Warum wurden Koaxialkabel für die Vernetzung verwendet?

Wenn ältere Standards veraltet sind, liegt das oft daran, dass sie durch neuere Technologien ersetzt werden. In der Vergangenheit wurde die Vernetzung mit Koax statt mit dem heute verwendeten Twisted Pair durchgeführt. Warum haben sie das teurere Koax verwendet? Es sieht nicht so aus, als hätte es die Twisted-Pair-Technologie damals nicht gegeben, also scheinen technologische Fortschritte nicht der Grund zu sein.

Antworten (7)

Koax wurde wegen seiner kontrollierten Impedanz, seiner Bandbreite und seiner selbstabschirmenden Eigenschaften verwendet.

Sicher, Twisted-Pair-Verkabelung gibt es schon seit sehr langer Zeit, die hauptsächlich zur Übertragung von Audiofrequenzen in Telefonkabeln verwendet wird. Da war der technische Fortschritt nicht gefragt. Um die Verluste und Impedanzprobleme von Twisted-Pair zu kompensieren, waren große technologische Verbesserungen in der Elektronik erforderlich, die als Schnittstelle verwendet wird (z. B. adaptive Hochgeschwindigkeits-Equalizer), um es kostengünstiger als Koax zu machen.

Ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel (CAT1- und CAT2-Telefonkabel) hatten damals (Anfang der 80er) nicht genügend Leistung, und Koaxialkabel (10Base2, 10Base5) erforderten keine Hubs (die damals ziemlich teuer waren). Als 10BaseT ratifiziert wurde (CAT3), sanken die Preise für Hubs (und später Switches) aufgrund der Massenproduktion.

Das Problem liegt nicht an der Verkabelung. Das Problem liegt in den relativen Kosten der Elektronik gegenüber der Verkabelung. Damals gab es Twisted Pair, da es lange Zeit für Telefonleitungen verwendet wurde.

Die Idee, ein separates Stück Hardware zu haben, das in der Mitte schaltet und die Sterntopologie verwendet, die heute für Twisted Pair verwendet wird, würde jedoch die Kosten und die Komplexität einer Technologie erhöhen, die bereits ziemlich komplex war. Das Verlegen eines Koaxialkabels zu jedem der Computer und das Behandeln wie ein echtes Medium bedeutete, dass Sie nur eine einzige Netzwerkschnittstelle in jedem Computer installieren mussten. Zu einer Zeit, als ICs und Transistoren und Leiterplatten relativ gesehen teurer waren als Kabel, sparte der Verzicht auf einen zentralen Hub/Switch Kosten.

Ich habe die gleiche Geschichte auch von ein paar alten Hasen gehört - damals war Kupfer billig, Transistoren (und damit ICs, CPUs, Speicher, Verarbeitung/Berechnung) waren teuer.
Was, glauben Sie, hat den ziemlich plötzlichen Rückgang der Kosten für die Netzwerkelektronik verursacht (ich denke, die Kosten eines typischen Hubs sind in weniger als einem Jahr um mehr als die Hälfte gesunken, irgendwann vor etwa einem Jahrzehnt)? Hat jemand ein billiges Design für einen zeitkorrigierenden Repeater oder so etwas gefunden?
Moores Gesetz und billige Offshore-Fertigung haben zusammengearbeitet, um dies zu ermöglichen. Und Hub-in-an-ASIC und später Switch-in-an-ASIC tauchten auf. Vielleicht ist sogar ein wichtiges Patent abgelaufen? Ich spekuliere jetzt nur.

Unshielded Twisted Pair gibt es schon so lange, wie es Telefonleitungen gibt, aber es wurde ursprünglich entwickelt, um Rauschen bei Audiofrequenzen zu unterdrücken. Es wurde nicht mit der richtigen Anzahl von Drehungen entwickelt, um Rauschen bei den digitalen Hochgeschwindigkeitsfrequenzen von Ethernet zu unterdrücken. Koaxialkabel werden jedoch seit langem für verschiedene HF-Anwendungen verwendet, und ihre Eigenschaften der Rauschunterdrückung bei diesen Frequenzen waren gut bekannt.

Darüber hinaus könnten bestehende Koaxialkabel Verbindungsentfernungen von 0,2 km bis zu 0,5 km ermöglichen. Die Fähigkeit, über große Entfernungen zu übertragen, ohne dass ein teurer Repeater erforderlich ist, ist entscheidend bei der Verkabelung eines großen Gebäudes oder Campus, die ihre ursprünglichen Designziele waren.

Die ersten Ingenieure, die die Ethernet-Technologie erfanden, wandten sich einfach einem Verkabelungsprodukt zu, von dem sie wussten, dass es die Aufgabe zuverlässig erledigen kann. Sorgen Sie zuerst dafür, dass es funktioniert, und kümmern Sie sich dann darum, es später zu verbessern.

Twisted Pair gab es „am Anfang“ nicht. Es gab dickes Koaxialkabel ( 10base5 ), später dünnes Koaxialkabel ( 10base2 ) und noch später UTP/FTP/STP (ungeschirmtes, foliertes, geschirmtes Twisted Pair) ( 10baseT, 100BaseT, 1000BaseT, 10GBaseT, ... ).

