Dipl.-Fachwirt Daniel Manser

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1 Oktober Dipl.-Fachwirt Daniel Manser

2 Geschichte Bits & Bytes Bestandteile eines Computer Die Zentraleinheit Der Arbeitsspeicher (RAM, interner Speicher, Memory) Die Peripherie Software und Hardware Die Hardware-Schnittstellen Interne Schnittstellen ISA PCI SCSI Externe Schnittstellen Serielle Schnittstelle Parallel Schnittstelle PCMCIA USB Firewire Computernetzwerke Allgemeines Wireless Lan Topologien Bus Ring: Stern Baum Backbone Sturkurierte Verkabelung LAN Standards Ethernet Base Base Base-T Fast Ethernet Gibabit Ethernet Gigabit Ethernet Token Ring und Token Bus Netzwerkverkabelung Koaxkabel Twisted Pair Glasfaserkabel...39 Kapitel 2 ST-Stecker (Straight Tip)...41 Kapitel 3 SC-Stecker...41 Patchkabel Aktive Netzwerkelemente Hubs Repeater Bridges Router...43 VBK Elektrotechnik 2

3 2.6.5 Printserver Firewall Gateway Switch Passive Netzwerkelemente Patchfeld Patchkabel Verteilerschrank Zubehör Telekommunikation Grundlagen analoger Telefonie...48 Vermittlungstechnik...50 Analoge Vermittlungstechnik...50 Digitale Vermittlungstechnik OES-E Grundlagen ISDN...51 Voraussetzungen für die Nutzung von ISDN Basisanschluss Primärgruppenanschluss Semipermanente Anschaltung Geräte und Zubehör Anschlussvarianten Passiver Bus Erweiterter passiver Bus Kommunikationsadapter Modem ISDN Adapter Voice over IP Troubleshooting Vorgehensweisen... Fehler! Textmarke nicht definiert. 5 Glossar Index ANHANG...76 VBK Elektrotechnik 3

4 1. VBK Elektrotechnik 4

5 1.1 Geschichte i Bereits 1936 bastelte in Berlin Konrad Zuse den ersten Rechner Z1 1. Dieser arbeitete noch mechanisch nach dem von Leibnitz entwickelten Dualsystem einem Zahlensystem das nur aus Nullen (0) und Einsen (1) besteht entwickelte er den ersten Relaisrechner (Z3 2 ) mit Lochstreifenein- und ausgabe. Das Rechenwerk umfasste 600 und Speicherwerk 1400 Telefonrelais. Dieser Rechner konnte immerhin 64 Zahlen mit je 22 Dualstellen aufzunehmen. Der erste Computer mit Röhren war der ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), der 1946 in der Universität von Pennsylvania in Philadelphia entwickelt wurde. Er besaß Radioröhren. Auch Österreich hat seinen Betrag zur Entwicklung beigetragen. Besondere Pionierarbeit leistete Heinz Zemanek als er in Zeiten von Amerikanischen Produkten wie Wirbelwind und Taifun eine Rechner mit dem Namen Mailüfterl 3 konzipierte. Die Kosten des ca. 500 kg schweren Gerätes beliefen sich auf umgerechnet Euro. Auf Grundlage des Dualsystems und der Elektronenröhre basisieren heute noch alle Computer. Die daraus entstandenen Rechner teilt man in Generationen ein: 1. Generation ab 1946 : Elektronenröhren- Bestückung (Operationszeit ~ 1 ms Zugriffszeit ~ 10 ms) Software Assemblersprachen, Unterprogrammtechnik 2. Generation ab 1955: Transistor Bestückung (Operationszeit ~ 100 s Zugriffszeit 500 s) Software: Compilersprachen, Betriebssysteme 3. Generation ab 1961: Integrierte Schaltkreise (Oparationszeit 1 s Zugriffszeit 0,5 s) Software: Mehrbenutzersysteme, Dialogsysteme 4. Generation ab 1973: Hochintegrierte Schaltkreise (IC) (Operationszeit ~ 100 ns Zugriffszeit 50 ns) Software: Datenbanksysteme, Netzwerksoftware für dezentrale Datenverarbeitung. Alle heutigen Entwicklungen im Bereich PC gehören noch zu dieser letzten Rechnergeneration. 1 Z1 arbeite mit einer Geschwindigkeit von 1 Hertz und benötigte für eine Multiplikation ca. 5 Sekunden. Die Leistungsaufnahme lag bei ca Watt und das Gerät hatte ein Gewicht von ungefähr 500 kg Quelle: Technische Uni Berlin 2 Z3 erreichte eine Geschwindigkeit von 5-10 Hertz und benötige für die Multiplikation lediglich noch 3 Sekunden. Die Leistungsaufnahme stieg auf knappe 4000 Watt und das Gewicht auf ca. 1 Tonne 3 Quelle: AK für Sie: Vom Mailüfterl ins Internet VBK Elektrotechnik 5

6 1.2 Bits & Bytes Ein Computer kann lediglich zwei Zustände unterscheiden: >> es fließt Strom<< oder >> es fließ kein Strom<< (wahr oder unwahr, richtig oder falsch). Das wiederum kann er unvorstellbar schnell. Bauelemente, die nur zwei Zustände unterscheiden können, bezeichnet man als Binär-Elemente 4 oder Binary Digits, abgekürzt Bits. Ein Bit kann also nur 2 verschiedene zustände haben: 0 (es fließt kein Strom) und 1 (es fließt Strom). Das Bit ist in der Datenverarbeitung die kleinste Informationseinheit. Das Binärsystem (auch Dualsystem genannt) verwendet man also zum Verschlüsseln von Ziffern, Zeichen und Befehlen. Mit Dualzahlen erledigt der Prozessor intern alle ihm gestellten Aufgaben; zur Ausgabe auf dem Bildschirm oder dem Drucker werden sie wieder entschlüsselt. Auf den ersten Blick lässt sich mit zwei Ziffern, der 0 und der 1, nur wenig anfangen. Aber mit 2 Bit kann man immerhin schon vier Kombinationen darstellen: Mit 3 Bit sind 8 Variationen und mit 4 Bit bereits 16 Varianten möglich: Nun kann man jeder dieser Bit-Kombinationen einen Buchstaben zuordnen und erhält damit bereits 16 Zeichen unseres Alphabets. Da dieses aber bekanntlich aus 26 Buchstaben in Groß- und Kleinschreibung besteht sowie den Umlauten ä, ö, ü und dem ß, außerdem noch Ziffern und Sonderzeichen dargestellt werden müssen, reicht die Kombination mit 4 Bit nicht aus. Mit 5 Bit lassen sich 32 Zeichen darstellen mit 6 Bit 64 und mit 7 Bit bereits 128 Zeichen darstellen. 7 Bit benötigt man also mindestens, um unseren gesamten Zeichenvorrat inklusive der Steuerzeichen für den Computer darzustellen. Durch das Anhängen eines 8. Bits bekommt man auch noch die Möglichkeit, weitere Sonderzeichen und grafische Elemente darzustellen. Damit lassen sich bereits 256 Kombinationsmöglichkeiten erreichen und endlich genügend Schriftzeichen und sonstige Symbole kodieren. 4 binär = aus 2 Einheiten oder Teilen bestehend VBK Elektrotechnik 6

7 Eine Gruppe aus 8 Binärzeichen (Bit) nennt man Byte. Das Byte ist die kleinste Einheit zur Darstellung eines Zeichens. Mit einem Byte lassen sich 256 Zeichen verschlüsseln. In Byte wird dann auch die Größe (Fassungsvermögen) von Datenspeichern angegeben. Nehmen wir als Kodierungs-Beispiel den Buchstaben A: Bit = 1 Byte = 1 Zeichen Binäre Zahlensysteme sind jedoch für uns Menschen nur sehr umständlich zu handhaben. Zur Vereinfachung der Mensch-Computer-Kommunikation verwendet man daher meistens andere Codes, die mehrere Binärziffern zu einem Codezeichen zusammenfassen. So muss man zum Beispiel anstatt einer ganzen Reihe von Nullen oder Einsern zu tippen nur noch eine einzige Taste drücken, die für die Binärziffernreihe steht. So ein Code ist zum Beispiel der Hexadezimalcode. Die Umwandlung dieses Codes in das Binärsystem für den Computer übernimmt dann in der Regel ein Programm. Für die Datenausgabe wird der Binärcode wieder zurückverwandelt. Um zu verhindern, dass jeder Hersteller eine andere Codierung verwendet, hat man sich auf den ASCII-Code festgelegt. Wenn man den ASCII-Code des Buchstabens C wissen möchte, so braucht man nur die entsprechenden Werte aus der Spalte und der Zeile bestimmen. Das 8. verbleibende Bit wird entweder als Prüfbit herangezogen oder von Speziellen Sonderzeichen belegt. Es kann natürlich auch sein, dass nur reine Zahlen übertragen werden. Man kann sich leicht ausrechnen, das mit 1 Byte die Zahlen von 0 bis 256 dargestellt werden können. VBK Elektrotechnik 7

8 ASCII Tabelle 1 VBK Elektrotechnik 8

9 Bestandteile eines Computer Die Hardware also die eigentlichen Geräte zur Datenverarbeitung kann man in 2 Gruppen einteilen: Zentraleinheit: Sie bildet das Kernstück der EDV Anlage. In Ihr läuft das eigentliche Programm ab, in ihr werden Daten verarbeitet. Peripherie: Sie dient zur Dateneingabe (Tastatur, Maus, Scanner,...), zur Datenausgabe (Bildschirm, Drucker, Boxen,.. ) und zur Datenspeicherung Die Zentraleinheit Zu den Aufgaben der Zentraleinheit gehören: Programmgesteuerte Verarbeitung von Daten. Zur Verarbeitung zählt, Daten o zu verknüpfen o zu berechnen o zu vergleichen Speicher von Daten vor und nach der eigentlichen Verarbeitung. Steuerung der Ein- und Ausgabe der zur Verarbeitung notwendigen Daten und Programme Um dieses Aufgaben erfüllen zu können, besteht diese Kernstück der EDV- Anlage aus 3 Teilen: 1. Prozessor (auch CPU 5 ) 2. Arbeitsspeicher (RAM 6 oder Memory) 3. Ein- u. Ausgabesteuerung Dieser prinzipielle Aufbau ist bei allen EDV-Anlagen zur Großrechenanlage (Mainframe) immer gleich. vom kleinsten PC bis Bei der Besprechung der einzelnen Komponenten wird jedoch, wie bereits einleitend erwähnt, besonders der PC die Grundlage bilden. 5 CPU steht für Central Processing Unit 6 RAM bedeutet Random Access Memory VBK Elektrotechnik 9

10 Durch Fortschritt der Mikroelektronik ist es möglich, auf immer kleinerem Raum immer mehr Schaltfunktionen unterzubringen und damit die Leistung des Gerätes zu steigern. Besonderns zu erwähnen sind dabei die so genannten INTEGRIERTEN SCHALTKREISE. Auf winzigen, nur mm2 großen Halbleiterplättchen sind tausende Schaltfunktionen in Form von Transistoren untergebracht. Dieses Halbleiterplättchen ist gegen äußere Einflüsse mit einem Kunststoff- oder Keramikkörper luftdicht abgeschlossen. Aus diesem Gehäuse ragen Füßchen, welche die elektrische Verbindung zu anderen Bauteilen herstellt. Intel Prozessor Intel Pentium 4 1 Beispiel IC: Der Prozessor 8086 des Ur-PC zu Beginn der 80 Jahre hatte Transistorfunktionen, ein Pentium 4 Prozessor hat 42 Millionen. Entwicklung des Prozessors Jahr Prozessor Typ Bit Bit Bit Industrie Standard , Bit 8 MHz Bit 20 MHz Bit 60 MHz Bit 120 MHz , Pentium 32 Bit 350 MHz 1997 Pentium 2; AMD K6 32 Bit 500 MHz 1999 Pentium 3; AMD K7 32 Bit 900 MHz 2003 Pentium 4, AMD XP Athlon Bit 3, 2 GHz 64 Bit 2,2 GHz VBK Elektrotechnik 10

11 Die gesamte Zentraleinheit ist aus elektronischen Bauteilen aufgebaut, die auf einer ca. 25x30 cm großen Leiterplatte (Motherboard oder Mainboard) aufgelötet sind und mit Leiterbahnen untereinander elektrisch in Verbindung stehen. Motherboard 1 Mit Hilfe der freien Steckplätze für Zusatzplatinen kann den individuellen Bedürfnissen jedes Anwenders Rechnung getragen werden. Diese stellen die Schnittstellen nach außen, also zu den peripheren Geräten dar. Typischen Erweiterungskarten sind: Videokarten zur Ansteuerung des Bildschirmes Plattencontroller zur Ansteuerung der Speichermedien Ein-/Ausgabekarten zur Ansteuerung von Druckern usw. Netzwerkkarten oder Netzwerkadapter Der Arbeitsspeicher (RAM, interner Speicher, Memory) Der Arbeitsspeicher ist jener Teil, in dem Programme und Daten für dir momentane Bearbeitung abgelegt werden. Aus dieser Definition geht hervor, dass der Prozessor seine Anweisungen zur Verarbeitung und die dazu notwendigen Daten nur von dort erhält, und die verarbeiteten Daten auch wieder dorthin zurücklegt. Der Arbeitsspeicher als Bestandteil der Grundplatine ist aus modernen Halbleiterbauteilen aufgebaut. Diese Bauteile werden nach einer englischen Abkürzung als RAM (random access memory) bezeichnet (Speicher mit wahlfreiem Zugriff). VBK Elektrotechnik 11

