14.1.2.1 Übertragungswege

Leitergebundene Übertragung

Leitergebundene Medien übertragen die Informationen als:

• elektrische Impulse (metallische Leiter)
  • Koaxialkabel
  • Twisted-Pair-Kabel
• oder als Lichtimpulse
  • Glasfaser

ein Kabel besteht aus:

• mindestens einer leitenden Ader oder Faser
• meist aus mehreren Adern, die durch Isolationsschichten getrennt werden
• einer Schutzhülle (Mantel), die alle Adern umgibt

Koaxialkabel

• auch BNC genannt
• veraltet, kaum noch im Einsatz
• relativ günstig
• wenig anfällig gegen Störstrahlung
• Einsatz in BUS-Netzen
• max. Datenübertragungsrate (im Ethernet) beträgt 10 Mbit/s

Aufbau

• der Innenleiter (Kupfer) wird von der Isolierschicht (Dielektrikum) umgeben
• die Abschirmung aus Metallgeflecht oder Aluminiumfolie schützt vor elektrischen oder magnetischen Störungen (Rauschen, Übersprechen)
• der äußere Mantel schützt das Kabel vor direkten Umwelteinflüssen (z.B. Zug oder Hitze)

Ausführungen

Koaxialkabel gibt es in unterschiedlichen Ausführungen für verschiedene Einsatzgebiete. Sie unterscheiden sich vor allem durch ihre elektrischen Eigenschaften.

Für die Computervernetzung wird RG 58 mit einem Widerstand von 50 Ohm eingesetzt.

Installationshinweise

• das Kabel muss mit Abschlusswiderständen von 50 Ohm terminiert werden
  (dadurch wird eine Reflexion des elektrischen Signals am Kabelende verhindert)
• die Abschirmung darf keinen Kontakt zum Innenleiter aufweisen

Thinnet (10Base2)

• "Cheaper"-Ausführung von Koaxialkabeln in Netzwerken
• Mantelfarbe meist grau oder schwarz
• Durchmesser knapp 0,5 cm
• im BUS-Netz für Kabellängen bis 185 m geeignet
• Netzwerkarten können direkt mit dem Kabel verbunden werden
• das Kabel ist biegsam, leicht zu verlegen und billig

Verbindungselemente

• Bezeichnung bei Thinnet als BNC (British Naval Connector)

   

• der BNC-Stecker wird beim Konfektionieren am Kabelende mit einer Crimpzange befestigt
• das T-Stück dient zum Anschluss der Netzwerkkarte an das Netzwerkkabel
  das Netz bleibt auch dann geschlossen, wenn das Kabel von der Netzkarte entfernt wird
• der Abschlusswiderstand (Terminator) wird auf beide Enden des Buskabels aufgesetzt
  50 Ohm!; ist aufgedruckt; farbliche Terminatoren sind meist grün

Fehler sind ohne Hilfsmittel nur schwer zu lokalisieren!
(z.B. falsche Verbindungen oder Kontakt von Innenleiter und Abschirmung)

Zur schnellen Fehlerursachenbestimmung können sogenannte LAN-Tester gute Dienste erweisen...

Twisted-Pair-Kabel

• Gegenwärtig am häufigsten eingesetzt
• mindestens 2 isolierte Adern, die umeinander verdrillt sind
• in einem Kabel können mehrere (twisted) Adernpaare zusammengefasst werden
• die Verdrillung unterdrückt die Störstrahlung von außen oder von benachbarten Adernpaaren
• Einsatz im Stern-Netz
• Übertragungsraten bis zu 1000 Mbit/s
• maximale Distanz von Computern zu einer zentralen Komponente (Sternkoppler) beträgt in der Regel 100 m

Ausführungen

TP-Kabel sind in Kategorien eingeteilt, die die Eigenschaften der Kabel angeben.

• bei den Kategorien 6 und 7 werden 4 Adernpaare verwendet
• die Impedanz beträgt generell 100 Ohm

Ungeschirmtes Twisted-Pair (UTP)

• relativ anfällig gegen Störstrahlungen
  Gestörte Datenübertragung bereits durch mehrere Kabel in einem Schacht möglich!

Geschirmtes Twisted-Pair (STP)

• jedes Adernpaar wird durch einen Mantel abgeschirmt
• zusätzliche Ummantelung aller Adernpaare
• weniger anfällig gegen elektrische Störeinflüsse
• Daten können mit höheren Übertragungsraten weitere Strecken übertragen werden

UTP- und STP-Kabel gibt es in einer S-Version (S/UTP, S/STP). Dabei werden alle Adernpaare durch einen Gesamtmetallschirm (Screen) nach außen abgesichert.

Neuverkabelungen werden gegenwärtig mit Twisted Pair Kabel der Kategorie 6 durchgeführt.