Twisted Pair ist viel billiger als Koax und ermöglichte eine Sternarchitektur anstelle einer Busarchitektur. Der Vorteil einer Sternarchitektur besteht darin, dass beim Ausfall eines Kabels (oder eines Abschlusswiderstands) nur ein einziges Gerät betroffen ist und der Rest weiter funktioniert. Und die Verwaltung ist viel einfacher.

Die installierte Basis für UTP (strukturierte) Verkabelung ist riesig und die Installation von Kabeln in Gebäuden macht oft einen großen Teil der Netzwerkkosten aus. Daher fordern Unternehmen von Netzwerkanbietern, dass sie weiterhin Geräte entwickeln, die mit der bereits verfügbaren (strukturierten) UTP-Verkabelung verwendet werden können. Heutzutage sehen Sie einen Wechsel von kabelgebundenen Netzwerken zu drahtlosen Netzwerken (WiFi), viele neue Bürogebäude haben nur sehr begrenzte Datenkommunikationskabel installiert, oft nur zu zentralen Standorten, von wo aus die WiFi-Zugangspunkte (und ein verlorenes Telefon) gespeist werden.

Ich bin mir nicht sicher, ob die ursprüngliche ICS-Verkabelung für Token Ring eine frühe Variante von Twisted Pair war (wahrscheinlich), aber sie war sicherlich dicker und hatte weniger Leitungen als das, was wir als UTP kennen.

IBM Token Ring verwendete abgeschirmte Twisted Pair (STP). Apollo Token Ring verwendete 75-Ohm-Koaxialkabel. ARCNET (Token-Passing-Bus) verwendete 93-Ohm-Koaxialkabel.

Aus der Geschichte des Ethernets

Und so wurde am 22. Mai 1973 Ethernet geboren. Nach monatelangen Bemühungen, die auf Metcalfes Ideen und Boggs' Hilfe beim Entwerfen und Debuggen der erforderlichen Netzwerkhardware aufgebaut waren, ging der erste funktionierende Ethernet-Prototyp, ein 2,94 Mbit/s CSMA/CD-System, das mehr als 100 Workstations über ein 1 km langes Kabel verbindet, am 11. November in Betrieb , 1973. Basierend auf seinem nachgewiesenen Erfolg würde Xerox 1975 Ethernet patentieren lassen.

1973 waren DFÜ-Modems, die Twisted Pair verwendeten, 0,0012 Mbit/s oder 0,0003 Mbit/s, und 2400 (0,0024 Mbit/s) war das erwartete maximal erreichbare. Jedes Twisted Pair unterstützt nur 2 Workstations, eine an jedem Ende. Ein Vorteil war, dass bei diesen Geschwindigkeiten Entfernungen von viel mehr als 1 km über das Wählnetz erreichbar waren

Es stimmt also, dass „damals die Twisted-Pair-Technologie existierte“, aber es ist irreführend, sie mit frühem Ethernet zu vergleichen.

Wäre die Einschränkung nicht beim Modem gewesen? Ich bin mir nicht sicher, ob verdrillte Paare heute anders aussehen als vor 40 Jahren. (Ich wüsste nicht, was anders sein könnte)
@TheResistance: wahrscheinlich das Modem, ja. Das Kabel hatte möglicherweise nur eingeschränkte Fähigkeiten, weil es nicht erforderlich war. Schon 1970 konnten sie ein verdrilltes Paar verdrillen, das Hunderte von Kilohertz zulassen würde.
Sie verwechseln die Bandbreite des Multiplex -Telefonsystems mit der der Verkabelung selbst. Der Grund, warum 2400 Baud wie eine Grenze ausgesehen haben könnten, war, dass eine 3-kHz-Zuweisung durch die Schalter und die Schalter-Schalter-Verbindung passen musste, nicht dass nicht bekannt war, wie man mehr durch Twisted-Pair-Längen in Anlagengröße leiten konnte.
@TheResistance, das heutige Twisted Pair ist in der Tat anders. Die Anzahl der Verdrillungen pro Drahtlänge ist so ausgelegt, dass Interferenzen bei MHz-Wellenlängen unterdrückt werden. Verschiedene Paare in der Ummantelung sind mit unterschiedlichen Steigungen verdrillt, um ein Übersprechen zu verhindern. Auch die Dämmstärke kann einen Unterschied machen.
@JohnDeters: Aber damals waren die Leute nicht so dumm, dass sie nicht wussten, dass kürzere Drehungen besser sind, noch fehlte ihnen die Technologie, um solche Kabel herzustellen.
@TheResistance, nein, natürlich nicht. Aber sie waren noch nicht im Handel erhältlich. Wenn Sie ein neues Netzwerksystem erfinden würden, würden Sie die Adapter erfinden und herstellen UND gleichzeitig einen ganz neuen Kabeltyp herstellen wollen, um sie alle miteinander zu verbinden? Das ist eine zu große Aufgabe, wenn Sie erfolgreich sein wollen.

Eine weitere wichtige Entwicklung, die die Verwendung von UTP für Niederspannungssignale ermöglichte, sind die Kosten von Transformatoren im Vergleich zu ICs, die für den Differentialausgleich verwendet werden, wodurch die Abschirmungs- und Isolationsanforderungen erheblich reduziert werden. All dieses Eisen und Kupfer war teuer als Rohmaterial zu erwerben und als fertiges Produkt zu versenden.

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