12 Derartige Speicherbausteine (Rams) haben folgende Eigenschaften: Auf jeden beliebigen Speicherplatz kann direkt zugegriffen werden. Daten können dort beliebig gelesen und geschrieben werden. Die Information bleibt nur solange gespeichert, solange das RAM mit elektrischer Energie (mit Spannung versorgt ist. Der Schreib/Lesezugriff auf Speicherstellen erfolgt sehr schnell (einige NS= Nanosekunden = millardstel Sekunden) Um nun Daten in Form von Zeichen oder Zahlenwerten in diesem Speicher ablegen zu können, muss dieser in 1 Byte große Einheiten unterteilt sein. Die Größe und damit die Kapazität des Arbeitsspeichers wird daher in 1 Byte große Speicherstellen unterteilt. Arbeitsspeicher von modernen PCs besitzen einige Millionen solcher Speicherstellen. Da man die Entfernung, z.b. von St. Pölten nach Bregenz, auch nicht in Metern, sondern in Kilometern angibt, führte man auch in der EDV Umrechnungseinheiten ein. Im Gegensatz zu den Einheiten in der Physik, die den Faktor 1000 umfassen, wird in der EDV mit dem Faktor 1024 gearbeitet. Die Zahl 1024 ergibt sich aus dem Binärsystem und errechne sich aus 2¹ Byte = 1 Kilobyte (1K, 1 KB) 1024 Kbyte = 1 Megabyte (1M, 1 MB) 1024 Mbyte = 1 Gigabyte (1G, 1 GB) 1024 Gigabyte = 1 Terabyte (1T, 1 TB) 1024 * 1024 Byte = Byte = 1 MB Um eine ungefähre Vorstellung des Speicherplatzes zu bekommen, kann man folgende Überlegung anstellen: 1 ASCII Zeichen (z.b. 1 Buchstabe) = 1 Byte 1 A4 Seite mit 80 Zeichen pro Zeile und 60 Zeilen ergibt ca Zeichen Zeichen füllen 214 A4 Seiten ( 1 Ordner, der ca. 4 cm breit ist) VBK Elektrotechnik 12

13 Die Peripherie Unter Peripherie versteht man im Großen und Ganzen folgende Elemente: Festplatten Diskettenlaufwerke Zusatzkarten wie Soundkarte, Netzwerkadapter Scanner Tastatur Maus Joystick Bildschirm usw. VBK Elektrotechnik 13

14 1.3 Software und Hardware Die Hardware-Schnittstellen Der Rechner ist mit verschiedensten Schnittstellen ausgestattet, die es ihm ermöglichen mit den unterschiedlichsten Geräten zu kommunizieren. Wir unterscheiden in erster Linie zwischen internen und externen Schnittstellen Interne Schnittstellen ISA Die Abkürzung ISA steht für Industry Standart Architecture. Den 16 Bit ISA Bus bezeichnet man oft auch als AT-Bus, weil er zuerst in den IBM-PC/AT Geräten verwendet wurde. Er besitzt eine Datenbreite von 16 Bit, und man ist daher in der Lage 16 Byte direkt anzusprechen. ISA Karte VBK Elektrotechnik 14

15 PCI Mit dem PCI-Bussystem hat sich der Entwickler Intel dazu durchgerungen, sich von der Kompatibilität zu den veralteten ISA-Systemen zu verabschieden und statt dessen eine leistungsfähige PC-Schnittstelle zu kreieren, die mit einer effektiven Transferrate von über 60 Mbyte pro Sekunde bei 32-Bit Busbreite auch in Kommunikationsservern optimal einsetzbar ist. So werden aktive ISDNkarten mit mehreren S 0 oder S 2 M-Schnittstellen zwar nicht stets, doch in jedem Fall vorzugsweise mit einer PCI-Schnittstelle hergestellt. Auf den Motherboards befinden sich in der Regel neben PCI-Slots zusätzlich noch einige 16-Bit-ISA- Steckplätze, um entsprechende Module weiter nutzen zu können. In ähnlicher Art wie bei ISA (8/16-Bit) ist für PCI auch eine 64 Bit-Variante definiert, mit der noch weitaus höhere Übertragungsraten erzielbar sind. PCI Karte SCSI SCSI (Small Computer Standard Interface) wurde spezifiziert um einen möglichst schnellen Übertragungsstandard vorrangig für Festplatten zu schaffen. Bereits 1986 wurde daher SCSI 1 mit damals noch 8 Bit festgelegt. SCSI Geräte verfügen über einen speziellen Befehlsatz. Mit dem Fortschritt wurden immer wieder neue, schnellere Standards definiert VBK Elektrotechnik 15

16 Paralleles SCSI SCSI- Schnittst elle Datenbits Max. Transferrate Mbit/s Max. Anzahl Laufwerk e Max. Kabellänge (m) Single-Ended Single-Ended-Fast Single-Ended-Ultra ,5 Single-Ended-Wide Single-Ended-Ultra ,5 Wide Differential Differential-Fast Differential-Ultra ,5 Differential-Wide Differential-Wide ,5 Ultra Ultra 2 LVD Ultra Ultra VBK Elektrotechnik 16

17 Externe Schnittstellen Serielle Schnittstelle Die serielle Schnittstelle, die auch als V.24 oder als RS232 bezeichnet wird, ist die klassische Anschlussschnittstelle für Telekommunikationsadapter wie z.b. Modem. Lange Zeit wurde diese Schnittstelle auch für den Anschluss der Maus verwendet, bis 1998 der PS2 Anschluss eingeführt wurde, und dadurch eine serielle Schnittestelle frei wurde. Gerade in Zusammenhang mit der seriellen Datenübertragung fällt oft der Begriff Baudrate. Die Baudrate ist die Geschwindigkeit der Übertragung. 1 Baud = 1 Bit pro Sekunde = 1 Bps Das Charakteristische an der seriellen Schnittstelle ist, dass die Daten auf einer Datenleitung nacheinander Bit für Bit übertragen werden. Die weitern Leitungen dienen zur Übertragung von Steuersignalen. Startbit Bit 0 Bit 7 Stopbit Datenübertragung auf der seriellen Leitung An der seriellen Schnittstelle kommen zwei verschiedene Stecksystem zum Einsatz. Das klassische Stecksystem wird mit einem 25-poligen Sub-D Stecker bzw. einer entsprechenden Buchse realisiert. In der Regel wird jedoch nur ein Bruchteil der definierten Leitungen benötigt, weshalb man heute meist auf ein neunpoliges Sub-D System zurückgreift. Der große Vorteil von seriellen Übertragungen ist der geringe Leitungsaufwand und die Möglichkeit lange Leitungen zu realisieren. Dem gegenüber steht eine relativ langsame Übertragungsrate. VBK Elektrotechnik 17

18 Belegung der Pins der seriellen Schnittstellen: Pin Signal- Kürzel Funktion Richtung Belegung Bezeichnung Sub Sub RS 232 D25 D9 DEE DÜE 1 AA Schutzerde 2 3 BA TxD Gesendete Daten Out In 3 2 BB RxD Empfange Daten In Out 4 7 CA RTS Request to Send Out In 5 8 CB CTS Clear to Send In Out 6 6 CC DSR Data set ready In Out 7 5 AB GND System Ground 8 1 CF DCD Data Channel Received In Out 9 NO Nicht beschaltet 10 No Nicht beschaltet 11 CK Auswahl der Sendefrequenz Out IN 12 SCF Empfangssignalpegel Hilfskanal In Out 13 SCB Sendebereitschaft Hilfskanal In Out 14 SBA Sendedaten des Hilfskanal Out In 15 DB TV DÜE Sendeschritttakt In Out 16 SBB Empfangsdaten Hilfskanal In Out 17 DD RC Empfangsschritttakt In Out SCA Sendeteil Hilfskanal einschalten Out In 20 Übertragungsleitung ein Out In 4 CD DTR Data Terminal Ready Out In 21 CG Empfangsgüteindikator In Out 22 9 CE R Rufindikator In Out 23 CH DEE-Übertragungsgeschwindigkeit Out In CI DÜE-Übertragungsgeschwindigkeit In Out 24 DA DEE-Sendeschritttakt Out In 25 NC Nicht beschaltet Stecksystembauformen 7 der seriellen Schnittstelle: Sub D25 und Sub D9 Sub D9 Sub D25 7 Quelle: VBK Elektrotechnik 18

19 Parallel Schnittstelle Die parallele Schnittstelle des Computers ist im Wesentlichen für den Anschluss eines Druckers vorgesehen. Für den regulären Anwendungsfall, den Anschluss eines Druckers, wird auf der eine Seite des Kabels ein 25-poliger Stecker verwendet, der dem DÜE- Anschlussstecker eines seriellen Schnittstellenkabels entspricht. Auf der anderen Seite des Kabels befindet sich entweder ein 36-poliger Stecker für den Druckeranschluss oder ein weiterer 25-polihgere Sub D-Stecker. Für den Anschluss eines Kommunikationssendegerätes wird ein spezielles Kabel verwendet. Bezeichnend für diese Schnittstelle ist natürlich die parallele Übertragung von bis zu acht Bit auf eigenen Datenleitungen. Für jede dieser Datenleitungen ist eine eigene Masseleitung vorgesehen, wodurch eine Twisted Pair-Führung innerhalb des Kabels möglich ist. Auf diese Weise wird jede Leitung einzeln geschirmt. Weiterhin muss beachtete werden, dass als maximale Kabellänge 5 m vorgesehen ist. Prinzip der parallelen Schnittstelle Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der große Vorteil in der raschen Übertragung der Daten liegt. Man darf jedoch nicht vergessen, dass der Leitungsaufwand sehr hoch ist und nur geringe Entfernungen möglich sind. Centronics 1 VBK Elektrotechnik 19

20 Bauform und Verkabelung parallelen Stecker mit Centronics PCMCIA Die Personal Computer Memory Card International Association oder kurz: PCMCIA hatten ursprünglich eine Schnittstelle für Speichererweiterungskarten entwickelt. Mittlerweile wurde diese Schnittstelle in einem Notebook fast ausschließlich für Netzwerkadapter oder Modems verwendet. Heutzutage gibt es bereits beide Geräte in einer Einschubkarte kombiniert. Flash Cards 1 Typische PCMCIA Karten (Modems, Speicher, Netzwerkkarte usw.) VBK Elektrotechnik 20

21 USB Ein neueres und obendrein benutzerfreundliches Anschlusssystem ist der Universal Serial Bus (USB). Man kann bis zu 127 Geräte in einer baumförmigen Struktur an einen Strang betreiben. Das besondere an diesem System ist jedoch nicht die Anzahl der Geräte, sondern die Möglichkeit, die Geräte während des Betriebes ein- und auszustecken (Hot Plugging). Die Typisch Übertragungsrate eines USB Systems beträgt in der Version Mbps. Für die Verkabelung kommen vorzugsweise geschirmte Twisted Pair Typen zum Einsatz, in denen in 12 Mbps Systemen Längen bis zu 5 m möglich sind. Außerdem verfügt USB über eine integrierte Stromversorgung. Ab Version 2.0 ist eine Übertragungsgeschwindigkeit von 480 Mbps möglich. Wobei es abwärtskompatibel ist, was bedeutet das einen USB-Port der Version 2.0 weiterhin Gräte der Version 1.0 betrieben werden können USB Stecker 1 USB Topologie 1 VBK Elektrotechnik 21

22 Firewire Die IEEE-1394-Technologie bezeichnet eine neue serielle Schnittstellentechnik zur Übertragung von digitalen Daten mit bis zu 400 MBit/s. Mit Hilfe von IEEE-1394 können Hochgeschwindigkeitsgeräte wie Digital-Camcorder, Audio- Aufzeichnungsgeräte, DVD-Laufwerke, Festplatten, Scanner und andere externe Speichergeräte an den Computer angeschlossen werden. Der Industriestandard IEEE-1394 wurde 1995 festgelegt und ist am Markt auch unter den Bezeichnungen Firewire (Apple) und Sony i.link bekannt. An Ihrem Rechner oder Ihrem externen Gerät erkennen Sie den Anschluss in der Regel am Schriftzug "1394" oder an folgenden Symbolen: IEEE-1394 ist eine "plug & play"-technologie. Wenn Sie ein neues Firewiregerät an den Computer anschließen, wird es vom Betriebssystem automatisch erkannt und das Betriebsystem fragt nach der Treiberdisk. Wenn die Treiber bereits vorher installiert wurden, wird das Gerät automatisch aktiviert und eine Kommunikation kann sofort stattfinden. Zur Zeit wird IEEE-1394 insbesondere bei digitalen Filmkameras (Camcordern) verwendet. Die kleine 4-polige Schnittstelle, die ursprünglich von Sony eingeführt wurde (i.link), ist hier der Marktstandard. Mittels eines IEEE Kabels wird die Verbindung zum Computer digital hergestellt, wo dann die Videobearbeitung stattfinden kann. Eine Analog-Digital-Wandlung ist nicht mehr notwendig. Die Version B vom IEE-1394 Standart unterstützt eine Geschwindigkeit von 800 Mbps. Firewire VBK Elektrotechnik 22

