Rechnernetze / Kommunikationssysteme

Ethernet und WLAN

1. Weshalb ist die Reichweite der CSMA/CD-Netze prinzipiell begrenzt?
2. Warum legt die Ethernet-Spezifikation eine minimale Paketlänge von 512 Bit fest?
3. Berechnen Sie den theoretisch maximal erzielbaren Datendurchsatz eines 1-GB-Ethernets bei Nutzung einer TCP-Verbindung und IPv4.

Aufgaben WLAN

1. Bestimmen Sie die maximale Nettodatenrate eines Users mit 2 Antennen und 80 MHz für WIFI 7!
2. Welche Probleme entstehen bei CSMA in Funknetzen und wie können diese gelöst werden?
3. Unter welchen Umständen kann man auf den RTS/CTS-Mechanismus verzichten?
4. Ein Access-Point hat eine Sendeleistung von 17 dBm und einen Antennengewinn von 3 dBi. Wie groß ist die equivalente auf einen Rundstrahler bezogene abgestrahlte Leistung (EIRP). Ist diese Konfiguration zulässig?
5. Was bedeutet eine Verdopplung der Entfernung im Freiraum für die Signaldämpfung?
6. Wie kann die Streckendämpfung innerhalb eines Gebäudes abgeschätzt werden, wenn die Übertragungsfrequenz f = 2,4 GHz, die Entfernung 50 m und 2 Wände mit einer Dämpfung von je 15 dB angenommen werden?

Standards für WLAN

• Link/Netto-Datenraten in Mbit/s

Name	IEEE	MHz	Ströme	QAM	Link	Netto
WIFI 1	802.11	20	1	4	2	1
WIFI 2	802.11b	20	1	CCK	11	5
WIFI 3	802.11g	20	1	64	54	22
WIFI 4	802.11n	20-40	2x2	64	72	30
WIFI 5	802.11ac	20-160	4x4	256	86	40
WIFI 6/6e	802.11ax	20-160	8x8	1024	150	90
WIFI 7	802.11be	20-320	16x16	4096	180	108
WIFI 8	802.11bn	20-320	16x16	4096	180	108

Hinweise

• WIFI 6e: zusätzlich zu WIFI 6 die Nutzung des 6GHz-Bandes
• Datenraten beziehen sich auf 20 MHz Bandbreite und 1x1 MIMO.
• Die Bandbreite und die Anzahl an Datenströmen gehen im Idealfall linear in die Datenrate ein.
• Beispiel: WIFI 6 mit 160 MHz und 4x4 Datenströmen: 90 x 8 x 4 = 2880 Mbps maximale Nutzerdatenrate bzw. 4800 Mbps Linkrate.
• ab WIFI5 ist das Maximum nur als Summendatenrate mehrerer User erreichbar (MU-MIMO), da Clients maximal 4 Antennen besitzen
• Für eine stabile WLAN-Verbindung sollte Empfangsleistung nicht unter -80 dBm liegen.
• In der EU gilt ein EIRP von 20 dBm für das 2.4-GHz-Band und 23 dBm für das untere 5-GHz-Band (5150 -5350) und 30 dBm für das obere 5-GHz-Band (5470-5725).

Fakultativ: Ausbreitung

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Vergleich: Datenraten von PC-Komponenten

Bus:

• PCIe 1.0 x1/16: 0,25-4 GB/s
• PCIe 2.0 x1/16: 0,5-8 GB/s
• PCIe 3.0 x1/16: 1-16 GB/s
• PCIe 4.0 x1/16: 2-31 GB/s
• PCIe 5.0 x1/16: 4-63 GB/s
• PCIe 6.0 x1/16: 7-121 GB/s
• PCIe 7.0 x1/16: 15-242 GB/s
• USB1: 1,2 MB/s
• USB2: 50 MB/s
• USB3: 5-20 GB/s
• USB4: 40 GB/s
• SATA3: 600 MB/s

Speicher:

• NVMe: 14 GB/s
• DDR5-4800: 38 GB/s

Netzwerk:

Elektrisch:

• 1 GBASE-T: 1 Gbps = 125 MB/s
• 10GBASE-T: 10 Gbps = 1,2 GB/s
• 40GBASE-T: 40 Gbps = 5 GB/s

Optisch SFP (Small Form-Factor Pluggable, DD-Double Density)

• SFP : 1 Gb/s
• SFP+ : 10 Gb/S
• SFP28 : 25 Gb/s (NRZ)
• SFP56 : 50 Gb/s (PAM4)
• SFP56-DD: 100 Gb/s (2x50, PAM4)

Optisch QSFP (4-8 Lanes, NRZ/PAM4):

• QSFP+ : 40 Gb/s (4x10) = 5 GB/s
• QSFP28 : 100 Gb/s (4x25) = 12 GB/s
• QSFP56 : 200 Gb/s (4x50) = 25 GB/s
• QSFP-DD : 400 Gb/s (8x50) = 50 GB/s
• QSFP-DD : 800 Gb/s (8x100) = 100 GB/s

Optisch OSFP:

• OSFP : 800 Gb/s (8x100) = 100 GB/s

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Letzte Änderung: 08. December 2025 11:18