AINF-Lehrgang 24. – 28. Februar 2003 in Wien, HTL Rennweg Titel Topologien Name Mag.Wolfgang Reischitz

Topologien

Beschreibung Physikalische Topologie: Wie werden Kabel verlegt Wo werden Antennen positioniert Logische Topologie Beschreibt die „Verkehrsregeln“ Wer darf wie auf das Übertragungsmedium zugreifen >> „Zugriffsverfahren“

Topologie der Netzwerke Bus Stern Ring

Bustopologie Gekennzeichnet durch ein einziges zentrales Kabel. Dieses wird als BUS bezeichnet Signale breiten sich in beide Richtungen aus Einsatz von Signalverstärkern (Repeater) Bus-Enden Abschlusswiderstände

Bustopologie Bus

Bustopologie Vorteile; relativ niedrige Kosten da geringe Kabelmengen Ausfall einer einzelnen Station führt zu keiner Störung im übrigen Netz Nachteile Bei Störung im Bus Blockade des gesamten Netzwerkes Fehlersuche sehr aufwendig Hoher Datenverkehr – jeder sendet an jeden

Sterntopologie Jede Station ist mit einem eigenen Kabel an einem zentralen Verteiler angeschlossen Zentrale Komponente wird als HUB bezeichnet (engl.: Nabe, Mittelpunkt)

Sterntopologie HUB

Sterntopologie Vorteile Kabeldefekt keine Auswirkungen auf das restliche Netz Aktive Verteiler wirken gleichzeitig als Signalverstärker Weitere Stationen und Verteiler können problemlos hinzugefügt werden Nachteile Große Kabelmengen Ausfall Verteiler kein Netzverkehr möglich

Ringtopologie Kabel bilden geschlossene Form Als physikalische Topologie erscheint dieser Netzentwurf selten Als logische durchaus in der Praxis zu finden > Ringleitungsverteiler Stichwort: Token Ring

Ringtopologie Ring

Mischformen: Stern-Bus-Netz

Stern Bus Stern Bus Stern

Mischformen: Stern-Stern-Netz

Stern Stern Haupthub Stern Stern

Weitere Topologien Baumtopologie Vermaschte Netze Jeder mit jedem direkt verbunden

Funk-LAN 1-11 MBit/s Indoor: 30-100m Outdoor: 1-20 km Trägerfrequenz 2,4-2,5GHz

Kollisionen Was passiert wenn mehrere Stationen gleichzeitig senden ? Wie könnte man dies vermeiden ? Daher >>> Zugriffsverfahren Alle beteiligten Knote müssen das gleiche Zugriffsverfahren verwenden Im LAN – Bereich haben sich 2 Zugriffsverfahren etabliert

Kollisionen Zugriffsverfahren: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection) Token Passing (Token = „Redestab“)

Zugriffsverfahren CSMA/CD Carrier sense: Station „hört“ ob Übertragungsmedium frei ist Multiple access: Ausbreitung in alle Richtungen Collision Detection: jede Station die eine Kollision feststellt sendet ein so genanntes JAM-Signal. Alle stoppen daraufhin die Übertragung. Neuerliche Übertragung nach zufällig gewählter Verzögerungszeit

Zugriffsverfahren CSMA/CD Umsetzung: Wird bei logischen Bus-Topologien eingesetzt (Es spielt keine Rolle ob Verkabelung als Bus oder Stern erfolgt) Ethernet Prinzip: Wer zuerst kommt, mahlt zuerst Einsatzgebiet: Norm: IEEE 802.3 Initiatoren: INTEL, XEROX

Zugriffsverfahren Token Passing Token: Bitmuster das durch ein Netz kreist und an allen Stationen vorbeikommt (passing) Wer Token erhält darf senden Nach Sendung Token wieder im Umlauf

Zugriffsverfahren Token Passing Umsetzung: Wird bei logischen Ringtopologien eingesetzt Token Ring, FDDI Prinzip: Jeder zu seiner Zeit Norm: IEEE 802.5 Initiatoren: IBM