23 2 Computernetzwerke VBK Elektrotechnik 23

24 2.1 Allgemeines Netzwerke für den PC gibt es fast schon so lange wie den PC selbst. Unter PC Netzwerken versteht man die Verbindung zwischen Computern und Peripheriegeräten, in dem jeder mit jedem kommunizieren bzw. auf gemeinsame Daten zugreifen kann. Netzwerke unterteilt man nach der Größe in zwischenzeitlich 4 Typen: WAN = Wide Aera Network: Weltumspannende Netzwerke wie z.b. das Telefonnetz und das ISDN Netz LAN = Local Area Network: Lokales Netzwerk, das sich meist nur über Gebäudekomplexe ersteckt. MAN = Metropolitan Area Networks (MANs) nennt man Netze die bezüglich der räumlichen Ausweitung zwischen den auf eine Örtlichkeit begrenzten lokalen Netzen (LANs) und den Wide Area Networks (WANs) anzusiedeln sind. Von der konzeptionellen Seite her gesehen ist ein MAN ein Kopplungsnetz das einzelne Netzwerke, in der Regel einzelne LANs, miteinander verbindet. Durch die Verbindung dieser LANs in ein MAN können alle Vorteile die LANs mit sich bringen für einen größeren Einzugsbereich genutzt werden. Von der spezifischen Seite aus betrachtet ist ein MAN allerdings wiederum selbst ein einzelnes Netz, abgegrenzt von anderen Netzen, das von einem Betreiber eingerichtet und zur Dienstebereitstellung genutzt wird. Von der räumlichen Betrachtungsweise aus gesehen dehnt sich ein MAN auf bis zu 150 Kilometer, mindestens aber 2 Kilometer, aus. Typischerweise werden MANs für Ballungsräume und Städte und deren Einrichtungen oder aber als Campus-Netze für Universitäten aufgebaut. Die Aufgabe eines MANs besteht darin, neben klassischen Diensten der Datenübertragung auch Mehrwertdienste wie Telefonie über IP, Bild- und Videoübertragung über IP oder auch günstiges Routing für alle angeschlossenen User bereitzustellen. Ausserdem können in einem MAN virtuelle lokale Netze auch standort- und einrichtungsübergreifend eingerichtet werden. PAN = Personal Area Networks fasst man die Kommunikation von Geräten eines oder weniger Nutzer im Umkreis von etwa 10 m zusammen. VBK Elektrotechnik 24

25 Hierbei lassen sich in der Regel drei Bereiche voneinander abgrenzen. Die Kopplung von Peripheriegeräten, die Kopplung von externen Bediengeräten und die Kopplung mehrerer Rechnersysteme zur Datenübertragung. Letzteres ist dabei jedoch eher zu vernachlässigen, da dies der Grenzfall zum klassischen LAN darstellt. Da die meisten PANs drahtlos aufgebaut sind spricht man in der Regel auch von Wireless Personal Network (WPAN); somit sind dies zwei verschiedene Synonyme, die jedoch dasselbe beschreiben. Die beiden häufigsten Technologien, die hierbei eingesetzt werden sind IrDA und Bluetooth, auf welche im Folgenden noch näher eingegangen werden soll. Ein weiterer Verwendungszweck des Begriffes Personal Area Network (PAN), ist im Zusammenhang mit Forschungen des M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology) zu sehen. Dabei geht es um die Übertragung digitaler Informationen mittels der elektrischen Leitfähigkeit des menschlichen Körpers. VBK Elektrotechnik 25

26 Peer-to-Peer Netzwerke: Bei einem solchen Netzwerk sind alle PCs gleichberechtigt. Jeder Computer kann Client und Server zugleich sein. Alle Teilnehmer können ihre Daten und Geräte (z.b. CD Rom Laufwerke, Drucker) den anderen zur Verfügung stellen. Ab einer Größe von 5 10 PCs ist jedoch der Verwaltungsaufwand für diese Art von Netzwerken relativ hoch, da alle Kennwörter und Rechte auf jedem Computer einzeln gespeichert werden. VBK Elektrotechnik 26

27 Client/Server Netzwerke: Im Netzwerk gibt es einen Hauptcomputer (Server), der den Zugriff auf die Daten und Geräte verwaltet. Seine einzige Aufgabe besteht darin, alle Programme und Daten den Teilnehmern zur Verfügung zu stellen. Die Bedeutung einer vernetzten Computerinfrastruktur ist auch in kleinen Unternehmen erkannt worden und dank der Netzwerkunterstützung in Massenbetriebssystemen (z.b. ab Windows 98 sowie ab OS/2) und preiswerten Netzwerkkarten problemlos und kostengünstig möglich. Den heutzutage denkbaren vollen Funktionsumfang kann man nur mit geeigneten Betriebssystemen wie Windows NT/2000/XP und 2003 oder Novell Netware optimal nutzen. Hinzu kommt, dass Netzwerkadapter (Netzwerkkarten), die Verkabelung und alle anderen Elemente des Netzes aufeinander abgestimmt sein müssen und für zukünftige Modernisierung im System geeignet sein sollten. Vor der Frage nach dem Betriebssystem und den Preisen des Netzwerkadapters sind also die Topologie des Netzers sowie die Art der Verkabelung zu klären. Letzteres stell eines der größten Kostenpotentiale des Systems dar, was oftmals völlig bei der Planung ignoriert wird und zu nachhaltigen betrieblichen Problemen, überdurchschnittlichen Folgekosten und im Extremfall sogar dazu führen kann, dass große Teile oder die gesamte Infrastruktur erneuert werden müssen Wireless Lan Durch den Übertragungstandart IEEE wurde ein Verfahren standardisiert, das es möglich macht Übertragung per Funk durchzuführen Die Geschwindigkeit beträgt bis zu 11 Mbps. Zwischenzeitlich wurde der Standard bis IEEE G weiterentwickelt und hält bei 54 Mbps. Für Ende 2006 ist der N mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 540 Mbps vorgesehen. VBK Elektrotechnik 27

28 2.2 Topologien Mit Topologie bezeichnet man die Anordnung der Verbindung zwischen den einzelnen Computern. Bei der Vernetzung innerhalb eines Gebäudes (LAN Local Area Network) unterscheidet man hauptsächlich 4 Netzarten: Bus Ring Sternnetzwerke Baum Bus Unter einer Bustopologie verbirgt sich in erster Linie ein durchgehender Leitungsstrang, der an beiden Seiten offen bzw. definiert abgeschlossen ist. Die Signale werden über den Bus in beide Richtungen gleichzeitig übertragen und an alle Teilnehmen geleitet. Klassische Beispiele für ein Bussystem stellen lokale Ethernet-Systeme mit KOAX-Verkabelung dar. Dies sind das ältere 10Base-5 8 und das ebenfalls nicht mehr zeitgemäße, jedoch insbesondere in kleinen Systemen und auch in privaten Umgebungen weit verbreitete 10Base-2- System 9 (Cheapnet). Abläufe auf dem Bus Der Transceiver schickt die Daten auf den Bus. Alle Knoten, die an diesem Bus angeschlossen sind, haben Zugriff auf diese Daten. Den Daten wird die Adresse des Empfängers, des Senders und eine Fehlerbehandlung vorausgeschickt. Die Knoten, die nicht als Empfänger adressiert sind, ignorieren die Daten. Der Knoten, der adressiert ist, liest die Daten und schickt eine Bestätigung an den Sender. Senden zwei Knoten gleichzeitig ihre Daten, entsteht ein elektrisches Störsignal 8 Bei 10Base5 Netzlänge maximal 500m max. 100 Transceiver Abstand min. 2,5 m. 9 Bei 10Base2 Netzlänge max. 180 m, 30 Teilnehmer mit 0,5 m Abstand beschränkt. Auf beiden Seiten befinden sich Endstecker mit 50 Ohm. VBK Elektrotechnik 28

29 auf dem Bus. Der Sender, der das Störsignal zuerst entdeckt, sendet ein spezielles Signal, damit alle anderen Knoten wissen, dass das Netzwerk blockiert ist. Nach einer gewissen Zeit, versuchen die Knoten wieder Daten zu senden. Der Vorgang wird so oft wiederholt, bis ein Knoten es schafft seine Daten zu verschicken Ring: Eine bedeutende Netzwerk Topologie ist das Ringnetz, das die Nachrichten, wie der Name schon sagt, im Ring herumschickt. Die Signale werden von aktiven Elementen regeneriert und weitergegeben. Bekanntestes Beispiel für ein Ringnetz ist der IBM-Token Ring mit 4 oder 16 Mbps Übertragungsgeschwindigkeit. Ein Token Ring ist im Gegensatz zu Ethernet ein aktives LAN, bei dem jede Station als Verstärker wirkt. Abläufe auf dem Ring Ein Token, das aus einer "Alles klar"-meldung besteht, zirkuliert ständig auf dem Ring. Es wird von jedem Knoten im Ring gelesen und weitergeleitet. Wenn ein Knoten Daten verschicken will, schnappt er sich das Token und verändert es zu einer "Belegt"-Meldung. Dann fügt er die Adresse des Empfängers, den Fehlerbehandlungscode und die Daten mit an. Damit die Signalstärke der Daten erhalten bleibt erzeugt jeder Knoten, bei dem das Paket vorbeikommt, die Daten nocheinmal(repeater). Der Knoten, der als Empfänger adressiert ist, kopiert sich die Daten, und schickt sie weiter im Kreis. Erreichen die Daten wieder den Sender, so entfernt er die Daten vom Ring und stellt die "Alles klar"-meldung wieder her. VBK Elektrotechnik 29

30 2.2.3 Stern Die Stern Struktur brauch einen Zentralen Vermittler. Alle Nachrichten laufen über einen zentralen Knoten, der die Weiterleitung an die Zieladresse übernimmt. Ein entscheidender Vorteil dieser physikalischen Topologie ist die einfach Erweiterungsfähigkeit. Wird ein entsprechend hochwertiges Kabel für die Installation eingesetzt (Cat 5. und höher) ist die Infrastruktur bereits auf künftige Standards der nächsten Jahre vorbereitet. Auch lässt sich der Einsatz von 100 Mbps-Technologie in einzelnen Teilnetzen problemlos durchführen. Die Vorzüge einer Sternförmigen Installation führen dazu, dass mittlerweile alle neuen Ethernet-Systeme auf dieser Basis geplant werden. Zum Einsatz kommen Twisted Pair-Kabel. Die Arbeitsplätze werden über ein RJ45-Stecksystem angeschlossen. Die Verteilung erfolgt in einem zentralen Knoten, in einem Hub. Abläufe im Stern(Hub) Der Hub empfängt die Daten, die von einer Station kommen und gibt sie gleich danach wieder an alle Stationen aus. Die Station, die adressiert ist, nimmt die Daten auf. Weil der Hub keine Zugriffsregelung kennt, sondern nur die reine Verteilfunktion übernimmt, müssen sich die einzelnen Stationen über ein Protokoll verständigen. Dabei wird festgelegt, wer wann senden darf und wann nicht. Physikalisch sind die einzelnen Kabelstränge auf 100 ii m beschränkt. VBK Elektrotechnik 30

31 2.2.4 Baum Die Baumtopologie stellt gewissermaßen eine Erweiterung der Sternstruktur dar. Wie bei einem natürlichen Baum verzweigen sich die Äste. Ein Baum hat die ideale Topologie für die Verkabelung von Gebäude. Jede einzelnen Etage ist ein eigener Stern, die miteinander verbunden ist. Eine Baumstruktur wird z.b. erreicht, indem einzelne Hubs oder Konzentratoren über Punkt-zu-Punkt-Verbindungen kaskadiert werden. Die Netzwerkknoten werden dabei an nicht für die Kaskadierung benötigte Ports angeschlossen. Netzwerke sind jedoch nicht auf eine Topologie begrenzt: Je größer ein Netz ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass mehrere Topologien miteinander verbunden sind Backbone Backbone ist ein englischer Begriff für Rückgrat. Dieses Rückgrad verbindet einzelne Teilnetze über ein Hochgeschwindigkeitssystem miteinander, wobei über dieses nur die Daten übermittelt werden, die zwischen den einzelnen Teilnetzen auszutauschen sind. Ein Backbone kann einerseits im Weitverkehrsbereich genutzt werden, wobei in der Regel aus Wirtschaftlichkeitsgründen kein eigenes System betrieben wird, sondern Übertragungskapazitäten von einem Netzbetreiber angemietet werden. In städtischen Beriechen oder anderen Ballungsgebieten etabliert sich zunehmend sogenannte Citynetze. VBK Elektrotechnik 31

32 2.3 Sturkurierte Verkabelung In der Praxis wird oft eine Mischform aus den verschiedenen Topologien verwendet. Allgemein erfolgt eine Verkabelung größerer Umgebung in hierarchischen Strukturen. Man spricht von einer: Primär Sekundär Tertiär Anschlussverkabelung Steckdose Verbindung zwischen Gebäuden Verbindung zwischen Stockwerken Verkabelung im Stockwerk Anschluss der Computer an z.b. RJ45 VBK Elektrotechnik 32

33 2.4 LAN Standards Ethernet Eines der ältesten Netzwerkstandards ist Ethernet. Dieser wurde bereits Anfang der 80 Jahre von DEC, Intel und Xerox vorgestellt. Diesen Standard kann man in 4 Gruppen unterteilen Base-5 Veraltetes System basierend auf einem RG8 iii Koaxkabel mit einem Wellenwiderstand von 50, für Entfernungen bis zu 500 m (danach muss ein Verstärker oder Repeater geschaltet werden), die 10 steht für eine Übertragungsrate von 10 Mbit/s. Wegen der Dicke des Kabel spricht man auch vom Thick Ethernet. Der Anschluss an das Kabel wird mit sogenannten Vampir-Klemmen durchgeführt. Diese Klemmen werden direkt auf das Kabel gelegt, und ein Dorn durchbricht den Mantel und das Dielektriukum Base-2 Das am weitest verbreitetste System. Verwendet wird ein Koaxkabel vom Typ RG58 mit einem Wellenwiderstand von 50, die 2 steht für maximale Länge von 200m (theoretisch), in der Praxis lassen sich jedoch nur 185 m erreichen. Der Anschluss an die Netzwerkkarten erfolgt über T-Stücke des BNX- Anschlusssystems. Die Enden des Busses sind jeweils mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen. Fehlt einer dieser Widerstände, so führen Signalreflexionen an den Leitungsenden zu erheblichen Störungen im System. VBK Elektrotechnik 33

