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Netz-VerkabelungGrundlegendesDerzeit rüsten viele Unternehmen ihr Ethernet um. Der erste und meist teuerste Schritt auf diesem Weg ist die Neuverkabelung mit Twisted-Pair-Leitungen. Danach können weitere Maßnahmen ergriffen werden. Die klassische Maßnahme, das 'Bridging', wurde in Koax-Netzen häufig eingesetzt und lebt heute in den sogenannten 'Switches' weiter. Das Aufteilen eines Netzes in mehrere Teilnetze, auch 'Collision Domains' genannt, läßt nicht mehr jedes Datenpaket zu jeder Station gelangen; es können so viele Transaktionen gleichzeitig stattfinden, wie Collision Domains im Netz vorhanden sind - im Extremfall (Switch) ist jeder Hub-Anschluß einer eigenen Collision Domain zugeordnet. An die Switch-Anschlüsse können in der Regel wieder gewöhnliche Repeating Hubs angeschlossen werden; Switching kann so nach und nach im Netz eingeführt werden, um die Collision Domains immer weiter zu verkleinern - bis im Idealfall jedem Rechner ein privates Segment zur Verfügung steht.Switches sind heute nicht teuerer als Hubs, daher spricht alles für eineStrukturierung des Netzes mit Switches. In einem Peer-to-Peer-Netz (z. B. Unix oder auch Windows ab 95) ohne zentrale Server genügt meistens ein reiner 10BaseT-Switch. Gibt es einige, wenige Server, so kann der Server über mehrere Ethernet-Segmente parallel mit dem Switch verbunden werden, so daß der Datenverkehr zwischen Server und Netz gebündelt wird. Es gibt auch Switches mit einem oder mehreren 100-MBit-Anschlüssen. Diese können an den oder die Server angeschlossen werden, um alle Anwender im Netz deutlich
schneller mit Daten zu versorgen - ohne daß deren LAN-Adapter auch
nur berührt werden müßten.
Da Twisted-Pair-Kabel heutzutage den Standard darstellen, sollte man auf jeden
Fall bei der Neuverkabelung gleich Cat-5-Kabel verwenden, um für die
Datenrate von 100 MHz gerüstet zu sein. Leider ist der verwendete RJ45-Stecker
relativ filigran. Neben der Zerbrechlichkeit der Stecker kommt es bei
Hochgeschwindigkeitsnetzen zu Problemen: Die Drähte und Kontakte werden über
eine kleine Strecke parallel geführt, wodurch die Wirkung der Twisted-Pair-Kabel
aufgehoben wird. Ein weiterer Kritikpunkt an der RJ45-Technik ist die Einheitlichkeit
der Dosen. Der Anwender am Arbeitsplatz kann nicht erkennen, welchem Dienst
die Dose zugeordnet ist (Netz, analogens Telefon, ISDN, etc.). Selbst Farbkennzeichnung
oder Beschriftung hindert viele Leute nicht daran, 'es mal an der anderen
Dose zu versuchen'. Und da kann die Rufspannung analoger Telefone schon
einmal einen Netzwerkadapter 'killen'.
10 MBit/s (IEEE 802.3) und 100 MBit/s (IEEE 802.3u) verwenden eine Halbduplex-Übertragung
über zwei Aderpaare. Bei einer Migration von 10 auf 100 MBit/s bleibt zumindest die
Infrastruktur des Kabelnetzes bestehen. Demgegenüber setzt Gigabit-Ethernet
(IEEE 802.3ab) auf eine Vollduplex-Übertragung über alle vier Paare.
Zwar ermöglicht diese Technik die Verwendung der eigentlich nur bis 100 MHz
spezifizierten CAT-5-Kabel, dazu müssen die Komponenten allerdings anders beschaltet
werden.
Strukturen der Gebäudeverkabelung
Früher war eine "Bedarfsverkabelung" üblich. Die Netztechnik bestimmte
die Art der Verkabelung (Ethernet: busförmige Koaxverkabelung, FDDI:
ringförmig mit Lichtwellenleitern). Die Standorte der Rechner und
Terminals bestimmte die Netzausdehnung.
Heute gilt ganz klar die Prämisse: strukturierte Verkabelung.
