PDF(02.01.05)

Einführung in die Netzwerktechnik
Aufbau, Begriffe
Thorsten Punke Dipl. Ing.
1
Inhalte
• Aufbau von Netzen
− Begriffe und Definitionen
− Topologien von Netzwerken
•
•
•
•
•
•
Standards
Übertragungsparameter
Kabeltypen
Steckverbinder
Aktive Komponenten
Home cabling
2
Begriffe der Netzwerktechnik
• LAN (Local Area Network)
Ein LAN ist ein Netzwerk innerhalb eines Gebäudes
oder Raumes.
3
Begriffe der Netzwerktechnik
• WAN (Wide Area Network)
Ein WAN ist ein Netzwerk zwischen verschiedenen
Standorten, die oft viele Kilometer entfernt liegen
• MAN (Metropolitan Area Network)
− Sind in der Regel Stadtnetze
WAN-Verbindung
X Kilometer
Standort A
Standort B
4
Begriffe der Netzwerktechnik
• Warum Netzwerke?
• Applikation (Anwendungen)
Beispielsweise:
−
−
−
−
Textverarbeitung
Tabellenkalkulation
CAD (Computer aided design)
DTP (Desktop Publishing)
− Telefone (analog, ISDN,
ADSL)
− Videokonferenzen
− CATV
5
Begriffe der Netzwerktechnik
• Protokolle
− „Gemeinsame Sprache“ im Netzwerk
− ATM (Asynchronous Transfer Mode)
− Token Ring
− Ethernet
• Übertragungstechnologien
− 4 Mbit/s, 16 Mbit/s Token Ring
− 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1000 Mbit/s, 10Gigabit Ethernet
− 155 Mbit/s, 622 Mbit/s ATM
Ethernet ist heute das bedeutendste Protokoll, ATM wird
neben Ethernet in WANs eingesetzt, Token Ring veraltet
6
Verkabelungsstandards
• Überblick
IEC
International
Electrotechnical
Commission
ISO
International
Standards
Organization
ISO / IEC 11801
CENELEC
European Committee
for Electrotechnical
Standardization
DIN/DKE
Deutsches
Institut für Normung/
Deutsche
Kommission
Elektrotechnik
ANSI
American National
Standards Institute
EN 50173
BSI
British
Standards
Institution
ETC.
TIA
Telecommunications
Industry Association
TIA / EIA 568A
EIA
Electronic Industry
Association
7
Verkabelungsstandards
• Definition:
− Internationale Standards für den Entwurf, die Installation und
die Administration von Kommunikations-Systemen in
Gebäudekomplexen
− Der nationale amerikanische Standard EIA/TIA 568 A und die
europäische Norm EN 50173 sind von dem globalen Standard
ISO / IEC 11801 abgeleitet
− Aufgabe
− Schaffung eines einheitlichen Standards mit der Anpassung
an nationale Gegebenheiten. Schaffung einer installierten
Basis, die zukünftige Anwendungen nutzen können und deren
Eigenschaften bekannt sind.
8
Verkabelungsstandards
• Norm für die strukturierte, universelle
Gebäudeverkabelung in Deutschland: EN 50173
• Vorgegebene Struktur (Topologie): sternförmig
• Bus oder Ring veraltet und nicht normkonform!
RING
BUS
STERN
9
Verkabelungsstandards
• Koaxverkabelungen sind billig, aber veraltet.
− Kaum noch Netzwerkkarten mit BNC Anschluß auf dem Markt
• 100 Mbit/s und mehr nur noch mit Kategorie 5
Komponenten
• Das bedeutet auch Twisted Pair Kabel!
• Aktive Komponenten nur noch mit RJ45
Steckverbindern
• Stand heute:
− Klasse D Netzwerke bis 100 MHz
− Trend zu Klasse E Netzwerken bis 250 MHz
10
ISO / IEC 11801 und EN 50173
• Tertiäre Verkabelung
Etagenverkabelung
Horizontalbereich
• sekundäre Verkabelung
Steigbereich
Gebäudebackbone
• primäre Verkabelung
Standortbackbone
Campusbackbone
Struktur: Baum bzw. Sternförmig
11
ISO / IEC 11801 und EN 50173
Gebäude 3
Übergabepunkt
Etagenverteiler
Gebäude 2
Etagenverteiler
Gebäudeverteiler
Campusverteiler
12
ISO / IEC 11801 und EN 50173
• DNA (Distributed Network Administration) Struktur
Horizontalverkabelung
19 Zoll
Schrank mit
aktiven
Komponenten
Kupferkabel
Kupferkabel
Achtung!