34 Base-T 10 Base-T ist, wie auch die vorangehende Variante, ein Ethernet-System mit einer Transferrate von 10 Mbps. Anstelle von Koaxkabeln kommen jedoch Twisted Pair Kabel ab Cat. 3 zum Einsatz. Der Anschluss erfolgt über ein RJ45- Steckersystem Fast Ethernet Die Bandbreite des klassischen Ethernets ist mit 10 Mbps bei intensiver Nutzung schnell zu knapp. Aus diesem Grund wurden Fast Ethernet Standards konzipiert, die dem Anwender die zehnfache Bandbreite bescheren sollten, ohne dass dieser grundlegend neue Technologien einsetzen musste. Für die Umsetzung wurden 2 Konzepte entwickelt: IEEE 802.3u-Fast-Ethernet, 100Base-T (erweitertes Ethernet System) IEEE VG-AnyLAN (neue Zugriffssteuerung nach dem DPMA- Verfahren) Das 100 Base T ist heute der gängige Standard. VBK Elektrotechnik 34

35 2.4.3 Gibabit Ethernet Gigabit Ethernet entwickelt sich zum derzeitige Standart. Viele neue Geräte sind bereits mit Gigabit-Netzwerk Adaptern ausgestattet. Hierbei sind noch immer Verbindungen auf Kupferbasis bevorzugt Die Standarts sind iv 1000Base-T, IEEE 802.3ab - 1 Gbit/s über Kupferkabel ab Cat5 1000Base-SX, IEEE 802.3z, - 1 Gbit/s über Glasfaser bis 2 km 1000Base-LX, IEEE 802.3z, - 1 Gbit/s über Glasfaser bis 10 km 1000Base-CX - Der Vorgänger v. 1000Base-T. Kupfer bis 25m Gigabit Ethernet Der neue 10-Gigabit Ethernet-Standard bringt acht unterschiedliche Medientypen, sieben Glasfaser- und zwei Kupfermedientyp, für LAN, MAN und WAN mit sich. Der Standard für die Glasfaserübertragung heißt IEEE 802.3ae, der Standard für Kupfer ist IEEE 802.3ak und IEEE 802.3an Token Ring und Token Bus Ein vom IBM entwickeltes Netzwerkprinzip regelt den Zugriff auf das Übertragungsmedium durch eine Berechtigungsvergabe. Zu diesem Zweck kreist ein definiertes Bitmuster, ein Token im System. Diese Technologie wird vor allem dann eingesetzt, wenn es um einen Anbindung an die IBM-Groß- oder Minirechner geht. VBK Elektrotechnik 35

36 2.5 Netzwerkverkabelung Der Kunde, bei dem ein Netzwerk installiert wird, interessiert sich erfahrungsgemäß nicht oder - wenn überhaupt nur recht spät für die Details der Verkabelung. Ein hochwertiges Kabel mag zwar eine größere Anfangsinvestition darstellen, reduziert oder verhindert jedoch auf lange Sicht Folgekosten durch Netzwerkstörungen oder aufwendige Umbauaktionen Koaxkabel Koaxialkabel kommen in erster Linie in älteren Netzwerken und in kleinen privaten Netzen zum Einsatz. Sie sind unsymmetrisch aufgebaut, wobei der Mittelleiter die eigentliche signalführende Ader ist, die von einem Dielektrikum umgeben wird. Dieser besteht beispielsweise aus einem Drahtgeflecht und stellt neben der Abschirmung auch den Rückleiter des Kabels dar. Das Erdpotential ist also das Bezugspotential, weshalb von einem unsymmetrischen Leiter gesprochen wird. Zum äußeren Schutz verfügt das Kabel natürlich über einen Kunststoffmantel. Eine Besonderheit stellt das sogenannte Twinax-Kabel dar, das über zwei Innenleiter verfügt. RG 8 (Yellow Cable) 50 : Einsatz in 10Base-5-Systemen RG58 (Cheapnet) 50 : Einsatz in 10Base-2-Systemen, auch Thin Ethernet genannt RG6 75 Einsatz für TV-Antennen und Kabelfernsehen RG62 93 Einsatz an IBM-Terminals und ARC Net 10 ebenfalls Twinax 105 Einsatz in AS/400 Systemen. 10 Attached Resource Compoter Network: Konnte sich ebenfalls nicht gegen Ethernettechnologie durchsetzen. Kann sowohl in Stern- als auch Bustechnologie aufgebaut werden und arbeitet auch mit einem Token VBK Elektrotechnik 36

37 2.5.2 Twisted Pair Twisted Pair-Kabel verwenden im Gegensatz zu den Koaxialkabeln nicht die Erde als Bezugspotential, sondern führen zwei paarweise verdrillte Adern über jeden Strang. Beide Signaladern sind symmetrisch zum Erdpotential und damit weitgehend unempfindlich gegen äußere Störeinflüsse, die nun gleichmäßig auf beide Adern einwirken und somit auf das zu übertragene Signal ohne Wirkung sind. Dies ist natürlich der Idealfall, dem man nur durch geringe Abweichung der Symmetrie des Kabels nahe kommen kann. Von der Qualität der jeweils verwendeten Kabel hängt es ab, welche Systeme zum Einsatz kommen. Eine Klassifizierung wurde in den Normen IEA/TIA 568 sowie von der ISO festgelegt. Es gibt 7 Kategorien die bisher klassifiziert wurden. Cat.1 Übertragungsraten bis 1 Mbps (für Neuinstallationen nicht mehr verwendet) Cat.2 Übertragungsraten bis 4 Mbps (kamen früher in Token Ring Netzwerken) Cat.3 Für 10 Mbps Systeme sind diese Kabel die mindeste Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb. Man kann sie in 10Base-T-Systemen mit einer Länge bis zu 100 m einsetzen. Cat. 4 Wie Cat. 3 jedoch bis zu 20 Mbps Cat. 5 Für Neuinstallationen sollte in Hinblick auf eine allfällige Systemerweiterung mindestens dieser Typ verwendet werden. Er erlaubt Übertragungsraten bis zu 100 Mbps, und ist die Mindestvariante für ein fast Ethernet System. Cat. 6 Wird für Frequenzen für bis zu 250 MHz verwendet werden, der RJ45 Anschluss ist in dieser Definition enthalten. Bis 90 m (1 Gbit) Cat. 7 Bis 600 MHz. Steckersystem GG45. (10 Gbit) S/STP Das allgemein gültige Steckverbindungssystem bis zu Cat. 6 ist das Western- System (RJ45). Diese Stecksystem kommt auch in der Telekommunikationsbranche vorwiegend zum Einsatz. Die Buchsen können genauso kleinere Stecker wie RJ11 und RJ12 aufnehmen. Die Belegung des 8- poligen Stecksystems ist daher sehr vielseitig. VBK Elektrotechnik 37

38 Dosenklemme Strang ISDN S0 Bus ISDN UK0 Analog Siemens Analog (PTA) Analog (USA) G Base-T IEEE Token Ring IEEE RxD RxD+ 2 3 RxD RxD a W W E S RxD+ RxD a A A A A TxD TxD b B B B B TxD TxD b E E W S RxD- RxD Belegungsplan für RJ 45 RJ45 Dose 1 RJ 45 Stecker 1 GG 45 Buchse 1 GG45 1 VBK Elektrotechnik 38

39 2.5.3 Glasfaserkabel Seit 1966 wurde versucht Glasfasern als Übertragungsmedium einzusetzen. Damals war die Dämpfung allerdings derart hoch das nach 3 m das Licht verlustig ging waren die ersten Lichtwellenleiter (LWL) verfügbar die weniger als 20dB/km hatte sank die Dämpfung auf unter 0,2db/km. Damit waren schnelle und sichere Übertragungen über große Entfernungen möglich. LWL wird als Begriff sowohl für alle Glasfasern und auch Kunststofffasern verwendet. Glasfaserkabel bestehen aus hochtransparenten Glasfasern (meist aus reinstem Kieselglas), die mit einem Glas niedrigerer Brechung ummantelt sind. Lichtstrahlen, die an einem Ende der Faser eingespeist werden, werden durch Totalreflexion an der Grenze der beiden Gläser innerhalb der einzelnen Fasern weitergeleitet. Dabei ist unter Licht nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch langwelligeres Infrarot- und kurzwelligeres Ultraviolettlicht zu verstehen, das je nach Material auch durch die Glasfasern übertragen werden kann. Eine untere Grenze der Wellenlänge ist bei etwa 250 nm; Ultraviolettstrahlung kürzerer Wellenlänge verursacht Defekte im Glas (Solarisation), die es auf Dauer undurchsichtig machen. Die Faser besteht aus einem Kern (Core), einem Mantel (Cladding) und einer Beschichtung (Coating oder Buffer). Der lichtführende Kern dient zum Übertragen des Signals. Der Mantel ist auch lichtführend, hat jedoch eine niedrige Brechzahl. Der Mantel bewirkt dadurch eine Totalreflexion an der Grenzschicht und somit eine Führung der Strahlung im LWL-Kern. Die Beschichtung ist ein Schutz vor mechanischen Beschädigungen und normalerweise eine zwischen 150 und 500 µm dicke Lackierung aus speziellen Kunststoff (meist Polyimid), die die Faser vor feuchter Atmosphäre schützt. Ohne die Beschichtung würden die auf der Faseroberfläche vorhandenen Mikrorisse zu einer erheblichen Verringerung der mechanischen Belastbarkeit führen. Kunststofffasern stellen einen preiswerte Alternative dar werden aber hauptsächlich für kurze Distanzen verwendet VBK Elektrotechnik 39

40 LWL-Kabel lassen sich wie folgt unterteilen: a) Singlemode Singlemodefasern mit Stufenindexprofil (Einmodefaser) verfügen über einen sehr kleinen Kern (9µm) und sind dadurch in ihrer Herstellung, Verlegung und Anschließung am aufwendigsten. Diese Fasern arbeiten nur mit einer Mode, dadurch gibt es auch fast keine Modendispersion (0,1 ns/km) und nur eine sehr geringe optische Signaldämpfung (0,1 db/km LED 1300 nm). Dieser LWL eignet sich für hohe Übertragungbandbreiten (Bandbreite von > 10 GHz x km) und ohne den Einsatz eines Repeaters für Entfernungen von über 50 Kilometer. b) Multimode b1) Multimodefasern mit Stufenprofil (Stufenindex- Profilfaser) besitzen einen relativ großen Kern, in dem sich viele Moden ausbreiten. Der Brechungsindex ist im Kern konstant und stufenförmig gegenüber dem Mantel erhöht. Mit unterschiedlichem Winkel zur Achse breiten sich die Strahlen (Moden) aus. Durch die unterschiedlich langen Zick-Zack-Wege haben die Strahlen unterschiedliche Laufzeiten (Modendispersion). LWL mit einer Stufenindexfaser eignen sich für kleine Übertragungsbandbreiten (bis 100 MHz) und für Entfernungen bis maximal einen Kilometer. Der typische Kerndurchmesser beträgt bei dieser Faser 100 µm, 120 µm oder 400 µm, mit einer Bandbreite von weniger als 100 MHz x km und einer Dämpfung von ca. 6 db/km. b2) Multimodefasern mit Gradientenprofil (Gradientenindex-Profilfaser) besitzen einen kleinen Kern (meist 50 und 62,5µm), in dem sich auch viele Moden ausbreiten. Der Brechungsindex ist parabolisch von der Kernmitte zum Mantel abfallend. Dadurch wird ein Laufzeitausgleich der Strahlen erreicht. Die Strahlen werden nach außen allmählich gebogen und kehren zur Mitte des Kerns zurück. Die Modendispersion ist aufgrund dieses Verfahrens wesentlich geringer als bei der Stufenindexfaser, und die Strahlen erreichen bei genau richtigem Indexprofil trotz unterschiedlicher Weglänge zum gleichen Zeitpunkt das andere Ende des LWL. Die Dämpfungswerte liegen bei ca. 3 db/km (LED 850 nm), wodurch eine repeaterlose Übertragung von bis zu 10 km möglich ist. Die Bandbreite liegt hier wegen der besseren Unterdrückung der Modendispersion teilweise bei > 1 GHz x km. Die Faser ist bei LANs die Standardfaser. VBK Elektrotechnik 40

