Ethernet im Überblick
100Base-Tx
Die Annahme, dass über eine Cat-5-Verkabelung mit einer 100 MHz Grenzfrequenz automatisch eine Datenrate von 100 Mbit/s übertragen werden kann, ist falsch. Folgende Besonderheiten sind hier zu beachten:
Beim Empfang der Signale muss sich der Empfänger auf den Datenstrom synchronisieren. Lange Phasen identischer Signale sind bei der Übertragung im Basisband problematisch, weil keine Signalflanken auftreten, mit deren Hilfe der Sender sich wieder neu synchronisieren könnte. Dieses Problem wurde bei den 10 Mbit/s-Standards durch die Manchester-Kodierung umgangen. In der ersten Phase wird das Datenbit gesendet, wobei ein Flankenwechsel eine logische 1 bedeutet. Die zweite Phase sorgt für die Taktung, indem auf jeden Fall ein Flankenwechsel stattfindet, wodurch sichergestellt wird, dass in jeder Phase mindestens ein Pegelwechsel vorliegt. Als Nachteil muss jedoch eine Verdoppelung der Frequenz in Kauf genommen werden.
Da die Frequenzverdoppelung für 100 Mbit/s nicht mehr in Frage kommt, kodiert man den Bitstrom in einem 4B5B-Muster. Dabei werden die Muster so gewählt, dass innerhalb jedes 4 beziehungsweise 5 Bit langen Blocks mindestens ein Signalwechsel auftritt. Somit wird der Bitstrom lediglich um 25 Prozent verlängert und es ergibt sich eine Datenrate von 125 Mbit/s.
Da eine Frequenz von 125 MHz größer ist als eine Frequenz von 100 MHz, wird das Signal auf drei Signalpegeln übertragen (MLT-3: Multi-Level Transmission mit -1, 0 und 1). Somit lassen sich mehrere Bits pro Symbol übertragen und die Übertragungsfrequenz reduzieren.
Die Basisfrequenz der Idle-Bitfolge reduziert sich hierdurch von 125 MHz auf ein Viertel und liegt nun bei 31,25 MHz. Durch ein Verwürfeln des kodierten Datenstroms (Scrambling) muss nun noch eine Aufteilung des Frequenzspektrums erfolgen. Damit sollen das Leistungsspektrum der abgestrahlten Signale aufgespreizt und die Vorgaben über elektromagnetische Verträglichkeit erfüllt werden.