Bei Kupfer maximal 90m
19 Zoll
Schrank mit
aktiven
Komponenten
LWL
Arbeitsstation
Kupferkabel
Kupferkabel
Steigbereich (Backbone) mit
LWL Kabeln von bis zu 144
Fasern
LWL
Arbeitsstation
Arbeitsstation
Arbeitsstation
19 Zoll
Schrank mit
aktiven
Komponenten
Kupferkabel
Arbeitsstation
LWL
Kupferkabel
Server/ Zentrale
Arbeitsstation
Bay Networks
Bay Networks
Bay Networks
WAN/Campus
13
Neue Ausgabe der IS 11801
Zentralisierte Verkabelungsstruktur
Teilnehmer werden direkt
verbunden
Direktverbindung:
Arbeitsstation
Achtung!
Bei Kupfer maximal 90m
+ Bei wenigen Anschlüssen sinnvoll
- Ansonsten zuviele Kabel, die verlegt
werden müssen
- Aufwendige Brandschottung
Arbeitsstation
Bei LWL Verkabelungen
300m bis 2000m, abhängig
von der Applikation
Arbeitsstation
Passiver Unterverteiler bei
LWL Verkabelungen
Indirekte Verbindung:
Nur mit LWL Kabeln möglich
Kabel mit 4 Fasern
Kabel mit 48 bis 144 Fasern
Arbeitsstation
+ Bei vielen Anschlüssen sinnvoll, damit nur
ein Kabel im Steigebereich verlegt werden
muß.
+ Kleine Brandschottung notwendig
Kabel mit 4 Fasern
- Passiver Unterverteiler auf der Etage
Arbeitsstation
Bay Networks
Bay Networks
Bay Networks
Server/ Zentrale
14
Kategorien und Linkklassen Kupfer
• Die Leistungsfähigkeit von Komponenten (Patchkabeln,
Verteilfeldern, Kabeln, Arbeitsplatzanschlußdosen) wird
in Kategorien angegeben:
− Kategorie 3 bis 16 MHz
Kategorie 5 bis 100 MHz
Kategorie 6 bis 250 MHz
für Telefonie
Datentechnik & Telefonie
zukünftige Anwendungen
Kategorie 7 bis 600 MHz
zukünftige Anwendungen
und CATV
Achtung! Gilt in der Form nur für Kupferkomponenten
15
Kategorien und Linkklassen Kupfer
• Die Leistungsfähigkeit eines Links wird in Linkklassen
angegeben:
− Link: Die Zusammenschaltung von Komponenten inklusive der
Verarbeitung
• Linkklasse D bis 100 MHz
alle heutigen Dienste
Linkklasse E bis 250 MHz
mit Zukunftsreserve
Linkklasse F bis 600 MHz
enorme Zukunftsreserve
Achtung! Gilt in der Form nur für Kupferkomponenten
16
Geschwindigkeiten
•
•
•
•
Wichtig MHz ≠ Mbit/s
100 Bit/s = 100 MHz
1000 Bit/s = 100 MHz
Datenrate abhängig von der Codierung.
17
Geschwindigkeiten
• Stand heute:
− Linkklasse D (100 MHz) 10/100 oder 1000 Mbit/s
• Business
− Linkklasse E oder F (250 oder 600MHz)
− 10/100 Mbit/s dedizierte 1000 Mbit/s Anschlüsse
− Teilweise auch komplett in LWL
− Teilweise Verlegekabel mit 1200 MHz
18
Kategorien und Linkklassen LWL
• Neu seit Oktober 2002
− Linkklassen und Kategorien bei LWL
− Kategorieklassen zur Zeit nur für die Fasern (Kabel) definiert
− Beschreibt die Bandbreite mal Kilometer bei LED und
Laserbetrieb
− Wechsel von LED zu VCSEL und Laser
g
Faser Typ
Kerndurchmesser
[µm]
Bandbreite bei Vollanregung
MHZ * km
850 nm
1.300 nm
Effektive Laser
Bandbreite
850 nm
OM 1
50 or 62.5
200
500
n.A.
OM 2
50
500
500
n.A.
OM 3
50
1.500
500
2.000
19
Kategorien und Linkklassen LWL
• Linkklassen bei LWL
− OF= optical fibre
− 300= 300m
− Gemessen wird die Dämpfung. Alle Dämpfungen unter den
genannten Werten garantieren, die Dienste auf der nächsten
Seite.
