Netzwerktechnik: Verkabelung und Übertragungsmedien

Erstellung eines Null-Modem-Kabels

Um ein Null-Modem-Kabel zu erzeugen, müssen Sie folgende Verbindungen herstellen:

• Verbinden Sie Pin 3 von Stecker A mit Pin 2 von Stecker B.
• Verbinden Sie Pin 2 von Stecker A mit Pin 3 von Stecker B.
• Verbinden Sie Pin 5 von Stecker A mit Pin 5 von Stecker B.
• Überbrücken Sie die Pins 4, 6 und 1 an Stecker A sowie in gleicher Weise an Stecker B.
• Überbrücken Sie die Pins 7 und 8 an Stecker A sowie in gleicher Weise an Stecker B.

Typen von Übertragungsmedien

Geführte Medien:

• Twisted Pair (verdrillte Doppelader)
• Koaxialkabel
• LWL (Lichtwellenleiter / Glasfaser)

Ungelenkte Medien (Drahtlos):

• Richtfunk (Links radial)
• Satellitenkommunikation

Unterschied zwischen UTP und STP

UTP (Unshielded Twisted Pair): Ein ungeschirmtes, verdrilltes Kabel, das aus 8 Adern besteht, die zu 4 Paaren verdrillt sind.

STP (Shielded Twisted Pair): Hier sind die Leiterpaare verdrillt und jedes Paar ist von einer Metallschicht (Schirmung) umgeben. Diese Schnittstelle ist teurer als UTP, ermöglicht jedoch Geschwindigkeiten über 100 Mbit/s und bietet einen besseren Schutz gegen Interferenzen.

Bedeutung der Kabelkategorien

Die Kategorien der Verkabelung definieren die Standards, die bei der endgültigen Konstruktion der Verdrahtung erfüllt werden müssen.

Geschwindigkeiten der einzelnen Kategorien

• Kategorie 1: Grundlegende Telefonie.
• Kategorie 2: Unterstützt bis zu 4 Mbit/s.
• Kategorie 3: Übertragungsfrequenz von 16 MHz, unterstützt bis zu 10 Mbit/s.
• Kategorie 4: Unterstützt bis zu 20 Mbit/s.
• Kategorie 5: Übertragungsfrequenz von 100 MHz, unterstützt bis zu 100 Mbit/s.
• Kategorie 5E: Übertragungsfrequenz von 100 MHz, unterstützt 100 Mbit/s, ATM (155/622 Mbit/s) und Gigabit-Ethernet.
• Kategorie 6: Übertragungsfrequenz von 250 MHz, unterstützt bis zu 1 Gbit/s.
• Kategorie 7: In Europa verwendet, jedoch oft außerhalb der Standardbetrachtung für herkömmliche LANs.

Zweck der Litzenverdrillung

Die Adern werden verdrillt, um die Widerstandsfähigkeit gegen äußere elektromagnetische Störungen zu verbessern.

Netzwerk-Messwerte und Begriffe

Wichtige Parameter der Netzwerkprüfung sind: Wire Map (Schaltplan), Length (Länge), Dämpfung, NEXT (Near End Crosstalk / Nahnebensprechen), ACR (Attenuation Crosstalk Ratio), Delay / Delay Skew (Laufzeitverzögerung), Rückflussdämpfung und FEXT (Far End Crosstalk / Fernnebensprechen).

Was ist strukturierte Verkabelung?

Es handelt sich um die universelle Verkabelung eines Gebäudes oder eines Campus, die aktive Anlagen verbindet. Sie ermöglicht die Integration verschiedener Dienste wie Datenübertragung, Telefonie, Überwachung usw. auf einer einheitlichen Infrastruktur.

Vorteile der strukturierten Verkabelung

Der Hauptvorteil liegt darin, dass verschiedene Kommunikationsdienste gleichzeitig über dieselbe Infrastruktur betrieben werden können.

Patchpanel, Patchkabel und Teilnehmeranschluss

Patchpanel: Dies sind elektronische Verteilerfelder in einem Computernetzwerk, an denen alle fest verlegten Netzwerkkabel enden. Es ist der zentrale Ort für die Verwaltung der Netzwerk-Infrastruktur.

Patchkabel: Ein kurzes Kabel (UTP, Glasfaser etc.), das zur Verbindung elektronischer Geräte genutzt wird. Sie sind zur einfachen Identifikation oft farbig. Die Länge reicht von wenigen Zentimetern bis zu 6 Metern oder mehr. Längere Kabel sind oft dicker und geschirmt (STP), um Signaldämpfung zu vermeiden.