Die Netztechnik hat sich an eine genormte Verkabelung anzupassen. Jeder
Arbeitsplatz bekommt automatisch eine Datennetzdose. Das bringt anfangs
zwar höhere Investitionskosten, ist aber zukunftssicher. Fehler wirken
sich nur lokal aus, denn jeder Anschluß hat sein eigenes Kabel.
Basis der heutigen Gebäudeverkabelung von Netzen sind die in den letzten
Jahren erarbeiteten Normen auf diesem Gebiet. Dabei gibt es im wesentlichen
drei grundlegende Normen, die für bestimmte geographische Regionen von
Bedeutung sind:
- EN 50173 (1995): Informationstechnik: Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme
- ISO/IEC 11801 (1995): Generic cabling for customer premises
- EIA/TIA 568 A/B (1994): Commercial building telecommunications cabling standard
Die EN 50173 und die ISO/IEC 11801 haben im wesentlichen den
gleichen Inhalt und enthalten auch die gleichen Anforderungen an die Kabel
und Komponenten. Die EN 50173 ist eine europäische Norm, während die ISO/IEC
11801 weltweit verwendet wird. Die EIA/TIA-568 A/B wurde speziell für den
nordamerikanischen Markt von der dortigen Telekommunikationsindustrie
entwickelt. Sie ist eigentliche keine Norm, sondern lediglich eine
Industrie-Spezifikation. Sie enthält auch geringere Anforderungen
bezüglich der Übertragungseigenschaften der Kabel als die anderen
Bestimmungen. In der EN 50173 wird ebenso wie in der ISO/IEC 11801
die Gebäudeverkabelung in vier Bereiche eingeteilt.
- den Primär- oder Campusbereich für die Verbindung der Gebäude eines
Standortes untereinander,
- den Sekundär- oder Steigbereich für die Verbindung der einzelnen Etagen
eines Gebäudes,
- den Tertiär- oder Horizontalbereich für die Verbindung der Anschlußeinheiten
wie die Wanddose mit dem Etagenverteiler und
- den Arbeitsplatzbereich für den Anschluß der Endgeräte an die Anschlußeinheiten.
In allen drei Bereichen der Inhouse-Verkabelung (oft auch Ebenen
genannt) können sowohl Verkabelungen mit symmetrischen Kupferkabel (Twisted Pair)
und -komponenten als auch mit Lichtwellenleiterkabel und -komponenten
verwendet werden. Im Campusbereich werden ausschließlich LWL-Kabel
und -Komponenten verwendet.
Campusverkabelung und Steigbereich
Auf Grund der größeren Übertragungsstrecken und dem steigenden
Datenaufkommen hat sich sowohl für den Campus- als auch für den Steigbereich
die Lichtwellenleiterverkabelung durchgesetzt.
Im Außenbereich werden LWL-Außenkabel mit Multimodefasern
verwendet. Sollten Kabellängen von größer 2000 m notwendig sein oder
extrem hohe Datenraten anfallen, können ebenso Kabel mit Singlemodefasern
verwendet werden. Die Faseranzahl sollte in jedem Fall so bemessen
sein, daß zukünftiges Wachstum der Netzanforderungen erfüllt werden
kann. Als Faustregel sollte man 50% Reserve zum derzeitigen Bedarf
addieren. Werden also derzeit acht Fasern benötigt, sollte ein Kabel
mit zwölf Fasern verwendet werden.
Im Steigbereich werden meist LWL-Innenkabel, ebenfalls mit Multimodefasern,
eingesetzt. Dabei empfiehlt die EN 50173 die Verwendung von
62,5-Mikrometer-Multimodefasern. Multimodefasern mit 50 Mikrometern sind aber
ebenfalls zugelassen.
Sind die Entfernungen klein (< 100 m) und die zu erwartenden
Datenraten pro Teilnehmer gering (< 10 Mb/s), so kann im Steigbereich auch
eine Verkabelung mit symmetrischen Kupferkabeln vorkommen. Dabei sollte
aber ein qualitativ hochwertiges System eingesetzt werden, da ein Ausfall
oder eine Überlastung in diesem Bereich schwerwiegende Konsequenzen für das
ganze Netz hat.
Horizontalverkabelung und Arbeitsplatzbereich
Im Horizontalbereich und für die Arbeitsplatzverkabelung werden
zumeist hochwertige, geschirmte symmetrische Kupferkabel und -komponenten
eingesetzt, da hier der Anschluß an viele einzelne Schnittstellen
vorgenommen wird.