Channel
OF 300
OF 500
OF 2000
Channel Dämpfung Multimode Channel Dämpfung Singlemode
850nm
1300nm
1310nm
1550nm
2,55
1,95
1,8
1,8
3,25
2,25
2
2
8,5
4,5
3,5
3,5
20
Kategorien und Linkklassen LWL
21
Kategorien und Linkklassen Kupfer
BSP: Kategorie 5 Komponenten
Anschlußdose
Anschlußdose
Verteilfeld
Patchkabel
22
Kategorien und Linkklassen Kupfer
BSP: Link/Channel
Die zusammengebauten Komponenten/+Patchkabel
23
Linkmodelle
• Permanent Link
− Permanent Link ist die Strecke von Arbeitsplatzdose zum
Verteilfeld im Etagenverteiler ohne die Anschlußkabel
(Patchkabel). D.h. die fest verbaute Verkabelungsstrecke, die
später mit Patchkabeln beschaltet wird.
Verteilfeld
Max. 90 Meter
Dose
24
Linkmodelle
• Channel Link
− Channel Link ist die Strecke von Arbeitsplatzdose zum
Verteilfeld im Etagenverteiler einschließlich Anschlußkabel
(Patchkabel). D.h. die komplette passive Verkabelungsstrecke
wie Sie später im Betrieb ist.
Verteilfeld
Patchkabel 1
Max. 90 Meter
Patchkabel 2
Dose
25
Kabel - Entfernungen (EN 50173)
• Die maximale Kabellänge zwischen Etagenverteiler und
Arbeitsplatzanschlußdose darf 90 Meter nicht
überschreiten.
• Gesamtlänge beider Patchkabel max. 10 Meter
(Patchkabel 1 + Patchkabel 2)
Verteilfeld
PC
Patchkabel 1
Max. 90 Meter
Patchkabel 2
Dose
26
Übertragungsmedium
• Der Aufbau von Netzen kann mit Kupfer- oder
Lichtwellenleitern erfolgen.
• Dabei werden LWL Kabel für lange Strecken und hohe
Datenraten (10Gigabit/s) eingesetzt.
• Kupferkabel werden zu 75% vom Etagentenverteiler
zum Arbeitsplatz eingesetzt.
• Zu Hause sind nur Netze aus Kupferkabeln sinnvoll.
27
Kupfer/Glas
• Kosten/Nutzenanalyse zwischen LWL und Kupfer
• Bei den passiven Komponenten wie Kabel,
Anschlußdosen und Verteilfeldern bietet LWL ein
besseres Preis/Leistungsverhältnis.
• Bei den aktiven Komponenten (Switch, Router, NIC) ist
Kupfer um den Faktor 2-3 billiger.
• Ein Grund für eine gemischte Verkabelung.
• LWL kann keine Energie übertragen!
− Ist bei VoiP ein Nachteil
28
Kabel - Konstruktionen
• EN 50173 und ISO/IEC 11801 fordern 8-adrige
Verkabelung (4 Aderpaare bei PiMF)
• Drahtquerschnitt AWG (American Wire Gauge)
(Durchmesser des Leiters)
− zulässig AWG 22-24
− AWG 22: 0,64 mm (Mittelwert)
− AWG 23: 0,57 mm (Mittelwert)
− AWG 24: 0,51 mm (Mittelwert)
• Aderdurchmesser bis 1.6 mm
• Außendurchmesser (Mantel) kleinstmöglich
29
Kabel - Konstruktionen
• UTP
unshielded twisted pair
ungeschirmtes, verdrilltes Kabel
• FTP
foiled twisted pair
Kabel mit Foliengesamtschirm
• S-UTP screened, unshielded twisted pair
Kabel m. Gesamtgeflechtschirm (nur Patchkabel)
• S-FTP screened, foiled twisted pair
wie FTP mit zusätzl. Gesamtgeflechtschirm
• PiMF Paare in Metallfolie
Folienschirm für jedes Kabelpaar,
Gesamtgeflechtschirm
30
Kupferdatenkabel
• 100MHz S-FTP Kabel
− halogenfrei flammwidrig
− Folien- und Geflechtschirm
− AWG 24
• 300/600MHz PiMF Kabel
− Für hohe Leistungsreserven
− halogenfrei flammwidrig
− AWG 23
31
Schirmungstechnologien - Kabeleigenschaften
FTP
S-FTP
PiMF
Cat.5/Cat.5e/Cat.6
Cat.5/Cat.5e/Cat6
Cat.6/Cat.7/Cat.8
Cable
Immunity
Crosstalk
LF
HF
Emmisions
Mag
UTP
FTP
S-FTP
PiMF
32
Kabel - Installation
• Einzugskräfte sollten nicht größer sein als
− 150 Newton (~15 kg) bei UTP bzw. FTP Kabeln
− 250 Newton (~25 kg) bei STP Kabeln
• Nicht mehr als zwei 90° Biegungen während des
Einzugsvorganges!