41 ST-Stecker (Straight Tip) Dieser von AT&T spezifizierte LWL-Stecker (BFOC/2,5 nach IEC ) ist sowohl für Monomodefasern als auch für Multimodefasern geeignet. Der ST-Stecker ist ein weit verbreiteter Stecker, der in LANs, MANs und WANs Verwendung findet. Als Verschluss hat er eine Bajonett-Halterung. Den ST-Stecker gibt es in normaler Ausführung und mit Verriegelungsmöglichkeit. Er führt dann die Bezeichnung VST-Stecker. Aufbau des ST-Steckers: Der Lichtwellenleiter wird bei diesem LWL-Stecker durch eine Keramik- oder Metall-Ferrule mit einer Länge von 8 mm und einem Stiftdurchmesser von 2,5 mm geführt und durch einen Metallstift am Verdrehen gehindert. Die Keramik-Ferrule ist an der Kontaktfläche konvex geschliffen. Durch eine Feder wird ein ständiger Stirnflächenkontakt der zu verbindenden Fasern erreicht. Durch diese Eigenschaften wird das Dämpfungsverhalten im Vergleich anderen LWL-Steckern verbessert. Die geringe Einfügungsdämpfung prädestiniert diesen Steckertyp für den Einsatz bei passivem Rangieren (Patching ) bzw. für Anwendungen mit geringem Dämpfungsbudget. Die mittlere Einfügedämpfung liegt bei 0,3 db, die maximale bei 0,5 db. Der ST-Stecker hat eine gute Reproduzierbarkeit und hält seine Spezifikationen bis zu Steckzyklen.Die ST-Steckverbindung ist aufgrund ihrer einfachen Handhabung mittlerweile die bevorzugte Steckverbindung und bietet besondere Vorteile beim Einsatz an Patchkabeln und Rangierkabeln. Er kann für Erweiterungen bei bestehenden Installationen für die Telekommunikations-Anschlußdose verwendet werden. SC-Stecker Beim SC-Stecker (IEC ) handelt es sich um eine Steckergeneration, die bei allen Neuinstallationen empfohlen werden kann. Der SC-Stecker ist ein polarisierter Push/Pull-Stecker mit geringen Abmaßen und hoher Packungsdichte. Dieser LWL-Stecker hat ein quadratisches Design und kann für Multimodefasern und Monomodefasern benutzt werden. Mit dem Stecker können Simplex-, Duplex- und Mehrfachverbindungen aufgebaut werden. Die typische Einfügedämpfung liegt bei 0,2 db bis 0,4 db, die Rückflußdämpfung bei Monomodefasern bei 50 db und bei Multimodefasern bei mindestens 40 db. Werden Monomodefasern mit Schrägschliffkopplung verwendet, anstelle der Linsenkopplung, erhöht sich die Rückflußdämpfung auf mindestens 70 db. Der SC-Stecker zeichnet sich aus durch seine Kompaktheit und eine gleichbleibende reproduzierbare Verbindungsqualität. SC-Stecker und Kupplung: In der Duplexausführung, als SC-Duplex-Stecker, ist der Stecker vor allem bei bei Neuinstallationen an für die Telekommunikations Anschlussdose vorgeschrieben. Außerdem wird er zunehmend bei FCS- und ATM -Applikationen verwendet. Durch seinen Aufbau ist er verdrehsicher und besitzt eine automatische Verriegelung. Die Konstruktion entspricht der IEC-Empfehlung für SC-FCS Duplexstecker für Monomode- und Multimodefasern. VBK Elektrotechnik 41

42 Patchkabel Ein Patch-Kabel ist im Prinzip ein "Flicken"-Kabel ("Patch" engl.: "Flicken"), welches benutzt wird, um fest verlegte Kabelstränge variabel zu verbinden - also z.b. um einen Computer an das festverlegte Netzwerk (bzw. die entsprechende Wandsteckdose) anzuschließen. Bei komplexeren Patch-Kabeln ist immer auch auf die interne Schaltung zu achten. Ein Twisted-Pair-Kabel gibt es beispielsweise in zwei grundsätzlich unterschiedlichen Versionen: Normal ist die Verbindung einer aktiven Ressource wie PC, Drucker etc. an das Netzwerk respektive HUB. Um zwei gleichrangige Systeme miteinander zu verbinden (also PC mit PC oder HUB mit HUB), werden über Kreuz geschaltete Kabel ("Crosslink") benötigt. Patchkabel Standart 1 Patchkabel Crossover 1 VBK Elektrotechnik 42

43 2.6 Aktive Netzwerkelemente Hubs Hubs nehmen in erster Linie Verteilerfunktionen für eine sternförmige Verkabelung von Workstations innerhalb eines Netzwerksegmentes ein. Dabei handelt es sich nicht nur um eine einfache Steckbuchsenleiste, sondern um ein System mit gewisser Intelligenz. Ein Hub besitzt gleichzeitig auch die Funktion eines Repeaters Repeater Repeater dienen dazu, die physikalischen grenzen der maximalen Kabelreichweite zu überwinden. Diese Geräte arbeiten ausschließlich auf der physikalischen Ebene und können nur zwischen gleichartigen Netzabschnitten benutzt werden Bridges Die Bridge koppelt Netzwerke auf der Sicherungsschicht. Die physikalische Ebenen der Teilnetze können sich voneinander unterscheiden. Somit können durchaus verschiedene Ethernet-Systeme (10Base-2 und 10Base-T) über eine Bridge verbunden werden Router Ein Router verbindet zwei Netzwerksegmente logisch miteinander (im Unterschied zum Repeater, der zwei Segmente physisch miteinander verbindet). Der Router ist dafür zuständig, Daten, die nicht für das eine Segment zuständig sind, an ein anderes oder den nächsten Router weiterzuleiten. Daten für das lokale Segment gehen nicht über Router hinweg, während ein Repeater unterschiedslos alle Daten weiterleitet Printserver Printserver bieten eine flexible und preiswerte Möglichkeit, Drucker in ein Netzwerk zu integrieren. Aber auch Modems und andere Geräte mit serieller oder paralleler Schnittstelle lassen sich mittels Printservern einbinden. Printserver gibt es in einer Vielzahl von Varianten. Sie unterscheiden sich in der Anzahl und Ausführung der Ports (seriell, parallel, volle Modem Control), der Anzahl der unterstützten Netzwerkprotokolle und anderen Funktionen wie etwa dem Management. VBK Elektrotechnik 43

44 2.6.6 Firewall Eine Firewall, "Feuerwand", ist eine Einrichtung, die verhindert, dass Zugriffe auf ein Netzwerk von Computern oder einzelne Computer von einem anderen Netzwerk (meist Internet) getätigt wird. Eine Firewall kann eine Kombination aus Hardware und Software sein oder getrennte Lösungen (Hardware oder Software) Gateway Englische Bezeichnung für "Torweg", "Einfahrt" Der Begriff wird oft gleich bedeutend mit "Router" benutzt - nicht zuletzt deshalb, da beispielsweise Microsoft-Systeme die IP-Adresse für den Default-Router als Gateway-Adresse abfragen. Eigentlich handelt es sich bei einem Gateway allerdings um ein Gerät (meist ein vollwertiger Computer), das Netze mit völlig unterschiedlichen Adressierungen, inkompatiblen Protokollen et cetera verbinden kann; so gibt es beispielsweise Gateways zwischen Compuserve bzw. BTX/T-Online und dem INTERNET Switch Switches sind Weiterentwicklungen von Hubs, sie unterscheiden sich besonders durch ihr "Mitdenken", indem sie die Datenpakete möglichst gut verteilen. Mehrere Datenpakete können den Switch gleichzeitig passieren. Die Gesamtbandbreite (der Datendurchsatz) ist wesentlich höher als bei einem Hub. Switches lernen nach und nach, welche Stationen mit welchen Ports verbunden sind, somit werden bei weiteren Datenübertragungen keine anderen Ports unnötig belastet, sondern nur der Port, an dem die Zielstation angeschlossen ist. Geschwindigkeiten sind heute 10, 10/100 oder 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) Switches müssen nicht konfiguriert werden. Switches haben außer dem höheren Preis durchwegs nur Vorteile gegenüber Hubs. Da Datenmengen heutzutage immer mehr zunehmen, muss auch geräteseitig, auf die Zukunft ausgerichtet, mehr Performance geboten werden. Je nach Datenmenge lässt sich dieses nur noch mit Switches erreichen, die heute bereits mit einem sehr guten Preis/Leistungsverhältnis angeboten werden. VBK Elektrotechnik 44

45 2.7. Passive Netzwerkelemente Patchfeld Ein Patchfeld,auch Rangierfeld, oder Patchpanel genannt, ist ein Verteilelement für Kabel, das für den Aufbau komplexer Kabelstrukturen in Gebäuden eingesetzt wird. Gängig sind Rangierfelder zur Verteilung von Netzwerkkabeln, Telefonkabeln oder Glasfaserkabeln, insbesondere bei strukturierten Verkabelungen. Ein Rangierfeld stellt eine Reihe von durchnummerierten Buchsen (auch Ports genannt) bereit, in die Kabel gesteckt werden können. An der Rückwand sind die Buchsen mit Kabeln versehen, die Verbindungen zu anderen Rangierfeldern oder fest installierten Anschlussdosen im Gebäude herstellen. Rangierfelder werden meist in 19-Zoll-Verteilerschränken untergebracht, um alle ankommenden Kabel an einem zentralen Punkt zu verwalten. Dies erhöht die Übersichtlichkeit in komplexen Installationen und macht die Wartung einfacher Patchkabel Patchkabel dienen zum Verbinden von Patchfeldern mit anderen Netzwerkelementen oder EDV-Dosen mit Endgeräten. Die allgemeinen Konfektionsgrößen sind zwischen 0,5 m und 5 m. Die Länge der Patchkabel ist bei der Gesamtlänge der Verkabelung zu berücksichtigen Verteilerschrank Verteilerschränke sind standardisiert für die Aufnahme von Komponenten in 19 Zoll - Bauweise, was einer Breite von 482,6 mm entspricht. Gemeint ist in ein Schrank mit Außenabmessungen zwischen 600mm und 900mm. Dieser Netzwerkschrank besitzt einen Aufnahmerahmen für 19"-Geräten. Die Höhe der einzubauenden Geräte wird in so genannten Höheneinheiten (HE) angegeben, wobei eine Höheneinheit 44,45 mm beträgt. Pro HE gibt es zwei Befestigungslöcher im Abstand von 31,75 mm. Es gibt Verteilerschränke von wenigen Höheneinheiten bis zu solchen mit 47 HE, was einer Schrankhöhe von 2,2 m entspricht. Die Tiefe eines Verteilerschrankes ist immer 450 mm. Der Abstand für die Befestigungsschrauben beträgt 465,1 mm. Der Verteilerschrank bildet den Knotenpunkt in der strukturierten Gebäudeverkabelung. Er dient der Aufnahme von passiven und aktiven Netzwerkkomponenten. Verteilerschränke gibt es in den unterschiedlichsten VBK Elektrotechnik 45

46 Ausstattungen und mit diverser Funktionalität. Da sind u.a. zu nennen die möglichst einfache Montage von Verkabelungskomponenten, die Einrichtungen für die Kabelführung, die Erdung, Klimatisierung, Beleuchtung und Verriegelung. An den Aufstellungsort von Verteilerschränken werden bestimmte Anforderungen gestellt, die die Luftverschmutzung, die Temperaturentwicklung, die Sicherheit und die Beeinträchtigung durch Brand betreffen. Vorteile eines 19 Schrankes: Platzsparende Unterbringung von Netzwerk Geräten Saubere Kabelführung zu den Patchfeldern und Switchen Schutz vor unbefugten Fremdeingriffen, unsachgemäße Bedienung, Sabotage und Vandalismus etc. durch abschließbare Türen und fest verschraubten Netzwerkkomponenten. Staub- und Wasserschutz Klimatisierte Umgebung, ist wichtig für aktive Komponenten wie Server, Switchen, USV u.s.w EMV (elektromagnetische Störungen) geschützt Zubehör Zu Netzwerkschränken ist verschiedenes Zubehör erhältlich Gleitschienen für schwere Geräte (Monitor, Server) Teleskopschienen für Tastaturschublade und Server Fachböden für nicht 19 Geräte Kabelrangierbügel zum sauberen verlegen der Patchkabel Kabelabfangschiene mit Kabelschellen zum sauberen verlegen von Installationskabel Potentialausgleichschiene zum Erden von Geräten und Einbauteilen Steckdosenleiste zum Anschluss aktiver Komponenten Schrankbeleuchtung mit Türkontaktschalter Lüftereinheit mit Thermostat VBK Elektrotechnik 46

47 3 Telekommunikation VBK Elektrotechnik 47

48 3.1 Grundlagen analoger Telefonie Der Klassiker in der Kommunikationstechnik ist sicherlich das analoge Telefon. Die Entwickler verstanden es schon Anfang des 20.Jahrhunderts zuverlässige Geräte zu entwickeln. Gerade die Einführung der TDO (Telefon Dose) ermöglicht einen sehr leichten Umgang mit Telefonen und anderen Medien. Das analoge Telefon wird generell von der Vermittlungsstelle bzw. von der Telefonanlage gespeist, d.h. während des Telefonierens bezieht das Telefon seine Energie von der Vermittlungsstelle. Telefone mit eingebautem Fax-Gerät und Anrufbeantworter haben in der Regel einen eigenen Stromanschluss. Dadurch, dass Telefone die Energie von der Vermittlung beziehen, ist es verboten mehrere Telefone parallel an einer Leitung zu betreiben. Die Geräte würden zu viel Leistung verbrauchen und es kann zu Fehlfunktionen in der Vermittlungsstelle kommen. Die Speisespannung beträgt im öffentlichen Vermittlungsnetz 60 V. Es handelt sich hierbei um eine Gleichspannung deren negatives Signal an der a-ader liegt. Das positive Signal wird über die b-ader geführt. Bei der analogen Telefonie werden die Gespräche über das Mikrofon in Wechselspannungssignale umgewandelt und auf die Telefonleitung aufmoduliert. Der Fernsprechkanal liegt im Frequenzbereich von Hz, da in diesem Bereich seine Silbenverständlichkeit von 92% und eine Satzverständlichkeit von 99% erreicht werden kann. Beim Impulswahlverfahren werden durch das Wählen Unterbrechungen auf der a-ader des Telefonanschlusses erzeugt. Je nach gewählter Ziffer wird eine entsprechende Anzahl von Unterbrechungen vorgenommen. Durch die Unterbrechungen kann im Wahlamt die gewählte Ziffer ermittelt und zum entsprechenden Anschluss durchgestellt werden, vorausgesetzt er ist nicht belegt. VBK Elektrotechnik 48

