Grundlagen der Netzwerktechnik und Übertragungsmedien

Leitungsvermittlung

Die Leitungsvermittlung (Circuit Switching) dient dem Aufbau eines dedizierten Kommunikationskanals zwischen zwei Stationen. Ressourcen werden für die Übertragung reserviert und das Switching-Netzwerk exklusiv für die Dauer der Verbindung genutzt. Die Übertragung ist transparent, sodass es für die Endgeräte so wirkt, als wären sie direkt miteinander verbunden.

Phasen:

• 1. Einrichtung des Kreises
• 2. Datentransfer
• 3. Trennen der Strecke

Merkmale der Leitungsvermittlung

• Die Leitungsvermittlung erfolgt auf der physikalischen Ebene.
• Vor der Kommunikation müssen Stationen Ressourcen reservieren.
• Die Datenübertragung zwischen zwei Stationen erfolgt in Paketen (Signalübertragung auf der physikalischen Ebene).
• Es gibt keine explizite Adresse für den Datentransfer, außer der Zieladresse, die während der Einrichtungsphase festgelegt wird.

Paketvermittlung

Die Paketvermittlung besteht aus einem „Mesh“-Netzwerk von Telekommunikationsdiensten, durch das Pakete von der Quelle zum Ziel reisen. Es erfolgt keine Zuweisung von Ressourcen für ein einzelnes Paket; es gibt keine reservierte Bandbreite auf den Links und keine geplante Bearbeitungszeit pro Paket.

Datagramm-Netzwerke

Ein Datagramm ist ein Fragment eines Pakets mit ausreichenden Informationen zur Adressierung. Die Struktur besteht aus einem Datagramm-Header und den Daten. Datagramme sind unabhängig voneinander, können unterschiedliche Wege nehmen und weisen variierende Verzögerungen auf. Die Vermittlung erfolgt auf der Netzwerkebene. Man spricht auch von einem verbindungslosen Netzwerk, da keine Verbindungsaufbauphase existiert und Daten ohne Bestätigung des Empfängers gesendet werden.

Routing in Datagramm-Netzwerken

Routing-Tabellen enthalten Zieladressen und Ausgangs-Ports für die Weiterleitung. Diese Tabellen sind dynamisch und werden regelmäßig aktualisiert. Wenn ein Switch ein Paket erhält, prüft er die Zieladresse in der Routing-Tabelle, um den entsprechenden Ausgang zu finden. Obwohl keine Verbindungsaufbau- oder Abbauphase existiert, kann jedes Paket eine Verzögerung an einem Switch erfahren. Da nicht alle Pakete einer Nachricht zwingend über dieselben Switches reisen, ist die Verzögerung für Pakete einer Nachricht nicht einheitlich.

Glasfasertechnik

LWL-Kabel (Lichtwellenleiter) bestehen aus einem inneren Kern aus Glas oder Kunststoff, der von einem Mantel und einer äußeren Hülle umschlossen ist. LWL-Kabel übertragen Datensignale in Form von Licht, das durch Reflexion im inneren Kern geleitet wird. LWL-Übertragungen sind aufgrund ihrer Resistenz gegen elektromagnetische Störungen, geringer Dämpfung und hoher Bandbreite sehr beliebt. Nachteile sind die unidirektionale Ausbreitung des Lichts und die Kosten. Sie werden in Backbone-Netzen, Kabel-TV-Sendern und Fast-Ethernet-Netzen eingesetzt.

Ausbreitungsarten in der drahtlosen Kommunikation

Die drahtlose Datenübertragung erfolgt über Bodenwellen, Raumwellen (Ausbreitung über den Himmel) und Sichtlinienverbindungen. Drahtlose Wellen werden in Radiowellen, Mikrowellen oder Infrarot unterteilt. Funkwellen sind kugelförmig, während Mikrowellen gerichtet sind. Mikrowellen werden für Mobiltelefone, Satellitenkommunikation und drahtlose lokale Netzwerke (WLAN) verwendet.

Mikrowellen

Wellen mit Frequenzen zwischen 1 und 300 GHz werden als Mikrowellen bezeichnet. Mikrowellen sind gerichtet. Da eine Mikrowellenantenne sehr präzise überträgt, müssen Quell- und Empfangsantennen exakt aufeinander ausgerichtet sein.

Arten von Mikrowellen-Antennen

Traditionell werden gerichtete Antennen verwendet, die Signale in eine Richtung senden. Es gibt zwei Haupttypen: Parabolantennen (Dishes) und Hornstrahler. Mikrowellen werden für Unicast-Kommunikation genutzt, einschließlich Mobiltelefonen, Satellitennetzwerken und drahtlosen Netzwerken.

Infrarot-Wellen

Infrarotwellen werden für Kurzstreckenkommunikation verwendet, beispielsweise zwischen einem PC und einem Peripheriegerät oder in internen LANs. Wichtige Fakten: Direkte Reflexion, Nutzung inkohärenter Wandler zur Modulation. Sie können keine Hindernisse durchdringen. Vorteile sind die schnelle Installation und der Wegfall von Genehmigungen. Nachteile sind die Anfälligkeit gegenüber Witterungsbedingungen, die als Hindernisse wirken können.

Gründe für den Einsatz von Switching

Switching wird eingesetzt, wenn Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen vielen Geräten zu kostspielig oder logisch nicht umsetzbar sind. Ein Switched Network ist eine Reihe von miteinander verbundenen Knoten (Switches). Switches sind Geräte, die temporäre Verbindungen zwischen zwei oder mehr angeschlossenen Geräten herstellen können. Traditionell gibt es drei Switching-Methoden: Leitungsvermittlung, Paketvermittlung und Speichervermittlung (Message Switching).