• Kabel nicht länger als 30 Meter an einem Stück in
Kanäle einziehen!
• Hängende Kabel alle 1,5 Meter abstützen
• Nicht über scharfe Gebäudekanten einziehen
Beschädigung der Kabelgeometrie:
Probleme bei Dämpfung, Nahnebensprechen, Return Loss
33
Kabel - Installation
• Biegeradien beim Einziehen und im verlegten Zustand
unbedingt einhalten
− UTP, FTP: mind. 8 x Kabeldurchmesser beim Einziehen,
4 x Kabeldurchmesser im verlegten Zustand
• Beim Bündeln von Kabel mit Kabelbindern zulässigen
Querdruck berücksichtigen
richtig
falsch
34
Messgrößen bzw. Störgrößen
• Messgrößen/Störgrößen bei Benutzung von 2 Paaren
− Dämpfung
− Nahnebensprechen
• Messgrößen/Störgrößen bei Benutzung von 4 Paaren
− Dämpfung
− Nahnebensprechen
− Rückflussdämpfung
− Power Sum Werte
35
Kupfer Verkabelungs Systeme
Messgrössen bzw. Störgrössen
Refl. TXin
Near
RXout
Far
Dämpfung:
• Verluste auf der Strecke
• Abschwächung des Signals
36
Kupfer Verkabelungs Systeme
NEXT & NEXT Loss
TXin
Near
• NEXT Loss beschreibt das Übersprechen zwischen zwei
Paaren.
• Im Idealfall findet kein Übersprechen statt.
37
Kupfer Verkabelungs Systeme
NEXT & NEXT Loss
• NEXT ist schlecht
− NEXT muss so klein wie möglich sein
• NEXT Loss ist gut
− NEXT Loss muss also so groß sein wie möglich
38
Signalübertragung - Crosstalk
1
2
3
4
5
6
7
8
•Öffnen der Verdrillung
•Zuviel Mantel und / oder Folie entfernt
•Beschädigung des Kabels
•Dehnen, Stauchen, Biegen usw.
39
Kupfer Verkabelungs Systeme
SNR & ACR
N EXT Loss & Attenuation
Att., (PS) NEXT Loss [dB]
70
60
50
40
NE XT, W ors t Cas e
P S NE XT, W ors t Cas e
30
NE XT Lim it, Clas s E
A ttenuation Lim it, Clas s E
20
A ttenuation, W ors t Cas e
10
0
0
50
100
150
200
250
300
Frequency [M Hz]
NEXT Loss & Dämpfung. Die Differenz ist ACR
40
Kupfer Verkabelungs Systeme
PS-Effekte
• Seit Gigabit Ethernet werden alle vier Paare, in beiden
Richtungen für die Übertragung genutzt.
• Somit gibt es Effekte der Paare untereinander
• Diese Effekte werden zum Teil in den Power Sum
Werten ermittelt.
41
Kupfer Verkabelungs Systeme
PS-Effekte
1
2
3
• Powersum bedeutet, das Effekte als Summe an einem Paar
auftreten
• Drei Paare senden, das vierte wird von Störgrößen beeinflusst
• Auch das kann gemessen werden.