Verbindungselemente

RJ-45-Stecker

• zum Anschluss an HUB bzw. Netzwerkkarte
• 8 Kabelanschlüsse
• 10BaseT und 100BaseT benutzen Adernpaare 2 und 3

Patchpaneele und Verteilerschränke

• zur Vereinfachung und Strukturierung des Umgangs mit großen Kabelmengen
• Patchpaneele nehmen eingehende Kabel auf, von wo diese weiter verschaltet werden können
• Verteilerschränke können zentral eine Vielzahl von Verbindungen organisieren

Glasfaserkabel

• auch als Lichtwellenleiter (LWL) bezeichnet
• Einsatzbereiche gegenwärtig vor allem bei Backbone-Verkabelung oder als Gigabit-Ethernet

Vorteile	Nachteile
Hohe Übertragungsraten (Gigabit-Bereich) und Reichweiten	Hoher Konfektionsaufwand (Spezialfirmen)
Gute Sicherheit (Abhören, Störstrahlungen)	Schwachstelle Steckertechnologie
Akzeptable Kabelkosten (sichere Zukunftsinvestition)	relative Empfindlichkeit der Kabel bei mechanischen Belastungen
	teure Gerätetechnik

Aufbau

• der Kern ist ein dünner Glaszylinder (Core)
• darüber befindet sich ein Glasmantel (Cladding)
• umschlossen wird der LWL von einem Kunststoffmantel (Buffer Coating), der für Zugfestigkeit und Bruchsicherheit sorgt

Signalübertragung

• unidirektional über Lichtimpulse (d.h. nur in eine Richtung)
• es sind 2 Fasern pro Kabel zur Signalübertragung notwendig
• die Lichtimpulse in den Kern erfolgen mittels Laser- oder Lumineszenzdiode (LED)

Bandbreite-Länge

LWL-Unterschiede gibt es vor allem beim Kerndurchmesser (Einfluss auf Datenübertragungsrate). Im wesentlichen gibt es 2 Ausführungsformen von LWL:

Verbindungselemente

Das Verbinden bzw. Verlängern von LWL ist problematisch. An den Übergängen erfolgt danach eine Signaldämpfung.

Feste Verbindungen werden durch Verschweißen der Faserenden (Spleißen) erreicht.
(Kosten ab 100 EUR je Faserende)

gängige Steckverbindungen

MTRJ-Stecker	einfacher RJ Stecker, ähnlich dem RJ45 bei Twisted Pair Kabel (bei Neuinstallation empfohlen)
Duplex SC-Stecker	Stecker mit automatischer Verriegelung und Verdrehsicherung
ST-Stecker	mit Bajonettverschluss entsprechend IEEE 802.3 für 10BaseF-Netze vorgesehen
DIN-Stecker	DIN 47256

Zusammenfassung leitergebundene Übertragungsmedien

Leiterungebundene Übertragung

Leiterungebundene Medien übertragen die Informationen durch elektromagnetische Schwingungen in unterschiedlichen Frequenzbereichen (Licht, Funk)

Wireless LAN (WLAN)

Beschreibung

• Punkt-zu-Punkt (Ad-hoc-Modus) oder Mehrpunkt-Kommunikation (Infrastruktur-Modus)
• Access-Points können mehrere Basisstationen im WLAN verwalten
• Kosten unterschiedlich
  • 2 Netzkarten für Punkt-zu-Punkt Kommunikation günstig
  • wenn bauliche Maßnahmen erforderlich sind (Sende- oder Empfangstürme ...), dann teuer

Geschwindigkeit/Ausdehnung

• IEEE 802.11 ist die Normen-Familie für WLANs
• 1997 wurde 802.11 mit Übertragungsraten von 1 Mbit/s oder 2 Mbit/s standardisiert
• IEEE 802.11g ermöglicht Übertragungsraten von 54 Mbit/s
• bei Sichtkontakt können größere Entfernungen über Richtfunkstrecken oder Laser mit mehreren Mbit/s verbunden werden
• die Übertragungsmethoden unterscheiden sich durch die:
  • benutzten Frequenzen
  • Reichweiten
  • Übertragungsraten
  • Kosten

Vorteile

• Flexible Einsetzbarkeit
• Umgehung von baulichen Maßnahmen in Gebäuden
• Mobilität

Schmalbandfunk

• ähnlich wie Rundfunk (Frequenzbereich bis 430 MHz)
• Datenübertragungsraten von 100 kbit/s bis 4,8 Mbit/s
• Reichweiten zwischen 15 m und 30 km (Abhängig von Frequenzband, Sendeleistung und räumlichen Gegebenheiten)
• Problem: Nicht alle Frequenzbänder sind frei verfügbar!

Spread-Spectrum-Verfahren (Multifrequenz)

• Mikrowellenbereich
• gegenwärtig am meisten verbreitet
• Funkzelle reicht von 30 m im Gebäude bis ca. 300 m im Freien
• Funkzellen werden über einen Access-Point verknüpft und zu LANs zusammengefasst

Es existieren 2 Verfahren

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

• Datenübertragung über mehrere Frequenzbänder
• während der Übertragung wechseln Sender und Empfänger gleichzeitig die benutzten Bänder (Hopping)
• Vorteil: mehrere Funkzellen können parallel betrieben werden (Hoppingzeit muss abgestimmt sein)
• Nachteil: fehleranfällig

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

• Datenübertragung erfolgt auf dem ganzen Band
• höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten bei größeren Reichweiten

Infrarot

• Übertragungsraten bis 10 Mbit/s bei Reichweiten bis 30 m
• empfindlich bei Sonnenlicht oder Wärmestrahlung
• Übertragung erfolgt durch:
  • direkte optische Sichtverbindung
  • Streulicht (Reflektion an Wänden)
  • direkte Reflektoren
  • Breitband-Telepoints

Laser

• Punkt-zu-Punkt Verbindung
• Sichtverbindung ist erforderlich
• Störeinflüsse wie Nebel, Schnee, Vögelschwärme ...
• relativ abhörsicher
• Datenübertragungsraten von ca. 10 Mbit/s

Laser finden in kleineren LANs keine Verwendung.