Teilnehmeranschluss (Rosette): Das Gehäuse in der Wand (Anschlussdose), an dem ein oder mehrere Computer mit dem Netzwerk verbunden werden.

Horizontale und vertikale Verkabelung

Horizontale Verkabelung: Die Verkabelung innerhalb eines Stockwerks vom Etagenverteiler bis zu den Anschlussdosen.

Vertikale Verkabelung (Backbone): Die Verbindung zwischen den verschiedenen Etagenverteilern eines Gebäudes.

Standards EIA/TIA 568 A und B

Diese Standards unterscheiden sich durch die Reihenfolge der Adernfarben bei der Montage der RJ45-Anschlüsse.

Distanz und Geschwindigkeit über Twisted-Pair

• 10 Base T: 10 Mbit/s, max. 100 m.
• 100 Base T4: 100 Mbit/s, max. 100 m.
• 100 Base TX: 100 Mbit/s, max. 100 m.
• 1000 BASE T: 1000 Mbit/s, max. 100 m.

Aufbau eines Koaxialkabels

• Ein Kern aus massivem Kupfer, Stahl oder Kupfergeflecht.
• Eine Isolierschicht um den Kern, meist aus Polyvinyl-Material.
• Eine metallische Schirmschicht (Kupfer- oder Aluminiumlegierung), um Störungen zu eliminieren.
• Eine äußere Schutzschicht (Mantel), meist schwarz (Thin Coax) oder gelb (Thick Coax) aus Vinyl oder Polyethylen.

Koaxial-Steckverbinder für Ethernet

• Stecker N für Kabel RG213
• Anschluss PL für RG58 Kabel
• Anschluss PL für RG213 Kabel
• Stecker N für Kabel RG212
• F-Connector für RG59 Kabel
• BNC-Terminator: 50 Ohm für RG58

Vor- und Nachteile von Koaxialkabeln

Vorteile: Gute Kombination aus hoher Bandbreite und exzellenter Störfestigkeit. Es kann hohe Verkehrsaufkommen bewältigen und überbrückt größere Distanzen als UTP. Die Technologie ist bewährt und kostengünstiger als Glasfaser.

Nachteile: Es mangelt an Flexibilität und der Preis ist im Vergleich zu einfachen Twisted-Pair-Lösungen höher.

Aufbau von Glasfasern (LWL)

• Optische Fasern sind extrem dünne Stränge aus hochreinem Glas.
• Die Dicke entspricht etwa der eines menschlichen Haares.
• Die Herstellung erfolgt bei hohen Temperaturen auf Siliziumbasis.

Lichtbrechung und Reflexion

Lichtbrechung: Die Richtungsänderung einer Welle beim Übergang von einem Medium in ein anderes (z. B. ein Löffel im Wasserglas).

Reflexion: Wenn Licht beim Übergang zwischen Medien seine Geschwindigkeit ändert und an der Grenzfläche zurückgeworfen wird (z. B. Spiegelung im Glas).

Fasertypen und Unterschiede

Multimode-Faser: Mehrere Lichtstrahlen (Moden) breiten sich aus. Sie wird für Distanzen unter 2 km genutzt, ist kostengünstig und einfach zu installieren.

Singlemode-Faser: Nur ein Lichtstrahl breitet sich aus. Der Kern ist nur 8,3 bis 10 Mikrometer groß. Sie bietet eine sehr hohe Bandbreite und Reichweiten bis zu 100 km.

Vorteile der Glasfaser

• Hohe Sicherheit, da kein Licht nach außen dringt.
• Geringe Abmessungen und niedriges Gewicht.
• Immun gegen elektromagnetische Störungen und Rauschen.
• Echtzeitübertragung von Bild und Ton.
• Nahezu unbegrenzte Kapazität.

Typen von Glasfaser-Steckern

ST (Straight Tip): Ähnlich wie ein Bajonettverschluss bei Koaxialsteckern, erfordert eine Drehung zur Verriegelung.

SC (Subscriber Connector): Ein Push-Pull-Stecker, der häufig in Gigabit-Ethernet-Switches verwendet wird.

Was ist ein Glasfaser-Jumper?

Jumper sind Patchkabel, die für die tatsächliche Systemleistung entscheidend sind. Die Qualität wird durch den Stecker, das Kabel und den Fertigungsprozess bestimmt.

Typen von Multimode-Fasern

• Stufenindexfaser
• Gradientenindexfaser

Maximale Entfernungen bei Glasfaser

• Multimode: bis zu 2 km
• Singlemode: bis zu 100 km