Planerisches. Planerische Aspekte von Netzwerken Stand : Juli 2006

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1 Planerisches Planerische Aspekte von Netzwerken Stand : Juli 2006

2 Grundsätze Any-to-Any-Beziehung, d.h. jedes Mitglied des Netzes hat Kontakt zu jedem anderen Netzteilnehmer Vermeidung von Medienbrüchen Gemeinsame Nutzung von Ressourcen, Drucker, Internet,

3 Architekturprinzipien Client/Server Server = Diensteanbieter ~ Kellner Client = Dienstenehmer ~ Gast Peer-to-Peer Alle Netzteilnehmer sind gleichberechtigt

4 Client/Server-Paradigma Der Server ist ein zentralisierte Ressource, die ständig verfügbar ist, d.h. die entsprechenden Dienste nach dem 24x7 Schema anbietet. Server arbeiten nach dem 1:n-Prinzip, bedienen also viele Clientanfragen. Bevor ein Client die Serverressourcen nutzen kann, muss er sich authentifizieren.

5 Client-/Server Paradigma Server bietet Clients einen bestimmten Dienst an wartet auf eingehende Requests von Clients beantwortet eingehende Requests durch Reply oder Response Beispiele: WWW-Server, FTP-Server, Mailserver, Streaming Server Anmerkung: ein Host kann mehrere Dienste gleichzeitig anbieten Client ruft durch einen Request einen Dienst vom Server ab wartet nach Senden eines Requests auf Reply/Response vom Server Beispiele: WWW-Browser, FTP-Client, Mailreader

6 Client/Server Vor- und Nachteile Die Konzentration von Netzwerkressourcen hat mehrere Vorteile: konsistentes Back-up keine redundanten Datenbestände leichtere Zugriffsteuerung gute Skalierbarkeit (d.h. leichte Integration neuer Clients) flexible Architektur Nachteile: Ein Server ist ein single point of failure Server verlangen ein spezielle, ausfallsichere, performante Hardware

7 Netzwerkkomponenten

8 Netzwerkkomponenten cont. Verbindung eines PC an ein LAN: Netzwerkkarte Verbindung von PCs zu einem LAN: Switch Verbindung eines LAN an ein WAN wie Internet: Router

9 Komponentenklasse Aktive Komponenten Switch Router Netzwerkmanagement Passive Komponenten Anschlussdose Datenkabel Verteiler-, Patchfeld Schaltschrank

10 Normen für Verkabelung Die Anforderungen an eine zukunftssichere und flexible strukturierte Verkabelung werden im Wesentlichen durch drei grundlegende Verkabelungsnormen, die für bestimmte geographische Regionen von Bedeutung sind, festgelegt:

11 Normen - Geltungsgebiet

12 Normen, Entfernungen und Medien

13 Normen: Fazit Verkabelungsnormen wachsen zusammen Dennoch: einige Normaspekte sind oft nicht umsetzbar Erdung von Dosen Normen sind für Lieferant und Kunde wichtige Leitparameter einer ordnungsgemäßen Ausführung - Messprotokolle

14 Strukturbereiche In der EN wird, ebenso wie in der ISO/IEC 11801, die Gebäudeverkabelung in drei Bereiche eingeteilt: Primär- oder Campusbereich für die Verbindung der Gebäude eines Standortes untereinander Sekundär- oder Steigbereich für die Verbindung der einzelnen Etagen eines Gebäudes Tertiär- oder Horizontalbereich für die Verbindung der Anschlusseinheiten (z.b. Wanddose mit dem Etagenverteiler)

15 Ziele der strukturierten Verkabelung Gestaltung einer dienstneutralen und topologieunabhängigen Verkabelung Unterteilung des Gebäudes/Campus in Abhängigkeit von physikalischen Gegebenheiten wie Längenrestriktionen für verwendete Kabel Eine zutreffende Abschätzung des Wachstumspotenzials erfordert die Berücksichtigung genügender Reserven für Anschlüsse und Kabel

16 Primärbereich Die Campusverkabelung (Backbone) verbindet die einzelnen Gebäude eines Standortes miteinander. Das Zentrum der Primärverkabelung bildet der Standortverteiler. Aufgrund der relativ großen Übertragungsstrecken kommt für den Primärbereich ausschließlich eine Lichtwellenleiterverkabelung in Frage. Für den Campusbereich werden hauptsächlich Singlemodefaserkabel verwendet, die sich durch ihre geringe Dämpfung und hohe Bandbreite auszeichnen. Ein weiteres Argument für LWL-Kabel in diesem Bereich ist ihre elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

17 Primärverkabelung

18 Sekundärbereich Die Verbindung zwischen dem Gebäudeverteiler und den verschiedenen Etagenverteilern wird als Sekundärbereich oder Gebäude-Backbone bezeichnet. Aufgrund des erhöhten Bandbreitenbedarfs ist auch in diesem Bereich, für eine größere Zukunftssicherheit, der Einsatz von LWL-Kabeln (hier in der Regel Mehrmodenfaserinnenkabel) zu empfehlen. Im Steigbereich können aber auch high-end Kupferdatenkabel (mit Bandbreiten bis zu 1500 MHz) eingesetzt werden

19 Sekundärverkabelung

20 Tertiärbereich Im Tertiärbereich werden heute hauptsächlich symmetrische Kupferdatenkabel eingesetzt. Die Verkabelung erfolgt sternförmig vom Etagenverteiler aus zu den einzelnen Anschlussdosen. Die Entfernung sollte hierbei allerdings 90 m nicht überschreiten, da die Verkabelung sonst nicht mehr normkonform ist. Eine weitere, zukunftsweisende Variante der Etagenverkabelung dagegen ist fiber-to-the-desk, d.h. eine LWL-Verkabelung bis zum Arbeitsplatz. Diese wird verwendet, bei sehr hohem Bandbreitenbedarf oder bei großen Entfernungen. Als weiterer Vorteil der LWL-Verkabelung ist auch hier die EMV-Verträglichkeit zu nennen.