42
Kupfer Verkabelungs Systeme
Skew (i)
• Skew ist der Unterschied in der Signalverzögerung
zwischen den einzelnen Paaren in [ns/m]
− Die Signalverzögerung beschreibt wie lang ein Signal braucht
um von hier nach da zu gelangen (UTPtyp<5,7)
• Skew ist nur wichtig bei vielpaarigen
Übertragungsverfahren wie Gigabit Ethernet
− Die Unterschiede der Verzögerungen müssen vom Empfänger
ausgeglichen werden
43
Kupfer Verkabelungs Systeme
Return Loss
Refl. TXin
Reflection = Refl. / TXin
• Jede Unregelmäßigkeit innerhalb des Channels
verursacht Reflektion
− Connecting hardware
− Kabel Unregelmäßigkeiten
• Reflection ( =Refl. / TXin ) ist eine negative Zahl <1
• Return Loss [dB] = - Reflection [dB] um einen positiven
Ausdruck zu erzeugen
44
Kupfer Verkabelungs Systeme
& Gigabit Ethernet
• Gigabit Ethernet nutzt volle duplex transmission auf
allen vier Paaren gleichzeitig
TX, RX
TX, RX
TX, RX
TX, RX
• Gigabit Ethernet benötigt komplexe Elektronik um
die TX und RX Signale zu trennen
• NEXT, FEXT und Reflektionen wirken alle auf den
Empfänger
45
Kabeleigenschaften
Typische Gebäudekabel
• LWL Kabel unterscheiden sich in zwei Arten:
− Fasertyp
− Kabelaufbau
• Beim Fasertyp unterscheidet man Multimodefasern und
Singlemodefasern
• Der Kabelaufbau ist entsprechend den
Umgebungsbedingungen
• Die Palette reicht von Verbindungskabeln bis hin zu
Kabel die unter Wasser oder im Erdreich verlegt werden
46
Kabeleigenschaften
Aufbau und Eigenschaften von LWL Kabeln
Fiber
(Glasfaser)
Strength Members
(Zugentlastung)
Core
(Kern)
Coating
(Schutzlack)
Cladding
(Primärmantel)
Outer Jacket
(Kabelmantel)
Protective Buffer
(Ader / Röhrchen)
47
Kabeleigenschaften
Typische Gebäudekabel
Duplex
Breakout
Multi-Fiber Distribution
(Kabel mit Vielfachader)
48
Fiber Optic Verkabelungs-Systeme
GLASFASERGRÖßEN
MULTI-MODE
62.5/125
50/125
SINGLE-MODE
9/125
49
Aufbau einer Glasfaser
CORE ( Kern )
Transportiert das Licht-Signal
Germania dotiertes Glas
CLADDING
Hält das Licht im Kern
Pures Glas
COATING
Schützt die Glasfaser vor
Bruch, Druck und Feuchtigkeit
Core
Cladding
125 um
Coating
250 um
50
Steckverbinder in Netzwerken
• Als Steckverbinder für das Medium Kupfer hat sich der
RJ 45 Steckverbinder durchgesetzt
• Im LWL Bereich gibt es verschiedene Steckverbinder,
was historisch bedingt ist.
• Standard heute: SC, MT-RJ, LC als
Massensteckverbinder.
• Daneben gibt es noch einige, die in Nischen eingesetzt
werden.
51
Steckverbinder - RJ 45
• Kontaktpaare definiert
• Paare sind 12,36,45,78
• EIA/TIA 586 A oder B
möglich
• Die unterschiedlichen
Belegungen sind aus der
Historie entstanden. Heute
sind keine Leistungsunterschiede zu erkennen.
• Paare im Steckverbinder
müssen Paaren im Kabel
zugeordnet sein
PAAR 2
PAAR 3 PAAR 1 PAAR 4
1 2 3 4 5 6 7 8
1
2
3
4
5
6
7
8
T3 (WHT/GRN)
R3 (GRN/ WHT)
T2 (WHT/ORG)
R1 (BLU/ WHT)
T1 (WHT/BLU)
R2 (ORG/WHT)
T4 (WHT/BRN)
R4 (BRN/ WHT)
1
2
3
4
5
6
7
8
T2 (WHT/ORG)
R2 (ORG/ WHT)
T3 (WHT/GRN)
R1 (BLU/ WHT)
T1 (WHT/BLU)
R3 (GRN/WHT)
T4 (WHT/BRN)
R4 (BRN/ WHT)
EIA/TIA 568 A
PAAR 3
PAAR 2 PAAR 1 PAAR 4
1 2 3 4 5 6 7 8
EIA/TIA 568 B
52
Steckverbinder - RJ 45
• Die verschiedenen Übertragungstechnologien benutzen
unterschiedliche Paare im RJ - 45. In den meisten Fällen
wird ein Paar zum Senden und eines zum Empfangen
benötigt
IS DN, A DS L
36,45
A TM
12,78
10/100 B as e T 1000 B as e T
12,36
12,36,45,78
Tok en Ring
36,45
53
Steckverbinder - RJ 45
•
•
•
•
•
Beispiel für Hochleistungssteckverbinder
360° Schirmung
Knickschutz mit "Anti-Tangle"-Funktion in diversen Farben
Kurze Signalwege
Wenig Reflektion
54
Steckverbinder LWL
• Im LWL Bereich gibt es verschiedene Steckverbinder
• Die wichtigsten sind ST, SC, LC und MT-RJ
• Es darf jeder Steckverbinder eingesetzt werden, der die
technischen Daten erfüllt
• Ausnahme: Anschlußdose am Arbeitsplatz!
