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• Beschreibung
• Bus
• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
AINF-Lehrgang 24. – 28. Februar 2003 in Wien, HTL Rennweg
Titel Topologien
Name Mag.Wolfgang Reischitz
2
• Beschreibung
• Bus
• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz Topologien
3
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• Bus
• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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“
4
• Beschreibung
• Bus
• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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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• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Beschreibung
• Bus
• Stern
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• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
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Bustopologie
Bus
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• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
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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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• Bus
• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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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)
9
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• Ring
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• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
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Sterntopologie
HUB
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• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
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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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• Weitere Topologien
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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Ring
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Ringtopologie
Ring
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Wolfgang Reischitz
Mischformen:
Stern-Bus-Netz
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• Übertragungsmedien
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Stern
Stern
Stern
Bus
Bus
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• Mischformen
• Weitere Topologien
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• Zugriffsverfahren
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• Übertragungsmedien
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Mischformen:
Stern-Stern-Netz
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• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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Stern
SternStern
Haupthub
Stern
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• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
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• Übertragungsmedien
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Weitere Topologien
• Baumtopologie
• Vermaschte Netze
– Jeder mit jedem direkt verbunden
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• Zugriffsverfahren
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• Übertragungsmedien
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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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• Weitere Topologien
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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Zugriffsverfahren
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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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Wolfgang Reischitz
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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Wolfgang Reischitz
Twisted Pair Kabel:
Paarweise geschirmt
Vierer geschirmt
Twisted Pair geschirmt
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• Ethernet
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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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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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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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• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Ethernet
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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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• Stern
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• Weitere Topologien
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• Ethernet
• Übertragungsmedien
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Glasfaserkabel:
Breakout
Duplex
Simplex
Innenkabel (leichte Ausführung)
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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
Glasfaserkabel:
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• Weitere Topologien
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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Ring
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• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
Strukturierte Verkabelung
Standortverteiler: SV
Gebäudeverteiler: GV
Etagenverteiler: EV
Primärbereich
Sekundärbereich
Tertiärbereich
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• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
Verkabelung gemäß EN 50173
Standort 2Standort 2Standort Standort 11
1500 Meter1500 Meter
500 Meter500 Meter
Op
tom
od
90 Meter90 Meter
50
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• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Stern
• Ring
• Mischformen
• Weitere Topologien
• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Ring
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• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
Wolfgang Reischitz
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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• Beschreibung
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• Kollisionen
• Zugriffsverfahren
• Ethernet
• Übertragungsmedien
• ISDN, xDSL, ADSL
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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)