Wird auch im Horizontal- und Arbeitsplatzbereich mit Lichtwellenleitern
(LWL) verkabelt, stehen damit höhere Bandbreiten zur Verfügung und
es lassen sich längere Strecken realisieren. LWL-Verkabelung kann auch
dann sinnvoll sein, wenn man einfach die EMV-Immunität und die
Übertragungssicherheit ausnutzen will. Die Einführung von "Fiber-to-the-desk",
der LWL-Verkabelung bis zum Arbeitsplatz, ist wohl bald Realität. Es ist auch
möglich, beispielsweise den Steig- und den Horizontalbereich durchgehend
mit LWL zu verkabeln, um damit Etagenverteiler einzusparen. Man spricht
dann von einer zentralisierten Verkabelung.
Netzstrukturen
Die heutige Verkabelung wird im allgemeinen hierarchisch in einem
physikalischen Stern aufgebaut. Der Standortverteiler (auch: Hauptverteiler)
als zentrale Schaltstelle ist mit den Gebäudeverteilern in den einzelnen
Gebäuden sternförmig verkabelt. In den Gebäuden werden die Etagen-
verteiler ebenfalls sternförmig mit dem Gebäudeverteiler verkabelt. In der
Horizontalebene schließlich findet eine ebenfalls sternförmige Verkabelung
der Anschlußeinheiten wie der Wanddose mit dem Etagenverteiler statt.
Als Verteiler zum Abschluß der Kabel werden Schränke und Gestelle in
19"-Technik eingesetzt. 19"-Einschübe übernehmen in diesen Schränken
die Kabelbefestigung, die Speicherung einer Reservelänge, die Unterbringung
von Spleißkassetten (falls verwendet) und das Montieren der Stecker
und Kupplungen bzw. Buchsen auf den Verteilerfeldern. Werden nur kleinere
Faserzahlen benötigt, so können statt der 19"-Schränke die kompakteren
Wandverteiler eingesetzt werden.
Im Tertiärbereich werden zum Kabelabschluß Wand- und Bodentankdosen
verwendet. Diese Anschlußeinheiten übernehmen hier die
Kabelbefestigung, die Speicherung der Reservelänge und das Montieren
der Buchsen bzw. Stecker und Kupplungen. Sie bilden den Abschluß der
diensteunabhängigen Verkabelung. Das Endgerät (der PC, die Workstation,
der Drucker, das Telefon, etc.) wird mit konfektionierten Kabeln an
die Wanddose oder den Bodentank angeschlossen. Die Verteilung der Switch-
oder Routerports auf die Endgerätedosen erfolgt über ein Patchfeld.
Es handelt sich dabei um ein Feld mit Netzwerk-Steckdosen (z. B. RJ-45-Dosen),
an welche die Kabel zu den Anschlußdosen in den einzelnen Rämen
angeschlossen sind. Die Verbindung zu den aktiven Komponenten erfolgt dann
über kurze Patchkabel.
Die logische Netzstruktur der Verkabelung hängt davon ab, wie die
einzelnen Netzwerkknoten miteinander kommunizieren. Darunter sind die
Protokolle, Zugriffsverfahren und Konventionen auf der elektronischen
Ebene zu verstehen. Die heute am weitest verbreiteten Standards für
solche logischen Netzstrukturen sind:
- ISDN nach DIN EN 50098 für bis zu 2 Mbit/s in einer sternförmigen
Verkabelung
- Ethernet nach IEEE 802.3 für 10 und 100 MHz Übertragungsbandbreite
als logischer Bus
- Token Ring nach IEEE 802.5 für 4 und 16 Mbit/s als logischer Ring
- FDDI bzw. TPDDI (PMD) nach ANSI X3T12 für bis zu 100 Mb/s als logischer
(Doppel-)Ring
- ATM definiert im ATM-Forum für bis zu 622 Mbit/s
Für die Umsetzung von der logischen in die physikalische Netzstruktur
haben sich Netzwerkkonzentratoren etabliert. Hier werden alle wichtigen
Netzwerkaktivitäten zusammengefaßt, was auch die Verkabelung und die
Fehlersuche wesentlich erleichtert. Dadurch ist es möglich, beispielsweise
das Ethernet 10/100BaseT-Verfahren als logisches Bussystem
in einer sternförmigen Verkabelung zu realisieren.
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DIENSTE