49 Beim Mehrfrequenzwahlverfahren wird anstatt eines Impulses ein Wählton ans Wahlamt weitergeleitet. Jeder Ton besteht aus 2 Frequenzen. In der analogen Telefonie hat sich das Mehrfrequenzwahlverfahren zum Standard entwickelt. Es ermöglicht neben dem Verbindungsaufbau auch die Steuerung von anderen Endgeräten wie Anrufbeantwortern, Fernsteuerungen sowie reiner Signalübertragung. Der deutlichste Vorteil in Bezug auf das Wählen ist der wesentlich schneller Verbindungsaufbau. Beide Vermittlungsverfahren bedienen sich der normalen Anschlusstechnik. Der Netzbetreiber stellt die komplette Infrastruktur bis zur TDO-Dose zur Verfügung. Die Dose hat drei Steckplätze, welche mit einem Dreieck, einem Telefonhörer und einem Kreis gekennzeichnet sind. Die drei Steckplätze sind in Serie geschalten: Die vom Hausanschluss kommende Telefonleitung (deren zwei Adern mit a und b bezeichnet werden) wird zuerst zum Steckplatz Dreieck geleitet, dann von diesem zum Steckplatz Kreis und dann erst zum Steckplatz Telefonhörer. Wenn ein Steckplatz unbenutzt ist, wird das Signal durch die in der Dose angebrachten Umschaltkontakte zum jeweils nächsten Steckplatz durchgeschleift. Anschaltplan TST-Stecker Anschluss Farbe Nr. Abbildung (von der Kontaktseite) Nr. Farbe Anschluss a1 grau 10 1 weiß a F2 blau 9 2 grün E F2 rot 8 3 gelb W2 leer schwarz 7 4 violett leer b1 rosa 6 5 braun b a + b Eingang vom Wählamt oder vorheriger Dose a1 + b1 Verbindung zur nächsten Dose E Erde (für Nebenstellenanlagen) W2 Anschluss für Zweitwecker 2x F2 Mithörgerät, Lautsprecher,... 2x leer keine Funktion (reserviert für Datentaste) VBK Elektrotechnik 49

50 Vermittlungstechnik Analoge Vermittlungstechnik In der Sprachtelefonie werden die Schallwellen vom Mikrofon im Telefonhörer in elektrische Spannungsschwankungen umgewandelt, über eine Telefonleitung zur nächsten Vermittlungsstelle und von dort zum gewünschten Teilnehmer übertragen. Als Telefonleitung dient eine Zweidrahtkupferleitung (a, b). Die Sprachrichtungen werden dabei bis zur Vermittlungsstelle nicht getrennt. Die Wahlinformation wird durch Schleifenunterbrechungen zur Vermittlungsstelle übertragen und somit als Gleichstromimpulse dargestellt (Impulswahl). Die Ortstarifzählung beginnt nach der Wahl der ersten Ziffer, wobei der erste Impuls innerhalb eines Fensters von 72 Sekunden eintrifft, der Ferntarif wird mit der Meldung angelegt. Als Durchwahl für Nebenstellenanlagen werden -60V Impulse auf der B-Ader gesendet (Gleichstromdurchwahl). Als Schaltelemente werden mechanische Schalter verwendet. Diese sind sehr wartungsintensiv, erhöhen die Störungsanfälligkeit und verschlechtern die Übertragungsqualität. Der Leistungsumfang der analogen Vermittlungsstellen wurde im Laufe der Jahre erweitert, entspricht aber noch den Grundlagen des Wählsystems Digitale Vermittlungstechnik OES-E Die Übermittlung der Sprache erfolgt analog bis zur Vermittlungsstelle und wird dort digitalisiert. Als Telefonleitung dient eine Zweidrahtkupferleitung (a,b). Die Sprachrichtungen werden dabei bis zur Vermittlungsstelle nicht getrennt. Das Vermittlungssystem ist bilingual. Die Wahl kann entweder als Impulswahl oder als Mehrfrequenzwahl übermittelt werden. Die Zählung beginnt grundsätzlich erst nach der Meldung, wobei sofort ein Zählimpuls anfällt. Eine Unterscheidung zwischen Ortstarifimpuls und Ferntarifimpuls entfällt. Als Durchwahl für Nebenstellenanlagen kann neben GSD auch noch ÜFS verwendet werden. Als Schaltelemente werden wartungsfreie elektronische Schaltelemente verwendet.digitale End to End Übertragung durch ISDN Digitale Telefonie Arten von analogen Endgeräten Telefone: Standgeräte oder Schnurlostelefone Anrufbeantworter Faxgeräte der Guppe 3 Akustikkoppler Modems Kommunikationsanlagen VBK Elektrotechnik 50

51 3.2 Grundlagen ISDN ISDN (Integrated Services digital Network) bedeutet diensteintegriertes digitales Netz. Der große Unterschied zum analogen Telefon ist der, dass die Signale nicht wellenförmige Charakteristik besitzen, sondern digital (dh. zwischen 2 definierten Pegelzuständen) hin und herwechseln. Im öffentlichen Fernsprechnetz wird generell ein Frequenzbereich von Hz übertragen. Damit nun eine Stimme wieder erkannt werden kann, muss dieser Sprachbereich 8000 mal je Sekunde abgetastet werden. Der gefundene Wert wird als 8 Bit langes Zeichen gespeichert. Die erforderliche Übertragungsgeschwindigkeit beträgt damit 64kBit/s. Die Digitalisierung der Sprache erlaubt in Zukunft die gleichartige Behandlung von Text, Daten und Sprache. Es ist daher nahe liegend, alle Fernmeldedienste, die heute noch über unterschiedliche Netze abgewickelt werden, in einem einheitlichen Digitalnetz zusammenzufassen. Mit dem Einsatz digitaler Fernsprechvermittlungen können Teilnehmer einen digitalen Teilnehmeranschluss erhalten. Binäre Datenübertragung 1 Voraussetzungen für die Nutzung von ISDN ISDN-fähige Vermittlungsstelle. Eigene Doppelader (ganzer Anschluss) Entsprechendes Endgerät, da Digitalisierung der Sprache bereits im Endgerät erfolgt und so bis zum Partner über Leitungen und Vermittlungsstellen übertragen wird. Dienste im Euro-ISDN Sprache Audio 3kHz Audio 7kHz Daten 64kHz In Osterreich kann man zwischen 3 verschiedenen Anschlüssen unterscheiden: VBK Elektrotechnik 51

52 3.2.1 Basisanschluss Ein Basisanschluss besteht aus 2 Amtsleitungen (B-Kanäle), d.h. man kann z.b. gleichzeitig telefonieren und im Internet surfen. Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 64 kbps je Kanal. Weiters besitzt ein Basisanschluss einen Datenkanal auf dem Steuersignale, der Gebührenimpuls oder die Telefonnummer übertragen wird. Er kann auch für Datex-P Verbindungen bis 9600 B/s genutzt werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit des Datenkanals ist geringer (16 kbps) als auf der Amtsleitung Primärgruppenanschluss Der große Bruder des Basisanschlusses ist der Primärgruppenanschluss oder auch Primärmuitiplexanschluss. Er ist hauptsächlich für professionelle Anwendungen gedacht, wenn sehr viele Amtsleitungen benötigt werden. Ein Gruppenanschluss umfasst 30 Amtsleitungen (je 64kbps) und eine Datenleitung (auch 64 kbps). Die gemeinsame Nutzung aller Kanäle zusammen, ermöglicht eine Übertragungsrate von bis zu 2 Mbps Semipermanente Anschaltung Im ISDN ist es möglich, eine Leitung als Standleitung zu betreiben. Quelle und Ziel werden in der Vermittlungsstelle so konfiguriert, dass ein fixer Kanal durchgeschaltet wird. Nach dem Anschalten der Endgeräte muss dieser Kanal erstmals aktiviert werden. Es fallen keine Zeitgebühren, sondern fixe Monatsentgelte je Endstelle an. Die Monatsentgelte sind entfernungsabhängig. VBK Elektrotechnik 52

53 3.3 Geräte und Zubehör Herkömmliche analoge Telefone können nicht direkt an ISDN angeschlossen werden. Am Ende der ISDN Leitung wird standardmäßig ein NT (Network Terminator) angeschlossen. An diesem kann man z.b. folgende Geräte anschließen: ISDN Telefonapparate ISDN Telefone gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Ab ca. 100 Euro erhält man im Fachhandel Geräte mit Rufnummernanzeige. ISDN Faxgeräte Digitale Faxgeräte der Gruppe 4. Die Übertragung zwischen 2 digitalen Faxgeräten erfolgt mit 64 Kb/s. ISDN Modem Der Begriff ISDN Modem ist im Prinzip falsch. Da ein ISDN Modem die digitalen Signale direkt überträgt und nicht wie ein analoges Modem moduliert (in eine Wechselspannung umwandelt) ist der Begriff Modem ungenau. Die genaue Bezeichnung sollte eigentlich ISDN Adapter lauten. ISDN Telefonanlage Früher waren ISDN Telefonanlagen ausschließlich Großfirmen vorbehalten. Mit dem Fortschritt der Technik und dem damit einhergehenden Preisverfall ist es nun auch schon für kleine Gewerbebetriebe und Private interessant eine ISDN Anlage zu verwenden. Der typische Funktionsumfang einer modernen Telefonanlage: - Rufumleitung Nebenstellenzuordnung Gruppenbildung Gesprächsprotokoll Durchstellen von Gesprächen Wartemusik Türöffner über Telefon VBK Elektrotechnik 53

54 3.4 Anschlussvarianten Das Standard Anschlusssystem bei ISDN Geräten ist eine RJ45 Anschlussbuchse. Es ist möglich mehrere Geräte an einem Strang (Bus) zu betreiben. Diesen Bus nennt man auch SO-Bus. Die Anzahl der Geräte, die an diesem Bus angeschlossen werden dürfen, richten sich nach der Länge des Busses. Man kann zwischen folgenden Bus-Typen unterscheiden: Damit ein Computer als Telekommunikationsgerät eingesetzt werden kann, muss es mit einem Kommunikationsadapter ausgestattet sein. Dies kann entweder eine Netzwerkkarte, ein Modem oder ein ISDN Adapter sein Passiver Bus Die klassische Ausführung der ISDN-SO Installationen an einem Basisanschluss ist der passive Bus. Mit einem Standard Installationskabel lassen sich auf einer Gesamtlänge von maximal 120 m bis zu 12 ISDN Anschlussdosen installieren. 8 ISDN Geräte dürfen mit einem ISDN Gerät beschaltet sein, jedoch maximal 4 Telefone. Dies begründet sich aus der Tatsache, dass ein durchschnittliches Telefon mit einer Leistungsaufnahme von 1 W, der gesamte Bus jedoch nur mit einer Leistung von 4,5 W belastet werden darf Erweiterter passiver Bus Eine Mittelding zwischen dem passiven Bus und dem direkten Anschluss stellt der erweiterte passive Bus dar. Es werden Längen bis zu 450 m erreicht (Normales Kabel), bei Verwendung eines kapazitätsarmen Kabels werden Längen von bis zu 900 m erreicht. Dabei sollte man beachten, dass der Bereich von der ersten bis zur letzten lnstallationsdose nicht länger als 25 m sein sollte. Die Anzahl der Anschlussdosen sollte 8 nicht übersteigen, wobei bei einer Leitungslänge von 450m maximal 4 Geräte, bei einer Leitungslänge von 600m maximal 3 Geräte betrieben werden dürfen. VBK Elektrotechnik 54

55 3.5 Kommunikationsadapter Damit ein Computer als Telekommunikationsgerät eingesetzt werden kann, muss es mit einem Kommunikationsadapter ausgestattet sein. Dies kann entweder eine Netzwerkkarte, ein Modem oder ein ISDN Adapter sein Modem Das jetzige analoge Telefonnetz besitzt eine Grenzfrequenz von 3,1 khz. Das heißt eine direkte Übertragung digitaler Signale ist nur bis zu dieser Frequenz möglich. Für heutige Anwendungen ist dies natürlich nicht ausreichend. Man nimmt daher den Umweg über Tonfrequenzsignale, auf denen die digitalen Informationen aufmoduliert werden. Aus dieser Funktion leitet sich das Wort Modem ab. (Modulator Demodulator) ISDN Adapter Ein ISDN Adapter ist im Wesentlichen ein Modem auf ISDN Basis. Während ein analoges Modem nur bis maximal 56 kbps übertragen kann, bietet ein JSE3N Adapter Übertragungsraten bis zu 64 kbps. ISDN Adapter gibt es in zwei verschiedenen Bauformen (extern und intern). Beide Bauformen werden an der seriellen Schnittstelle betrieben. Gerade in letzter Zeit werden externe ISDN Adapter immer häufiger in USB Ausführung angeboten, die eine Übertragungsgeschwindigkeit von ca. 12 Mbps erreichen. VBK Elektrotechnik 55

