Beschreibung Bus Stern Ring Mischformen Weitere Topologien Kollisionen Zugriffsverfahren Ethernet...

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• Ethernet

• Übertragungsmedien

• ISDN, xDSL, ADSL

Wolfgang Reischitz

AINF-Lehrgang 24. – 28. Februar 2003 in Wien, HTL Rennweg

Titel Topologien

Name Mag.Wolfgang Reischitz

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Wolfgang Reischitz Topologien

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Wolfgang Reischitz

Beschreibung

• Physikalische Topologie:

– Wie werden Kabel verlegt– Wo werden Antennen positioniert

• Logische Topologie– Beschreibt die „Verkehrsregeln“– Wer darf wie auf das

Übertragungsmedium zugreifen >> „Zugriffsverfahren“

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Wolfgang Reischitz

• Topologie der Netzwerke– Bus– Stern– Ring

Token Ring

Ethernet

BrückeServer

Minicomputer

IBM AS/400Arbeitsstation

Arbeitsstation

Arbeitsstation

Arbeitsstation

Arbeitsstation

Arbeitsstation

Arbeitsstation

Brücke

Brücke

Modem

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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

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Bustopologie

Bus

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Wolfgang Reischitz

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

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Sterntopologie

• Jede Station ist mit einem eigenen Kabel an einem zentralen Verteiler angeschlossen

• Zentrale Komponente wird als HUB bezeichnet (engl.: Nabe, Mittelpunkt)

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Sterntopologie

HUB

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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

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Ringtopologie

• Kabel bilden geschlossene Form

• Als physikalische Topologie erscheint dieser Netzentwurf selten

• Als logische durchaus in der Praxis zu finden > Ringleitungsverteiler

• Stichwort: Token Ring

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Ringtopologie

Ring

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Mischformen:

Stern-Bus-Netz

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Stern

Stern

Stern

Bus

Bus

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Mischformen:

Stern-Stern-Netz

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Stern

SternStern

Haupthub

Stern

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Wolfgang Reischitz

Weitere Topologien

• Baumtopologie

• Vermaschte Netze

– Jeder mit jedem direkt verbunden

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Funk-LAN

1-11 MBit/s

Indoor: 30-100m Outdoor: 1-20 km

Trägerfrequenz 2,4-2,5GHz

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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

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Kollisionen

Zugriffsverfahren:

• CSMA/CD

(Carrier Sense Multiple Acess with Collision Detection)

• Token Passing

(Token = „Redestab“)

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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

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Wolfgang Reischitz

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

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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

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Zugriffsverfahren

Token Passing

Umsetzung:

Wird bei logischen Ringtopologien eingesetzt Token

Ring, FDDI

Prinzip: Jeder zu seiner Zeit

Norm: IEEE 802.5

Initiatoren: IBM

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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

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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

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Ethernet

Kabel Topologie Max. Länge Stationen

10Base5

„Thick Ethernet“

(Koax, dick, gelb)Physikalischer und

logischer Bus2500m 300

10Base2

„Thin Ethernet“

Koax

Physikalischer und logischer Bus 925m 90

10Base-T

„Twisted Pair, RJ45“ Physikalisch Stern

Logisch Bus100m 1024 / Segment

10Base-F

„Glasfaser“ Physikalisch Stern

Logisch Bus2000m 1024 / Segment

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Übertragungsmedien

• Koaxialkabel

• Twisted Pair Kabel

• Glasfaserkabel

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Anforderungen an Übertragungsmedien

• fehlerfreie Übertragung (wenig

Signalverzerrung und Dämpfung)

• hohe Übertragungsgeschwindigkeit

• große Reichweite

• gutes Langzeitverhalten

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Twisted Pair: Kupferkabel

Lichtwellenleiter: Glasfaser

Luft: Wireless

Koaxialkabel

Telefonkabel

Übertragungsmedien

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Aufbau eines Kabels

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Aufbau:

Innenleiter – Kupfer

Isolation

Abschirmung

Mantel

Einsatz:

Bus – Topologien

Max. Datenübertragung: 10 Mbps

Koaxialkabel: (=BNC-Kabel)

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Koaxialkabel:

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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

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Twisted Pair Kabel:

•Kupferkabel

•Verdrillung wegen:

– Verminderung der restelektromagnetischen Felder

– Minimierung des Übersprecheffekts•Screen = Kabelschirm

•Shield = Schirmung einer Doppelader (Twisted Pair): verbessert Übertragung

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Twisted Pair Kabel:

• 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

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Twisted Pair Kabel

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Twisted Pair Kabel:

Paarweise geschirmt

Vierer geschirmt

Twisted Pair geschirmt

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Kabelkategorien

• 1 100 kHz ISDN-Basisanschluss• 2 1MHz ISDN - Primärmultiplexanschl.• 3 16MHz 10BaseT, Token Ring• 4 20 MHz 16-MBit-Token-Ring

• 5 100 MHz100-MBit-Ethernet

• 5e 100-300 MHz Gigabit-Ethernet

• 66 22550 MHz0 MHz155-MBit-ATM155-MBit-ATM, , GBit-EthernetGBit-Ethernet

• 77 600 MHz600 MHz622-MBit-ATM, GBit-Ethernet622-MBit-ATM, GBit-Ethernet

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Momentaner Standard

• 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

• ......

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Momentaner Standard

• 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)– ......

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RJ-45 Stecker:

(CAT 5)

(CAT 6)

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Glasfaserkabel – Lichtwellenleiter - LWL

• Fein zylindrische Faser aus Quarzglas

• Kern und Mantel mit geringerer optischer Dichte

• Informationsträger: Licht

– Monomodefaser: leitungsfähiger aber teurer– Gradientenfasern

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Glasfaserkabel:

• 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

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Glasfaserkabel:

Breakout

Duplex

Simplex

Innenkabel (leichte Ausführung)

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Glasfaserkabel:

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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

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Strukturierte Verkabelung

Standortverteiler: SV

Gebäudeverteiler: GV

Etagenverteiler: EV

Primärbereich

Sekundärbereich

Tertiärbereich

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Verkabelung gemäß EN 50173

Standort 2Standort 2Standort Standort 11

1500 Meter1500 Meter

500 Meter500 Meter

Op

tom

od

90 Meter90 Meter

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Verkabelung gemäß EN 50173

SV GV EV TA

1500 m 500 m 90 m

Areal-verkabelung

Steigzonen-verkabelung

Horizontal-verkabelung

Anschluss-verkabelung

Backbone - Verkabelung

Kommunikationsverkabelung

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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.

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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

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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)