Chapter 3 Netzwerkmedien. CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg auf der Grundlage von

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1 Chapter 3 Netzwerkmedien CCNA 1 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg auf der Grundlage von Rick Graziani Cabrillo College

2 Vorbemerkung Die englische Originalversion finden Sie unter : Der username ist cisco und das Password perlman Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung der Themen eingefügt. Die Originalversion ist um viele eigene Folien erweitert, um das Verständnis zu fördern

3 Gliederung Strukturbereiche Kupferkabel Lichtwellenleiter Drahtlose Netze

4 Strukturbereiche Primärbereich : gebäudeübergreifende Verkabelung mittels redundanter Kabeltrassen auf Lichtwellenleiterbasis, die an Gebäudeverteilern beginnen bzw. enden. Aufgrund der relativ großen Entfernungen kommen hierfür ausschließlich Glasfaserkabel zum Einsatz. Sekundärbereich : gebäudeinternes Backbone, das die Gebäudeverteiler mit einzelnen Etagenverteilern auf Grundlage von Kupfer- oder Glasfaserkabel verbindet. Tertiärbereich : sternförmige Verkabelung zwischen den Endgeräten und den Etagenverteilern.

5 Primärverkabelung

6 Sekundärverkabelung

7 Tertiärverkabelung

8 Backbonekonzepte Distributed Backbone bildet die Anforderungen der strukturierten Verkabelung in seiner 3-Stufen- Gliederung ab. Collapsed Backbone verzichtet auf die Sekundärebene und verdichtet das Etagennetz auf einen leistungsfähigen Knoten.

9 Bewertung des Distributed Backbones der Aufbau der Ringstruktur ermöglicht eine gute Fehlerredundanz geringer Verkabelungsaufwand reduziert die Investitionskosten die für eine Endstation verfügbare Bandbreite verringert sich mit der Anzahl angeschlossener Stationen Übergänge in andere Segmente verlangen das Passieren vieler Koppelungskomponenten Mehrere Kopplungskomponenten steigern die Komplexität und stellen jeweils einen Point of Failure dar Dezentrale Strukturen erfordern Stromzuführungen und gesonderte Klimaanlagen 1 9

10 Bewertung des Collapsed Backbones jede Verbindung kann theoretisch die gesamte Bandbreite in Anspruch nehmen neue Techniken sind leicht integrierbar zum Übergang in andere Segmente wird allenfalls die Hälfte der Kopplungselemente des Distributed Backbones benötigt. durch die Zentralisierung entsteht erheblicher Verkabelungsaufwand die Anzahl der benötigten Anschlußports in der zentralen Komponente entspricht der Anzahl anzuschließender Geräte die Sternstruktur ermöglicht eine Fehlerredundanz nur mit erheblichem Aufwand 10

11 Widerstand und Impedanz

12 Kabelspezifikation in Ethernet

13 Koaxialkabel

14 Shielded Twisted-Pair (STP)

15 Unshielded Twisted Pair (UTP)

16 Unshielded Twisted Pair (UTP) - Einsatz

17 Unshielded Twisted Pair (UTP) - Einsatz

18 UTP Belegung

19 Steckertypen RJ-45

20 Bewertung der Kupferkabel 1 mechanische Vorteile Flexible und Handliche Kabel, die eine einfache Verlegung ermöglichen Leichtes Anbringen von Steckern

21 Bewertung der Kupferkabel 2 Mechanische Nachteile relativ dicke, schwere Kabel, die daher nicht besonders platzsparend sind. Dies macht sich insbesondere beim Management mit Patchfeldern bemerkbar höherer Aufwand durch aufwendigere bautechnische Maßnahmen. Im Gegensatz zu Glasfaser müssen bei Kupfer mit seiner EMV-Anfälligkeit Kabel und Stromleitungen gesondert verlegt und gegeneinander abgesichert werden. Brandschutzmaßnahmen verursachen weit höhere Kosten als bei Glasfaserkabeln, die ohne metallische Komponenten gegenüber Feuer unempfindlicher sind.

22 Bewertung der Kupferkabel 3 Übertragungstechnische Aspekte bei Ethernet-Installationen unterstützt der Autosensing- Mechanismus die Erkennung der Übertragungsgeschwindigkeit. Aufgrund der Komplexität der unterschiedlichen optischen Fenster und anderer Parameter ist dies bei Glasfaser nicht möglich. geringe Bandbreite hohe Signaldämpfung und damit ein Leistungsverlust durch eine schlechte Leitfähigkeit aktive und passive Beeinflussung der Übertragung durch elektromagnetische Störungen möglich Übertragungsgeschwindigkeiten von 10 Gbit/s und mehr wie für einen neuen Ethernet-Standard vorgeschlagen, sind mit Kupferkabeln nicht mehr zu realisieren.