56 3.6 Voice over IP Internet-Telefonie oder auch "Voice over IP", "VoIP" oder "IP-Telefonie" nennen Fachleute den Trend im Jahr Gemeint ist die Übertragung der Sprache über das Internet bzw. das Internet Protokoll. Bei der IP-Telefonie werden Sprachsignale nicht nur über Telefonleitungen übermittelt, sondern in digitalen Datenpaketen über das Internet verschickt. Hierbei sind verschiedene Varianten des Telefonierens denkbar: Von PC zu PC, vom PC zum Telefon und umgekehrt oder selbst via Internet von Telefon zu Telefon. Wenn die IP-Pakete beim Angerufenen eintreffen, werden sie also, je nach verwendeter VoIP-Variante, entweder von "Gateways" (das sind in diesem Falle Schnittstellen zwischen dem konventionellen Telefonnetz und dem Internet) oder von dem angewählten Rechner weiterverarbeitet. Die Signale werden dekomprimiert, analogisiert und in hörbare Sprache umgewandelt. Der auf der Anruferseite benutzte Rechner braucht prinzipiell nicht mehr Rechen-Leistung als zum klassischen WWW-Surfen - auf jeden Fall aber eine Vollduplex-Soundkarte. Als Zubehör verwendet man zudem sinnvollerweise ein so genanntes "Headset", das einen Kopfhörer mit einem Mikrofon verbindet. Was der Anwender dann in sein Mikrofon spricht, verwandelt die Soundkarte in digitale Datenpakete, die statt über die normalen Telefonleitungen durch das Internet geschickt werden. Einige Telefonie-Programme funktionieren bereits mit Datenübertragungsraten von 14,4 KB pro Sekunde, aber je schneller das Modem, desto höher ist die Qualität der Verbindung. Die besten Ergebnisse erreicht man über einen ISDN- bzw. DSL-Anschluss oder über eine Standleitung. Die Idee, das Internet als Transportmedium für die Telefonie zu nutzen, wurde erstmals von der israelischen Firma VocalTec 1995 auf den Markt gebracht. In den USA gab es zunächst massiven Widerstand durch die Telefongesellschaften, die ein Verbot von IP-Telefonsoftware gefordert hatten, da bei Ferngesprächen für die Telefonverbindung von und zu den Einwahlknoten lediglich Ortstarife und für die eigentliche Fernverbindung nur die niedrigeren Kosten für Internetzugang und -nutzung anfallen. Außerdem funktioniert die Internet- Telefonie nicht über die staatlich kontrollierten Kanäle. Die Regierungen können den Verkehr praktisch nicht überwachen. Die Reaktion auf das Dilemma sind / waren unterschiedlich: VBK Elektrotechnik 56

57 Einige Regierungen haben versucht, die ganze IP-Telefonie zu untersagen, andere unterstellen sie dem staatlichen Telekom-Monopol, wieder andere betrachten die IP-Telefonie als eine andere Form des Datentransports, der nicht zu regulieren ist. China hat 2000/ 2001 eine rasante Kehrtwende vollzogen. Die Brüder Chen, die 1998 in ihrem Computerladen in Fuzhou Internet- Telefongespräche ins Ausland zum halben Preis anboten, landeten noch im Gefängnis. Sie hätten das Monopol von China Telecom verletzt, hieß es. Nun half den Chens, dass der Berufungsrichter ein wahrer "Wangchong" chinesisch für Internetfreak war. Er hob das Urteil auf. Das zuständige Ministerium erkannte zudem die ungeahnten Chancen. Drei Unternehmen wurden beauftragt, Netze aufzubauen. Die Chinesen rissen sich um die Anschlüsse. Das System wird inzwischen rasant ausgebaut. Für 2002 rechnete die Regierung mit Einnahmen aus der Internet- Telefonie von mehr als zwölf Milliarden Dollar. Auch in Deutschland kann "per Mausklick" während des "Surfens" telefoniert werden, ohne dass eine gesonderte Telefonverbindung geschaltet und bezahlt werden muss. Softwareprogramme wie z.b. der SmartSurfer von WEB.DE helfen noch zusätzlich Kosten im Internet zu sparen. Weitere Nutzungsmöglichkeiten der neuen Technologie, wie Bildtelefonie oder Audiound Videokonferenzen am PC werden bald keine Zukunftsvisionen mehr sein. VBK Elektrotechnik 57

58 4 Troubleshooting 4.1 Vorgehensweisen Oftmals werden im täglichen Betrieb Fehler des Netzwerkes gemeldet die nicht auf einen Defekt der EDV-Grundverkabelung zurückzuführen sind. Oftmals wird dadurch unnötiger Aufwand verursacht: wie Fahrkosten bzw. -zeit, Arbeitszeit, Nerven, Umplanungen usw. Es gibt Vorgehensweisen, verschiedene Hilfestellungen und diverse Tools oder Computer Befehle die einem helfen kleinere Fehlerquellen sofort zu finden: a) Hat das Gerät Strom? b) Sind die Verbindungskabel (Patchkabel) alle eingesteckt. c) Ist das Gerät online erreichbar -> Ping 1. Wenn ja, liegt kein Netzwerkproblem vor. 2. Wenn nein, ist das Patchkabel in Ordnung? (tauschen) d) Funktioniert nur ein Teilnehmer nicht oder alle? 1. Alle > Hub oder Serverproblem 2. Einige ->Hub (Strom) 3. Ein Einziger möglicherweise Kabeldefekt. Zu a) Oftmals ist wirklich nur so das ein Gerät ob Drucker oder Printserver nur keinen Strom hat. Zu b) Beim täglichen Gebrauch kann es vorkommen das ein Patchkabel ausgesteckt wird. Entweder an der Buchse, am Client oder im Serverraum (Hub, Patchpannel, Router usw.) Zu c) PING ist ein Befehl um zu sehen ob ein Client oder Server im Netz erreichbar ist. Dazu ist es aber normalerweise nötig die IP-Adresse vom Server zu wissen. Oder aber die eines Netzwerkdruckers. Normalerweise ist die auch Abfragbar über den Befehl IPconfig. Wenn der Client ein Ping senden kann und auch eins zurückerhält steht die Netzwerkverbindung und ein Software-Problem liegt vor. Wenn die Adresse nicht erreichbar ist stimmt was mit der Netzwerkkarte nicht. VBK Elektrotechnik 58

59 Ping 1 VBK Elektrotechnik 59

60 IP-Config 1 Zu c2 Vor man auf ausgedehnte Fehlersuche geht empfiehlt es sich die Patchkabel tauschen zu lassen. Oft liegt das Problem in diesem letzten Segment. Zu d1) Ist das gesamte Netz ausgefallen liegt der Fehler höchstwahrscheinlich im Verteilersegment bei den Hubs oder Switches bzw. beim Server. Zu d2) Ist ein Teil ausgefallen muss davon ausgegangen werden das ein Hauptkabel im Secondärbereich oder ein Hub ausgefallen ist. Zu d3) Möglicherweise ist ein Kabel geschädigt oder die Dose nicht richtig montiert. Eine Messung verschafft Klarheit. VBK Elektrotechnik 60

61 5 Glossar 80x86 Familie Prozessoren-Serie der Firma Intel mit den Typen 8086, 80386, und auch dem Pentium. Die Prozessoren sind abwärtskompatibel: Neuere Modelle kennen auch alle Befehle der älteren Modelle. AT Advanced Technology. Diese Produktreihe wurde erstmals 1984 von IBM vorgestellt und bezeichnet Computer mit und schnelleren Prozessoren. Auflösung Graphikauflösung. Maximale Anzahl von Bildpunkten (Pixels), die eine Graphikkarte am Monitor darstellen kann. Es wird sowohl die horizontale als auch die vertikale Bildpunkt-Anzahl angegeben, deren Verhältnis immer 4:3 beträgt (z.b x 768). Die Angabe der Pixelanzahl bei Druckern oder Scannern erfolgt in dpi (Dots per Inch, Punkte pro Zoll) Ausgabegeräte Geräte zur Ausgabe von Daten (Monitor, Drucker, Plotter,...) Betriebssystem Systemprogramm, das die Grundkonfiguration eines Computers steuert. Das bei PCs verbreitetste Betriebssystem ist Windows. BIOS Basic Input Output System. Das BIOS ist ein Grundprogramm, das in einem ROM (Read OnIy Memory) gespeichert ist und bei jedem Systemstart durchlaufen wird. Es gibt dem Computer die Konfiguration des Geräts bekannt, testet den Rechner und lädt anschließend das Betriebssystem. Dieses BIOS ist austauschbar und wird von verschiedenen Herstellern angeboten. VBK Elektrotechnik 61

62 Bildwiederholfrequenz Anzahl der Bilder, die ein Monitor pro Sekunde darstellt. Die Angabe erfolgt in Hertz (Hz). Eine zu niedrige Bildwiederholfrequenz bewirkt ein Flimmern des Bildes, daher sollte sie mindestens 60 Hz betragen. Ab 72 Hz Bildfrequenz erkennt das menschliche Auge kein Flimmern mehr. Bit Kleinste Speichereinheit. Ein Bit kann entweder auf 1 oder auf 0 gesetzt sein, je nachdem, ob in der betreffenden Speicherzelle Strom fließt oder nicht. Byte Maßeinheit für die Speicherkapazität. 1 Byte besteht unter DOS aus 8 Bit. In einem Byte kann man genau ein Zeichen abspeichern, welches 256 verschiedene Darstellungsformen annehmen kann. Board Englisches Wort für Brett. Bezeichnung für eine Platine. Bus Sammelleitung für Signale (mehrere parallele Leiterbahnen), über die die angeschlossene Peripherie kommuniziert. Cache Sehr schneller Speicher aus statischen RAMs (SRAMs), der mit Daten gefüllt wird, die regelmäßig oder voraussichtlich öfter benötigt werden. Dieser Speicher ist erheblich schneller als der aus dynamischen RAMs bestehende Hauptspeicher. CD-ROM Compact Disc - Read Only Memory. Massenspeicher für Daten und akustische Informationen (z.b.: Musik). Dieser Festspeicher ist eine normale D und fasst in der Regel 73 Minuten digitale Musik oder 630 MB Daten.(bis 80 min und 700 MB) Die Abkürzung ROM bedeutet, dass er gelesen aber nicht beschrieben werden kann. Centronics Genormte parallele Schnittstelle. die nach dem gleichnamigen amerikanischen Hersteller benannt ist. Sie hat sich bei Druckern als Standard etabliert. CGA Color Graphics Adapter. Veralteter Graphikstandard mit wahlweise 320 x 200 Bildpunkten in vier Farben oder 640x200 Bildpunkten in 2 Farben (schwarzweiß). VBK Elektrotechnik 62

63 CISC Complex Instruction Set Code. Bezeichnung für Prozessoren, die über einen großen Befehlssatz verfügen, dessen Abarbeitung aber viel Zeit (mehrere Maschinenzyklen) in Anspruch nimmt. Die Intel-Prozessoren 80x86 entsprechen dieser Architektur. Das Gegenteil? zu CISC ist RISC. Cluster Diese Zuordnungseinheit besteht aus direkt übereinander liegenden Sektoren eines Datenträgers (Festplatte, Diskette), auf die von den auf einer Achse befestigten Schreib-/Leseköpfen gleichzeitig zugegriffen werden kann. MS DOS verwendet für die Verwaltung seiner Dateien aus ein oder mehreren Sektoren bestehende Cluster, wobei ein Sektor stets 512 Byte groß ist. Die Größe eines Clusters hängt von der Kapazität eines Datenträgers ab. Auf einer 3,5 -Oiskette besteht ein Cluster aus einem Sektor (512 Bytes), während auf einer Festplatte mit 1 GB Kapazität ein Cluster bereits 32 Sektoren ( Bytes) groß ist. Coax-Kabel Rundes Kabel aus einem Innenleiter, einer metalischen Schirmung und einem Kunststoffmantel. Ethernet benutzt ein Coax-Kabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Controller Elektronische Steuereinheit. siehe Festplattencontroller Coprozessor ALU, Arithmetikprozessor, Arithmetischer Coprozessor. Auf spezielle Aufgaben optimierter Prozessor, der Teilaufgaben der CPU übernehmen und sehr schnell ausführen kann. Die Coprozessoren 8087, und (zu den Prozessoren 8086, und 80386) wurden für mathematische Aufgaben optimiert. Der DX-Prozessor beinhaltet bereits einen Coprozessor, der mit dem 8048-Prozessor absolut identisch ist. Beim SX fehlt dieser Coprozessor. CPU Central Processing Unit, zentrale Rechen-, Steuereinheit. Bezeichnung für den Hauptprozessor. Datenübertragungsrate Geschwindigkeit, mit der Daten zwischen zwei Komponenten innerhalb oder außerhalb des PCs übertragen werden. Die Angabe erfolgt in bps (bits per second) oder in Baud. VBK Elektrotechnik 63

64 DD Double Density. Doppelte Dichte. Angabe, die die Speicherkapazität von Disketten indiziert, 3,5 - DD-Disketten haben eine Kapazität von 720 Kilobyte, 5,25 - DD-Disketten von 360 Kilobyte. DFU Datenfernübertragung. Übertragung von Daten via Telefonnetz oder Standleitung. Üblicherweise wird hierzu ein Modem verwendet, eine ältere Methode verwendet Akustik-Koppler. Digitizer Digitalisiertablett. Grafiktablett. Elektronisches Eingabegerät mit einem Lupengriffel, der auf einer tablettartigen Unterlage bewegt wird. Im Tablett wird durch Sensoren die Position des Griffels abgefragt und in digitale Werte umgesetzt. Der Digitizer (sprich: Didschiteiser) wird als präzise Alternative zur Maus vor allem im CAD-Bereich (Computer Aided Design) eingesetzt. DIP-Schalter DIP-Switch. Dual Inline Package. Kleiner Schalter zur Konfiguration der Hauptplatine oder von Steckkarten. Diskettenlaufwerk Peripheriegerät zum Lesen und Schreiben von Daten auf externe, austauschbare Datenträger (Disketten). Display Anzeige. Monitor oder Bildschirm aber auch LC-Display (Liquid Crystal Display, Flüssigkeitskristallanzeige) oder Plasma-Display. Letztere zwei Anzeigearten kommen primär in tragbaren Computern zum Einsatz. DOS Disk Operating System. Betriebssystem. dpi Dots per Inch, Punkte pro Zoll. Maßeinheit für die Auflösung von Druckern, Mäusen und Digitizern. Hierbei wird die Anzahl der Punkte angegeben, die auf einem Zoll (2,54 cm) Platz finden. DRAM Dynamic Random Access Memory. Dynamisches RAM. Bausteine (Chips), bei denen das Speichern durch Laden bzw. Entladen von Kondensatom erfolgt. Sie finden in PCs vor allem als Arbeitsspeicher (Hauptspeicher) Verwendung. VBK Elektrotechnik 64