Ethernet Als Standard für viele kleinere Netze durchgesetzt Folgende Kennzeichen: Logischer Aufbau Bus-Topologie Physikalischer Aufbau je nach Kabel Stern oder Bus Zugriffsverfahren CSMA/CD

Ethernet Versionen: 10Base2: Verwendet dünnes Koaxialkabel 10BaseT: Verwendet Twisted-Pair-Kabel 10Base-F: Verwendet Glasfaserkabel 100Base-X (Fast Ethernet): Geschwindigkeit 100 Mbps Verwendet Twisted-Pair-Kabel oder Glasfaser

Physikalischer und logischer Bus Ethernet Kabel Topologie Max. Länge Stationen 10Base5 „Thick Ethernet“ (Koax, dick, gelb) Physikalischer und logischer Bus 2500m 300 10Base2 „Thin Ethernet“ Koax 925m 90 10Base-T „Twisted Pair, RJ45“ Physikalisch Stern Logisch Bus 100m 1024 / Segment 10Base-F „Glasfaser“ 2000m

Übertragungsmedien Koaxialkabel Twisted Pair Kabel Glasfaserkabel

Anforderungen an Übertragungsmedien fehlerfreie Übertragung (wenig Signalverzerrung und Dämpfung) hohe Übertragungsgeschwindigkeit große Reichweite gutes Langzeitverhalten

Übertragungsmedien Twisted Pair: Kupferkabel Lichtwellenleiter: Glasfaser Luft: Wireless Koaxialkabel Telefonkabel

Aufbau eines Kabels

Koaxialkabel: (=BNC-Kabel) Aufbau: Innenleiter – Kupfer Isolation Abschirmung Mantel Einsatz: Bus – Topologien Max. Datenübertragung: 10 Mbps

Koaxialkabel:

Twisted Pair Kabel Unshielded Twisted Pair (UTP): ohne Paarschirm und ohne Gesamtschirm Screened Unshielded T. Pair (S/UTP): Abschirmung lediglich des Gesamtkabels Screened Shielded T. Pair (S/STP): sowohl gesamtkabel als auch das verdrillte Kabelpaar sind abgeschirmt

Twisted Pair Kabel: Verminderung der restelektromagnetischen Felder Kupferkabel Verdrillung wegen: Verminderung der restelektromagnetischen Felder Minimierung des Übersprecheffekts Screen = Kabelschirm Shield = Schirmung einer Doppelader (Twisted Pair): verbessert Übertragung

Twisted Pair Kabel: Heute Kabel der Kategorie 5 oder 6 im Einsatz Kategorien: Heute Kabel der Kategorie 5 oder 6 im Einsatz Kat5: 100 Mbps Kat6: 250 Mbps Kat7: 600 Mbps (in Planung) Verbindungselement: RJ-45 Stecker

Twisted Pair Kabel

Twisted Pair Kabel: Twisted Pair geschirmt Vierer geschirmt Paarweise geschirmt

Kabelkategorien 5 100 MHz 100-MBit-Ethernet 1 100 kHz ISDN-Basisanschluss 2 1MHz ISDN - Primärmultiplexanschl. 3 16MHz 10BaseT, Token Ring 4 20 MHz 16-MBit-Token-Ring 5 100 MHz 100-MBit-Ethernet 5e 100-300 MHz Gigabit-Ethernet 6 250 MHz 155-MBit-ATM, GBit-Ethernet 7 600 MHz 622-MBit-ATM, GBit-Ethernet

Momentaner Standard Bis 100 MHz Datenübertragungsrate 100 Mbps 4-paarig verdrillte Kabel ... TWISTED PAIR RJ45 Steckverbinder Kategorie 5 Bis 100 MHz Datenübertragungsrate 100 Mbps Wellenwiederstand 100  Kabellänge max. 100 m IEEE 802.3u (Ethernet-Fast Ethernet) Apple Talk ISDN ......