• Zur Anwenderseite ist SC genormt
• Wichtige Daten:
− Einfügedämpfung (Übergangsverlust) 0,75dB
− Steckzyklen: 1000 Zyklen bei einer Änderung von 0,2dB
− Rückflussdämpfung (Reflektionen am Übergang) 20dB
55
Steckverbinder LWL
MT-RJ
SC-Duplex
56
Steckverbinder LWL
•
•
•
•
Beispiel für Packungsdichte/Präzision
72 Fasern in einer Ferrule /5mm
Anwendung: SAN (Rechenzentrum)
Mit einfachen Worten: Viel Fasern auf wenig Raum
57
Aktive Komponenten
• Was ist eine aktive Komponente?
• Umgangssprachlich alles, was ein Netzkabel hat oder
„aktiv“ mit Strom versorgt wird.
• Im Netzwerk werden verschiedene Komponenten
benötigt
• Netzwerkkarte (Arbeitsplatz)
• Switch, Router, Hub zur Verteilung im Netz.
• Früher: Bridges, Transceiver, Ringleitungsverteiler
58
Aktive Komponenten
• Heute kommen nur noch Switche, Router und
Netzwerkkarten um Einsatz.
• Dabei variiert die Größe der Switche und Router
gewaltig, je nach Anforderung und Anzahl der Ports.
• Im Unternehmen kommen hauptsächlich geswitchte
10/100 Mbit/s Ports zum Einsatz.
• Die Segmente untereinander sind mehr und mehr mit
1000 Mbit/s verbunden.
− Trend: 10 Gigabit Ethernet im Backbone
59
Aktive Komponenten
• Einsatz von Switchen
60
Aktive Komponenten
• Hubs
− Werden kaum noch eingesetzt
− Viel unnötiger Datenverkehr, da der Hub
die Daten vom Sender an alle
Teilnehmer weiterleitet
− Bandbreite muß geteilt werden
• Switche
− Teilnehmer werden direkt miteinander
verbunden
− Dadurch kein unnötiger Datenverkehr
− Volle Bandbreite für jeden Teilnehmer
61
Aktive Komponenten
• Router
• Hat Eigenschaften eines Switches/Bridge
− + die Möglichkeit verschiedene Protokolle untereinander zu
verbinden
− Wird häufig als Verbindungsglied zwischen LAN und WAN
eingesetzt, da dort unterschiedliche Protokolle und Topologien
aufeinandertreffen.
− Begrenzt auch als Filter/Firewall einsetzbar
62
Aktive Komponenten
Netzwerkkarten
Heute 10/100Mbit/s Karten mit RJ45 Schnittstelle
1000 Mbit/s Karten für dedizierte Anwender
1000Mbit/s Karten mit Kupfer oder LWL-Schnittstelle
Switche und Router haben Uplink Module mit 100 oder
1000Mbit/s
• Diese werden ausschließlich in LWL Ausführung
angeboten
•
•
•
•
•
63
Power over Ethernet
• Seit jüngster Zeit ist es auch möglich neben den Daten
Energie mit über das Datenkabel zu übertragen.
• Der Standard dazu heißt IEEE 802.3 af
• Es gibt drei verschiedene Betriebsmöglichkeiten
• Eckdaten:
− Spannung: Max. 57 V (Spitzenspannung), 48 Volt nominal
− Strom:
0,35 A
− Leistung:
Max. 15,4 Watt, (nach 100 m ca.13 Watt)
64
Power over Ethernet
• Anwendung
• Betrieben von Endgeräten ohne eigene
Stromversorgung
− W-LAN Access Points
− Kameras, PDA‘s
− Notebooks?
65
Power over Ethernet
•
Endpoint PSE Betriebsart A
Switch Port
Power
Quelle
Verbraucher
1
1
2
4
2
4
5
5
7
7
8
3
8
3
6
6
Endgerät
PD
Die Spannung wird als Phantomspannung über die Paare 1,2
und 3,6 übertragen.
66
Power over Ethernet
• Endpoint PSE Betriebsart B
Switch Port
Power
Quelle
Verbraucher
1
1
2
4
2
4
5
7
5
7
8
3
8
3
6
6
Endgerät
PD
Die Spannung wird hierbei auf den ungenutzten Paaren 4,5
und 7,8 übertragen.
