Ältere Hardware kann durchaus über einen Gigabit-Anschluss verfügen. Dennoch haben besonders die älteren PCs oft Probleme, die 117 MByte/s zu nutzen. Das liegt daran, dass die Festplatten und das Mainboard nicht so schnell sind. Während es heute Gang und Gäbe ist, dass mechanische Festplatten Datenraten von durchschnittlich 150 MByte/s erreichen, waren es 2006 gerade einmal 60 MByte/s beim Lesen und Schreiben der Festplatte - also gerade einmal der Hälfte der Datenrate, die das Gigabit-Netzwerk leisten kann.

Dennoch kann es von Vorteil sein, einen alten Rechner mit einer Gigabit-fähigen Netzwerkkarte zu versehen. Dann benötigst du nur noch eine passende Erweiterungskarte, die die Datenrate für den aufgerüsteten PC mehr als verdoppeln kann.

Was kostet Gigabit LAN?

Wenn du auf Gigabit LAN nicht verzichten kannst oder möchtest, dir jedoch die nötige Hardware fehlt, wirst du entsprechende Hardware kaufen müssen. In der Regel kommen hier aber nicht all zu hohe Kosten auf dich zu. So gibt es einen Gigabit-Switch mit fünf Ports bereits ab rund 20 Euro zu kaufen. Sogenannte Acht-Port-Modelle hingegen beginnen ab 35 Euro.

Um Gigabit LAN für den PC nachzurüsten, genügt eine Steckkarte für den PCI-Express-Slot. Sie kostet meist etwa zehn Euro. Für das Notebook hingegen eignet sich ein Gigabit-Adapter für USB 3.0, der rund 15 Euro kostet.

Nicht zu vergessen sind natürlich die benötigten Cat-5-Kabel mit 100 Metern. Sie kosten in der Regel etwa 15 Euro. Einen RJ45-Stecker gibt es pro Stück für etwa 20 Cent, während Plastiktüllen als Knickschutz für das Kabel in einem 100-Teile-Set meist etwa drei Euro kosten.

Wie du siehst, halten sich die Kosten hier in Grenzen. Etwas teurer wird es dann mit den Access Points mit WLAN AC und Gigabit-LAN-Schnittstelle. Sie fangen preislich bei rund 45 Euro an. Für dieselben Geräte, die jedoch für den Einsatz in größeren Räumen bestimmt sind, kann der Preis aber natürlich auch etwas höher angesetzt sein. Soll NBase-T für den PC mit einer PCIe-Karte nachgerüstet werden, muss mit etwas mehr als 100 Euro gerechnet werden, während ein passender Switch durchaus bis zu 200 Euro kosten kann.

Welche Probleme kann es mit Gigabit LAN geben?

Trotz Gigabit LAN kann es zu einer geringen Geschwindigkeit kommen. Oft liegt das an dem Router, der sich im Stromspar-Modus befindet. Ein anderer Auslöser kann natürlich auch das Cat-5-Kabel sein. Hier sollte dann ein entsprechender Kabelprüfer zur Hand genommen werden. Selbiges gilt auch für die Ports.

Was sind die Vorteile?

Gigabit LAN lohnt sich für jeden, der regelmäßig große Datenmengen lokal im Netzwerk übertragen möchte. Letztendlich ist eine zehnmal schnellere Datenübertragung als mit dem langsamen 100-Megabit-Netzwerk möglich. Auch gegenüber des herkömmlichen WLAN-Netzwerks ist das Gigabit Ethereum deutlich schneller.

Ebenfalls sinnvoll ist das Gigabit LAN, wenn du zu Hause einen Netzwerkspeicher (NAS) verwendest. Hier ist allerdings wichtig, dass beide Geräte für Gigabit LAN kompatibel sind. Weiterhin ist Gigabit LAN auch dann von Vorteil, wenn deine Internet-Verbindung schneller als 100 Megabit pro Sekunde ist. Nur mithilfe des Gigabit LAN wird es dir möglich sein, die Geschwindigkeit deines Internetzugangs vollkommen auszunutzen.

Welche Alternativen gibt es?

Die langsamere Alternative zum Gigabit Ethernet ist das 100-Mbit/s-Ethernet. In der Regel ist jede Hardware für diese Art des Netzwerks geeignet. Allerdings musst du als Nutzer mit einer zehnmal langsameren Geschwindigkeit zufrieden sein.

Besser ist da natürlich das 2,5- und das 5-Gbit/s-Ethernet. Benötigt wird hier ein Cat-6a-Kabel. Weiterhin besteht die Möglichkeit eines 10-Gbit/s-Ethernets und eines 25-Gbit/s- sowie 50-Gbit/s-Ethernets.

Fazit

Das Gigabit LAN ist ideal für jeden, der sich eine schnelle Datenübertragung innerhalb seines Netzwerkes wünscht und dennoch nicht all zu viel Geld dafür ausgeben möchte. Wichtig ist hier vor allem die richtige Hardware - sprich: Cat-5-Kabel in 100 Metern, GBit-fähige Endgeräte, Switch und eventuelle Teile zum Nachrüsten. So ist es durchaus möglich, die maximale Datenrate von 117 MByte/s zu erzielen - wobei in der Theorie sogar von 125 MByte/s ausgeht.