Momentaner Standard Bis 250 MHz Datenübertragungsrate 1 Gbps 4-paarig verdrillte Kabel ... TWISTED PAIR RJ45 Steckverbinder Kategorie 6 Bis 250 MHz Datenübertragungsrate 1 Gbps Wellenwiederstand 100  Kabellänge max. 100 m IEEE 802.3u (Ethernet-Fast Ethernet) ......

RJ-45 Stecker: (CAT 5) (CAT 6)

Glasfaserkabel – Lichtwellenleiter - LWL Fein zylindrische Faser aus Quarzglas Kern und Mantel mit geringerer optischer Dichte Informationsträger: Licht Monomodefaser: leitungsfähiger aber teurer Gradientenfasern

Glasfaserkabel: Dünner Glaszylinder (Kern oder Core) Aufbau: Dünner Glaszylinder (Kern oder Core) Umgeben von konzentrischer Glasschicht (Cladding) Ummantelt von Schutzschicht (Zug- und Bruchfestigkeit) Hohe Übertragungsrate (Gigabit-Bereich) Gute Sicherheit (Störstrahlung, abhören) Monomode - Multimode

Glasfaserkabel: Innenkabel (leichte Ausführung) Breakout Duplex Simplex Innenkabel (leichte Ausführung)

Glasfaserkabel:

Link-Klassen Klasse C - 16 MHz (10 Base T) Klasse D - 100 MHz (DDI, ATM155) Klasse E - 250 MHz (CDDI, Gigabit) Klasse F - 600 MHz (ATM622,Gigabit) Klasse LWL über 10 MHz

Strukturierte Verkabelung Tertiärbereich Etagenverteiler: EV Sekundärbereich Gebäudeverteiler: GV Primärbereich Standortverteiler: SV

Verkabelung gemäß EN 50173 Standort 1 Standort 2 90 Meter 500 Meter Optomod 90 Meter 500 Meter 1500 Meter

Verkabelung gemäß EN 50173

ISDN, ADSL, XDSL XDSL: (Digital Subscriber Line, x-als Oberbegriff für etliche DSL-Varianten) DSL versucht auf vorhandenen Kupferkabeln (Telefon, UTP) höhere Durchsatzraten zu erzielen. Die meisten DSL-Vorschläge sind so konzipiert, dass auf denselben Übertragungsmedien der „normale“ Telefonverkehr und die Datenübermittlung koexistieren können.

ISDN, ADSL, XDSL ADSL: (Asymmetric Digital Subscriber Line) „Asymmetric“ bedeutet unterschiedliche Übertragungsraten für Upstream (Senderichtung) und Downstream (Empfangsrichtung). Max. Übertragungsrate „Senden“: 16 – 768 Kbps. Max. Übertragungsrate „Empfangen“: 1,5 – 8 Mbps. Maximale Leitungslänge zur Vermittlungsstelle: 6km bei Geschwindigkeit <1,5 Mbps 4km bei höherer Geschwindigkeit

ISDN, ADSL, XDSL ISDN: ((Integrated Services Digital Network) ISDN arbeitet mit mehreren B-Kanälen und einem D-Kanal. B-Kanal: Eigentlicher Datenkanal: 64 Kbps. Mehrere Kanäle können für höhere Datenübertragungsraten zusammengefasst werden. D-Kanal: Dient zu Übertragung von Steuerinformationen für den B-Kanal. Geräteanschluss mittels RJ-45 (nur mittlere 4 Kontakte belegt)

Schüleraufgaben Planen Sie ein Netzwerk für diesen Raum Geben Sie die Typologie sowohl logisch als auch physikalisch an Welche Zusatzgeräte benötigen Sie Wie viele Stationen können sie unterbringen Welchen Kabeltypus benötigen Sie Worauf müssen Sie noch achten (Netzwerkkartentypus, max. Kabellänge,..)

Medien Twisted Pair, häufigste derzeit verwendete Form Sternvierer

Medien UTP (= ungeschirmt) häufigste Form in USA, GB und Asien F/UTP (Folienschirm) (hier als Zwillingskabel) UTP (= ungeschirmt) häufigste Form in USA, GB und Asien

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