67
Power over Ethernet
•
Midspan PSE Betriebsart B
Switch Port
Verbraucher
1
1
2
4
2
6
5
7
7
8
3
8
3
6
6
Endgerät
PD
Power
Quelle
Externes Power
Panel
Die Spannung wird extern durch ein Verteilfeld auf
den Paaren 4,5 sowie 7,8 übertagen.
68
Power over Ethernet
• Die externe Lösung ist sinnvoll für bestehende
Installationen.
• Die Speisung als Phantomspannung direkt vom Switch
ist für Neuanschaffungen interessant.
• Kann auch für Gigabit Ethernet verwendet werden.
• Die Speisung über die ungenutzten Paare ist nur bei
Ethernet und Fast Ethernet möglich.
69
Power over Ethernet
• Der Betriebsmodus wir mit dem Endgerät ausgehandelt.
• Dazu sind in normkonformen Endgeräten passive
Widerstandnetze eingebaut
• Anhand einer Innenwiderstandmessung wird der Modus
bestimmt
• Ist notwendig, da dass Gerät zum Zeitpunkt des
Einschaltens, keine aktive Quelle darstellt.
• Im Rahmen der Erkennung wird auch der
Leistungsbedarf des Gerätes ermittelt
• In der Norm sind dazu Leistungsklassen definiert
70
Power over Ethernet
PoE Leistungsklassen
Klasse
Verwendung
0
1
2
3
4
Default
Optional
Optional
Optional
reserviert
Klassifikations
Strom
0-5 mA
8-13 mA
16-21 mA
25-31 mA
35-45 mA
Max. Speiseleistung
Max. Entnahmeleistung
15,4 W
4,0 W
7,0 W
15,4 W
15,4 W
0,44 W - 12,95 W
0,44 W – 3,84 W
3,84 W – 6,49 W
6,49 W – 12,95 W
Reserviert
Hinweis: Trifft keine der Regeln zu, gilt automatisch die Klasse 0.
71
Power over Ethernet
• Besonderheit:
• Modulare Systeme die mehr als ein Dienst über ein
Kabel übertragen können
• Dabei werden alle vier Paare genutzt
• Modus B wäre nicht möglich (4,5 7,8)
• Power Multiplexing ermöglicht 2 Dienste mit Daten und
Spannung über ein Kabel
72
Power over Ethernet
Switch mit PoE Funktion
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
AMP CO Power
Multiplexing
PoE Einsatz
Link
Link
PoE
Einsatz
W-LAN
Access
Points
IP
Telefone
1 2 3
4 5 6
7 8 9
*
8 #
1 2 3
4 5 6
7 8 9
*
8 #
Powermultiplexing
73
Home Cabling
• Immer mehr Privatanwender interessieren sich für eine
multimediale Verkabelung zu Hause.
• Dabei ist häufig folgende Situation gegeben:
−
−
−
−
DSL Anschluß/ oder ISDN
Mehrere PC‘s
Mehrere Telefone
TV Anschlüsse
− Lautsprecher
− Video
− ???
74
Home Cabling
• Je nach Struktur gibt es dafür unterschiedliche Ansätze
−
−
−
−
−
Neubau: Kleine strukturierte Verkabelung im Haus/Whg
Dabei werden in jeden Raum 1 oder 2 Anschlussdosen gelegt
Somit ist automatisch in jedem Raum ein Daten/Telefon Port
TV sollte noch separat übertragen werden
Im Keller/Zentralraum wird dann alles verschaltet
− Kabel
− Telefonanlage/NTBA/Splitter Router usw...
75
Home Cabling
•
Lösungsmöglichkeit 1
− Jack Systeme
− Es gibt eine Menge an verschiedenen
Jacks
− Jede Dose ist offen und damit nach
Wunsch bestückbar
− Jeder dieser Jacks passt in die meisten
Schalterprogramme diverser Hersteller
− Nachteil: Bei UP Installation kaum Platz für
Kabel
− Kabel muß bei jeder Änderung neu
angeschlossen werden
− Pimf Kabel sind nicht anzuschließen
76
Home Cabling – Modulare Systeme
•
Lösungsmöglichkeit 2
− Systeme mit austauschbaren Einsätzen
77
Home Cabling – Modulare Systeme
− Vorteil:
− Änderungen werden durch tauschen von Einsätzen
vorgenommen
− Es können 2 Dienste wie z.B. Daten und Telefon über ein
Kabel übertragen werden, dadurch kann ein Kabel gespart
werden.