23 Bewertung der Kupferkabel 4 Wirtschaftliche Aspekte geringe Kosten des Kabels und der aktiven Komponenten Stromversorgung der Endgeräte, z.b. IP-Telefone, Access-Points keine zusätzlichen Medienkonverter bei Einsatz von Druckern oder Notebooks Investitionssicherheit der Verkabelung. Mittlerweile unterstützen alle LAN-Technologien TP-Kabel als Übertragungsmedium. besteht für Kabel der Kategorie 5 noch ein Standard, werden Normierungen für die Kategorie 6 und 7 noch auf sich warten lassen und wahrscheinlich nicht mehr erfolgen. die Längenrestriktion erfordert auf jeder Gebäudeebene Etagenverteiler

24 Wellenlängenbereich: optische Übertragung Lichtwellenleiter Übertragungs- Bereich Wellenlänge [nm] x x x x10 15 Frequenz [Hz] Infraroter Bereich Sichtbarer Bereich Ultravioleter Bereich

25 Lichtwellenleiterarten

26 Multimode Fiber

27 Single-mode Fiber

28 Multimode Fiber Aufbau

29 Brechungsindex Änderung der Lichtgeschwindigkeit in Materie Die Lichtgeschwindigkeit der elektromagnetischen Strahlung ist: immer kleiner als im Vakuum, sie ist C n n = C 0 / C n n ist definiert als Brechungsindex (n = 1 im Vakuum) n ist abhängig von der Materiendichte und der Wellenlänge

30 Brechung in Materie n 1 Grenzschichtfläche α 1 90 Glas mit leicht niedriger Materiendichte n 2 α 2 α 2 α in α out Glas mit leicht höherer Materiendichte n 1 Brechung (Refraktion) Totale Brechung Spiegelung (Reflexion) Glas mit leicht niedriger Materiendichte Quelle : R&M

31 Single Mode Fasermantel Faserkern Fasermantel n 1 n 2 n 1 n 1 n 2 Brechungsindex Profil (Stufenindex) Quelle : R&M

32 Brechungsindex-Profil Stufenindex Gradientenindex für Einmoden-Übertragung Faserkern- Durchmesser 8-9 µm für Mehrmoden-Übertragung Faserkern- Durchmesser 62.5 µm

33 Lichtbrechung

34 Interne Reflektion

35 Numerische Apertur

36 Steckertypen ST-Stecker SC-Stecker

37 Multimode Stecker

38 Multimode Fiber Details

39 Optische Übertragung

40 Signal und Verzerrung

41 Multimodefaser: Dämpfungsspektrum Dämpfung [db/km] Fenster 2. Fenster 3. Fenster Rayleigh-Streuung prop 1/l 4 SiOH/GeOH-Absorptionen Quelle : R&M Wellenlänge [nm]

42 Scattering

43 Biegeradius

44 Glasfaserverbindungen

45 Übergang 62,5 zu 50

46 Bewertung In Europa dominiert die Gradientenprofilfaser mit einem Kerndurchmesser von 50 µm und einem Manteldurchmesser von 125 µm. In Amerika herrscht die Faser des Typs 62,5/125 µm vor.

47 Bewertung der Glasfaser 1 mechanische Aspekte kleine Kabeldurchmesser und daher platzsparend bei geringem Gewicht. flexible und handliche Kabel, die eine einfache Verlegung ermöglichen aufwendiges Anbringen von Steckern und Spleißen.

48 Bewertung der Glasfaser 2 übertragungstechnische Aspekte große Bandbreite bei gleichzeitig hoher Signaldichte geringe Signaldämpfung und damit ein geringer Leistungsverlust des Lichtes entlang des Kabels, so dass wesentlich größere Übertragungsdistanzen als bei Kupfer möglich werden. keine Etagenverteiler und damit auch keine Investition in die Ausstattung entsprechender Technikräume keine aktive und passive Beeinflussung der Übertragung durch elektromagnetische Störungen und damit niedrige Fehlerraten und hohe Netzverfügbarkeit. hohe Abhörsicherheit

49 Bewertung der Glasfaser 3 wirtschaftliche Aspekte geringe Maßnahmen und Kosten für Brandschutz und Trassierung durch die größere zulässige Bandbreite und die wachsende Übertragungsdistanz steigt die Flexibilität bei der Gestaltung des Netzaufbaus die Fähigkeit der Glasfaser hohe Datenraten ohne Neuverkabelung zu unterstützen, verlängert den Lebenszyklus einer Verkabelung. höherer Investitionsbedarf durch gesonderte Adapter Konfektionierungsaufwand abhängig vom Steckertyp aufwendige Bestimmung des Dämpfungsbudgets

50 Wireless LAN Standards b a g

51 Wireless NIC für PC

52 PCMCIA NIC für Laptop

53 USB Wireless NIC

54 Access Point

55 Roaming

56 IEEE Wireless Frame Typen Management Frames Beaconframes Association Response/Request Kontrollframes Request to send (RTS) Clear to send (CTS) Datenframes

57 Adaptive Frame Types

58 Radiowellen