21 Tertiärverkabelung

22 Tertiärbereich

23 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.

24 Distributed Backbone der Aufbau der Ringstruktur ermöglicht eine gute Fehlerredundanz geringer Verkabelungsaufwand reduziert die Investitionskosten 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

25 Collapsed Backbone 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

26 Fragen zum Netzlayout Welche Netzwerkprotokolle werden verwendet? Ist bekannt, welche IT-Anwendungen und Betriebssysteme auf der Netzplattform arbeiten? Ist das Gebäude/der Campus für die geplante Kabelinfrastruktur geeignet? Sind Restriktionen bezüglich Kabellängen und Topologien berücksichtigt? Ist ausreichend Verteilerraum vorhanden?

27 Shielded Twisted-Pair (STP) Eigenschaften: Geschwindigkeit und Durchsatz MBit/s mittlere bis große Medium und Steckergröße preiswert maximale Kabellänge 100m

28 Unshielded Twisted Pair (UTP) Eigenschaften: Geschwindigkeit und Durchsatz MBit/s kleine Medium und Steckergröße billig maximale Kabellänge 100m

29 Screened UTP Ein neuer Typ verbindet UTP mit dem herkömmlichen STP zu Screened UTP (ScTP) oder Foil Twisted Pair (FTP). ScTP besteht im Wesentlichen aus UTP mit einem Metallschirm oder geflecht.

30 Aufbau eines TP-Kabels

31 UTP vs. STP/ScTP STP/ScTP besitzt einen besseren Schutz gegen alle Arten von Interferenzen als UTP - Reduzieren elektrisches Rauschen und Nahnebensprechen STP/ScTP-Kabel sind teurer und schwieriger zu verlegen als UTP STP/ScTP-Kabel müssen geerdet werden

32 UTP Belegung Ein Ethernet (10 Base-T or 100Base-TX) cross-connect Kabel besitzt nur vier aktive Adern : 1, 2, 3 und 6

33 Steckertypen RJ-45

34 Bewertung: Kupferkabel Flexible und Handliche Kabel, die eine einfache Verlegung ermöglichen Leichtes Anbringen von Steckern relativ dicke, schwere Kabel, nicht besonders platzsparend -> Schwierigkeiten beim Management mit Patchfeldern höherer Aufwand durch aufwendigere bautechnische Maßnahmen. Kupfer mit seiner EMV-Anfälligkeit muss gesondert verlegt und gegen Stromleitungen abgesichert werden. Brandschutzmaßnahmen verursachen weit hohe Kosten

35 Bewertung: Kupferkabel cont. bei Ethernet-Installationen unterstützt der Autosensing- Mechanismus die Erkennung der Übertragungsgeschwindigkeit. geringe Bandbreite hohe Signaldämpfung und damit ein Leistungsverlust durch eine schlechte Leitfähigkeit aktive und passive Beeinflussung der Übertragung durch elektromagnetische Störungen möglich Übertragungsgeschwindigkeiten über 10 Gbit/s sind mit Kupferkabeln nicht mehr zu realisieren.

36 Kupferkabel: Bewertung cont. 2 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 Längenrestriktion erfordert auf jeder Gebäudeebene Etagenverteiler

37 Lichtwellenleiterarten

38 Multimode Fiber: Aufbau

39 Singlemode Fiber: Aufbau

40 LED versus Laser Ein erheblicher Unterschied bei der Verwendung von LEDs und Lasern ist ihre entsprechende Einkopplung in den Faserkern. LEDs regen alle im gesamten Faserkern vorhandenen Moden an und erzeugen so eine Vollanregung. Die selbe Faser kann jedoch ein gänzlich anderes Verhalten haben, wenn weniger angeregt werden. Im Gegensatz zu LEDs regen Laser nur eine begrenzte Anzahl von Moden an -> nicht für alle Technologien verwendbar LEDs sind kostengünstiger als Laser

41 Glasfaser: 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.

42 Glasfaser: Bewertung cont. 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.

43 Bewertung: Glasfaser cont. 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

44 Bewertung: Glasfaser cont. 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

45 Planung passiver Komponenten Die Komponenten eines oder mehrer Hersteller müssen füreinander zertifiziert sein, d.h. Kabel, Anschlussdosen, und Patchfelder müssen aufeinander abgestimmt sein. Verteilerräume müssen vorhanden sein und derart konzipiert, dass sie aktive und passive Komponenten aufnehmen

46 Organisation Häufig sind IT-Management, Telekommunikationsverwaltung und Netzwerküberwachung eigene Organisationseinheiten, die unterschiedlichen Abteilungen zugeordnet sind Besser: Zusammenfassen dieser Felder, da Informations- und Kommunikationstechnik zusammenwächst

47 Kostenkennzahlen Gesamtkosten pro Port: Kosten pro Kupferport: 150 Kosten pro LWL-Port: 250 Investitionskosten aktiver und passiver Komponenten zu gesamten IT-Kosten: 5-10% Kosten für externe Planung und Projektierung 8-25% des Investitionsbetrages Kosten pro Mitarbeiterumzug (Netzwerk und Telefon):

48 Kosten des Netzbetriebs

49 Fehlerursachen