− Das Kabel muss nicht neu angeschlossen werden!
78
Home Cabling – Modulare Systeme
• Einsätze:
−
−
−
−
−
Daten/Telefon
F-Stecker
Sub-D 9
BNC
TAE
• Offen für zukünftige Steckgesichter
• Offen für zukünftige Impedanzumgebungen
− Heute: 100Ohm Verkabelung und 75 Ohm TV
79
Home Cabling – Modulare Systeme
BNC
TAE
Token Ring/IVS
Doppeleinsätze
Sub-D 9
Einfacheinsätze
80
Home Cabling – Modulare Systeme
• 2 Kabel
− Telefon, Fax und Ethernet+ 1 Kabel Reserve
Anschlussdose
Reserve für zukünftige
Applikationen
81
Home Cabling – Modulare Systeme
•
Möglichkeiten mit 3 Kabeln
Anschlussdose
Anschlussdose
Fast Ethernet
Fast Ethernet
Fast Ethernet
Fast Ethernet
Telefon
4fach Telefoneinsatz
Telefon
Telefon
Telefon
Fast Ethernet
Fast Ethernet
Fast Ethernet
AMP CO
3 Kabel
Standardverkabelung
8 Kabel
Fast Ethernet
82
Home Cabling
• Lösungsmöglichkeit 3
− Wireless LAN/Drahtlose Netzwerke
− Teilnehmer werden per Funk angeschlossen
− Nur einsetzbar für Daten/ IP Telefone
−
−
−
−
Einsetzbar in Gebäuden bis ca. 30m
Stark abhängig von der Gebäudestruktur
Im Freien bis ca. 100m
Durch zusätzliche Antennen verlängerbar
83
Home Cabling
• Sicherheit im W-LAN
− Daten werden verschlüsselt übertragen (WEP)
− Die Funktion sollte auch benutzt werden!
− Admin Passwort sollte lang sein
− Nach dem Kauf sollte dieses auch geändert werden!
− Es können die MAC Adressen der PC‘s zugewiesen werden
− Eindeutig auf jeder Netzwerkkarte (PCI und PCMIA)
− Der mögliche Angreifer muß in die Nähe kommen können
− Er muß Interesse haben?
84
Home Cabling
• Stand heute:
− IEEE 802.11a
− Erweiterung des Standards 802.11 um höhere Datenrate
(54 MBit/s) und ein anderes Frequenzband (5 GHz).
− IEEE 802.11b
− Erweiterung des Standards 802.11 um höhere Datenrate
(11 MBit/s) unter Beibehaltung des Frequenzbandes (2,4 GHz).
− IEEE 802.11g
− Erweiterung des Standards 802.11 um höhere Datenrate
(54 MBit/s) unter Beibehaltung des Frequenzbandes (2,4 GHz).
85
Home Cabling
• Aufbau von W-LAN Netzen
• Sendestation
• Empfänger
− Aufbau wie bei Mobilfunknetzen
• Häufig haben die
Sendestationen mehrere
Gerätefunktionen integriert
−
−
−
−
W-LAN Sende/Empfangsstation
Router
Switch
Print Server
86
Zusammenfassung
• Für Netzwerke gibt es nationale sowie internationale
Standards.
• Als Übertragungsmedium werden Kupfer und LWL
Leitungen eingesetzt.
• In Deutschland werden ausschließlich geschirmte
Leitungen eingesetzt.
• Bei LWL Kabeln werden ausschließlich 50µm Fasern
eingesetzt.
• Als Protokoll wird das Ethernet Protokoll eingesetzt.
• Zur Zeit sind 10/100 zum Arbeitsplatz sowie 1000Mbit/s
im Backbone Stand der Technik.
87
Zusammenfassung
• Netzwerke für zu Hause benötigen nicht zwingend eine
Verkabelung.
• Bei kurzen Strecken können alle Teilnehmer direkt mit
einem Patchkabel an den Switch angeschlossen werden.
• W-LAN Systeme sind eine Alternative und entwickeln
sich zur einer Standardalternative.
• Auch zu Hause sollten mindestens Kategorie 5
Komponenten eingesetzt werden.
• Durch modulare Systeme können 2 Dienste über ein
Kabel übertragen werden, das spart Kabel und Geld.
• Auch TV/Video Signale können über Datenverkabelungen
übertragen werden.
88
Zusammenfassung
Noch Fragen?
Dann einfach fragen.
Oder:
www.ampnetconnect.de
www.lan-electronics.com
www.kategorie6.de
89