65 EGA Enhanced Graphics Adapter. Veralteter Grafikstandard mit maximaler Auflösung von 640 x 350 Bildpunkten in 16 Farben. Direkter Vorläufer von VGA. Eingabegerät Gerät, mit dessen Hilfe Daten in den Computer gelangen, wie z.b. Tastatur, Maus, Diskettenlaufwerk etc. EISA Extended lndustry Standard. Schneller 32-Bit-Bus, der zum ISA-Standard abwärts kompatibel ist, EMS Expanded Memory Specification. Möglichkeit, die 1 MB-Speichergrenze unter MS-DOS zu umgehen. Emulation Fähigkeit eines Geräts oder einer Software, sich wie ein anderes/ eine andere zu verhalten. So kann zum Beispiel jede VGA- Grafikkarte wie eine CGA- oder EGA-Karte angesprochen werden, also eine CGA- oder EGA-Karte emulieren. Expanded Memory Speicher oberhalb der 1 -Megabyte-Grenze, der durch blockweise Einblendung in den Arbeitsspeicher auch von MS-DOS verwaltet werden kann. Hierzu ist ein EMM (Expanded Memory Manager) erforderlich, der ab dem Prozessor in Form von Treibersoftware installiert werden kann. Extended Memory Speicher oberhalb der 1-Megabyte--Grenze, der von DOS nicht direkt genutzt werden kann. Umschalten des Prozessors in den Protected Mode ist erforderlich. MS Windows arbeitet aber im 386-Enhanced-Mode mit diesem Speicher. Fat File Allocation Table. Bereich auf einer Festplatte oder Diskette, der Informationen über die Position aller Dateien auf dem jeweiligen Datenträger enthält. FD Floppy Disk, Diskette. FDD Floppy Disk Drive. siehe Diskettenlaufwerk. VBK Elektrotechnik 65

66 Festplatte Hard Disk, HD, Hard Disk Drive, HDD. Hermetisch abgeschlossener, magnetischer Plattenspeicher mit erheblich höherer Speicherkapazität als Disketten. Festplattencontroller Bindeglied zwischen Computer und Festplatte, das die mechanische Steuerung und die Datenübertragung zwischen Bus und Festplatte übernimmt. Üblicherweise befindet sich der Festplattencontroller auf einer Steckkarte oder ist direkt in der Festplatte integriert. Floppy Disk Diskette. Formatieren Vorgang, bei dem ein Datenträger (Festplatte, Diskette) in Spuren und Sektoren unterteilt und somit zum Beschreiben vorbereitet wird. Grafikkarte Steckkarte, welche die vom Computer gesendeten Daten in Signale umwandelt, die vom Monitor dargestellt werden können. Beispiele für Grafikkarten sind: CGA, EGA, VGA, SVGA, 85i4/A. Grafiktablett Siehe Digitizer. Hardware Sammelbegriff. für den Computer und seine Komponenten sowie Peripherie.,,Alles, was man angreifen kann. Hauptplatine Motherboard, Mainboard. siehe Mainboard Hauptspeicher Siehe Arbeitsspeicher. Headcrash Gefürchteter Defekt bei Festplatten. Wenn der Schreib/-Lesekopf, der normalerweise auf einem hauchdünnen Luftpolster über die Platte schwebt, diese berührt, entsteht ein mechanischer Schaden. Dies führt zu Datenverlust oder gar zum Totalausfall der Festplatte. VBK Elektrotechnik 66

67 HD Hard Disk. siehe Festplatte. HD High Density, Hohe Dichte. Angabe, die die Speicherkapazität von Disketten indiziert, 3,5 -HD-Disketten haben eine Kapazität von 1,44 Megabyte, 5,25 - HD-Disketten von 1,2 Megabyte. HDD Hard Disk Drive. siehe Festplatte. Hub Netzwerkgerät, das die zentrale Vermittlungsstelle eines sternförmig verkabelten Netzwerks bildet (10Base-T und 100Base-T). Er verbindet die einzelnen Stationen eines Netzwerks miteinander. Gleichzeitig ist ein Hub auch ein Repeater. Hz Abkürzung für Hertz. Maßeinheit für die Frequenz (Anzahl der Schwingungen pro Sekunde). 1 MHz = 1 Megahertz = 1 Million Hertz. Installation Einrichtung und Konfiguration von Hard- und Software. Jumper Steckbrücke, die durch Umstecken eines Kontaktes geöffnet oder geschlossen wird und wie ein Schalter wirkt. Jumper dienen zur Konfiguration von Hauptplatine bzw. Steckkarten und erfüllen den gleichen Zweck wie DIPSchalter. Keyboard Englisches Wort für Tastatur. Kilobyte Maßeinheit für die Speicherkapazität. 1 Kilobyte (KB) entspricht etwa 1000 Byte (genau 1024 Byte). Kompatibilität Eigenschaft unterschiedlicher Geräte oder Komponenten eines Geräts, in Kombination miteinander einwandfrei arbeiten zu können. LAN Local Area Network. Lokales Netzwerk. Netzwerk mit begrenzter Ausdehnung (beispielsweise auf ein Gebäude beschränkt). VBK Elektrotechnik 67

68 Laptop Tragbarer, kompakter Computer mit eigener Stromversorgung (Akku). Laserdrucker Drucker, der technisch wie ein Photokopierer arbeitet. Die Bildtrommel wird hier allerdings mit einem Laserstrahl geladen. Dieser Druckertyp zeichnet sich durch ein qualitativ hochwertiges Druckbild bei minimaler Geräuschentwicklung aus. Er verursacht allerdings beim Kauf sowie beim Betrieb höhere Kosten als manche andere. LCD Liquid Crystal Display. Flüssigkeitskristallanzeige. Findet vor allem bei tragbaren Rechnern Einsatz Local Bus Moderner, sehr schneller Bus für Steckkarten, der mit 32 Bit Busbreite und sehr hoher Taktfrequenz arbeitet. Mainboard Motherboard, Hauptplatine. Platine, auf der sich alle wesentlichen Bauteile des Computers (Prozessor, Coprozessor, Hauptspeicher, Cache) befinden. Zum Ausbau des Computers befinden sich Schlitze für Steckkarten auf dem Mainboard. Maus Eingabemedium, das mittels Kugel oder Licht seine eigenen Bewegungen registriert und digitalisiert. Mäuse besitzen zwei oder drei Tasten, oftmals auch ein Tastrad. Megabyte Maßeinheit für Speicherkapazität. 1 Megabyte (MB) entspricht etwa 1000 Kilobyte (genau 1024 Kilobyte) und somit etwa 1 Million Byte (genau 10242= Byte) MF Micro Floppy, Diskette. Die Abkürzung MF2HD bedeutet zum Beispiel Diskette (MF), doppelseitig verwendbar (2). Hohe Dichte (HD). MIDI Musical Instrument Digital Interface. Genormte Schnittstelle, die speziell für Musikdaten konzipiert wurde. Über diese Schnittstelle kann der PC Synthesizer und elektronische Instrumente steuern. VBK Elektrotechnik 68

69 Microprozessor In einem Chip untergebrachte zentrale Recheneinheit. Herzstück jedes Mikrocomputers. Motherboard Mainboard. Hauptplatine. Siehe Mainboard. MPC Multimedia PC. Von Microsoft initiierter Standard, der die Anforderungen für multimediafähige Computer festsetzt. Voraussetzung sind mindestens ein Rechner mit Prozessor, Festplatte, Soundkarte und CDROM. Multimedia Verbindung von Computern, Videobild und Ton, wobei Video und Ton als Teile der vom Computer verwalteten Informationen fungieren. Multiscan-Monjtor Auch als Multisync-Monitor bekannt. Monitor, der nicht auf ein feste Zeilenfrequenz fixiert ist. Er synchronisiert sich in einem gewissen Bereich automatisch auf unterschiedliche Grafikkarten und deren unterschiedliche Betriebsmodi. Nadeldrucker Drucker, bei dem feine Nadeln mittels Elektromagnet auf ein Farbband und das dahinterliegende Papier drücken und dadurch das Druckbild erzeugen. Nadeldrucker zeichnen sich durch geringe Anschaffungskosten aus, haben aber den Nachteil eines nicht so hochwertigen Druckbildes und starker Geräuschentwicklung. Netzwerk Zwei oder mehrere Computer, die durch Netzwerkkarten, Leitungen und entsprechende Software miteinander verbunden sind und so untereinander Daten austauschen können. Notebooks Sehr kleine, tragbare Computer, die netzunabhängig arbeiten können und erheblich kleiner als Laptops sind. Notepads Tragbare Computer, bei denen die Eingaben mithilfe eines Griffels gemacht werden. Anstatt über die Tastatur können Buchstaben, Zahlen und Zeichen handschriftlich über den,,pen eingegeben werden. VBK Elektrotechnik 69

70 Optische Speicher Festspeichermedien, bei denen die Informationen nicht auf magnetischem sondern auf optischem Wege gelesen und - falls möglich -geschrieben werden. In der Regel wird ein Laserstrahl zum Ablesen der Daten verwendet. Siehe auch CD ROM. Palmtop Tragbarer Computer, der kleiner als ein Laptop ist. Der Name leitet sich vom englischen Wort für Handfläche,,Palm ab. PC Personal Computer, persönlicher Computer. Peripherie Alle an den Computer angeschlossenen Geräte z.b. Tastatur, Maus, Monitor usw. Pixel Picture Element, Bildpunkt. Siehe Auflösung. Plotter Zeichengerät, bei dem ein Stift, der durch X- und Y-Koordinaten positioniert wird, die Zeichnung erzeugt. Plotter werden vor allem im CAD-Bereich (Computer Aided Design) angewendet und eignen sich auch für sehr große Formate (Planzeichnungen). RAM Random Access Memory. Elektronische Speicherbausteine, die sowohl gelesen als auch beschrieben werden können. Repeater Verstärker, der die maximale Reichweite eines Signals erhöht. Durch Repeater lassen sich mehrere Segmente miteinander verbinden und dadurch den Gesamtumfang eines LAN ausdehnen. RGB Rot, Grün, Blau. Die drei Komplementärfarben, aus denen bei Farbmonitoren alle anderen Farben gemischt werden. RISC Reduced instruction Set Code. Prozessorarchitektur, bei der der Prozessor nur wenige Befehle beherrscht, diese aber sehr schnell (ein Befehl pro Maschinenzyklus) ausführen kann. VBK Elektrotechnik 70

71 RJ-45 Miniaturstecker mit acht Polen, vor allem für Twisted-Pair-Kabel verwendet. ROM Read Only Memory. Nur-Lese-Speicher, der beliebig oft gelesen nicht aber beschrieben werden kann (z.b.: BIOS) Router Ein Router verbindet zwei Netzwerksegmente logisch miteinander. Er ist dafür zuständig, Daten, die nicht für das eine Segment bestimmt sind, an ein anderes oder den nächsten Router weiterzuleiten. RS-232 Entspricht der seriellen Schnittstelle. Scanner Gerät, das Vorlagen optisch abtastet und in Daten umwandelt, die mit dem Computer und entsprechenden Programmen bearbeitet werden können. Die gebräuchlichsten Bauweisen sind Handscanner, die man über die zu digitalisierende Vorlage zieht und Flachbettscanner, die ähnlich wie Photokopierer zu bedienen sind. Schnittstelle Übergangsstelle von Hardware und Software zur Peripherie. Bei seriellen Schnittstellen werden die Datenbits nacheinander geschickt (z.b.: Maus, Plotter), bei parallelen Schnittstellen werden 8 Datenbits (1 Byte) über 8 parallele Leitungen gleichzeitig gesendet (z.b.: Drucker). Segment Teil eines Netzwerks, in dem Stationen direkt miteinander kommunizieren können. Schreib-/Lesekopf Bauteil, der zum Lesen und Schreiben auf magnetischen Speichermedien 4 (Festplatte, Diskette) dient. Das Prinzip ist mit dem eines Tonkopfs bei einem Kassettenrecorder vergleichbar. SCSI Small Computer System Interface. Spezielle Schnittstelle für (SCSI)-Festplatten, CD-ROMs, Scanner und Streamer, an die aufgrund des Bus-Charakters bis zu sieben Geräte angeschlossen werden können. Setup Programm, das zur Konfiguration eines Computers oder von Software dient. VBK Elektrotechnik 71

72 SIMM Single Inline Memory Module. Kleine auswechselbare Platin (SIMM-Modul), auf der sich mehrere Speicherbausteine befinden. Der Arbeitsspeicher eines PCs besteht meist aus solchen Modulen. Software Sammelbegriff für Programme und Daten, die auf einem PC verwendet werden.,,alles, was man nicht angreifen kann SRAM Static Random Access Memory, Statisches RAM. Sehr schnelle aber teure Speicherbausteine, die in PCs als Cache eingesetzt werden. Streamer Gerät, das Computerdaten auf auswechselbaren Magnetband-Kassetten sichert. Streamer dienen zur Sicherung und Archivierung großer Datenmengen. SVGA Super Video Graphics Array. VGA-Grafikkarte, die neben den Standard VGA- Auflösungen auch noch höhere (mindestens 800 x 600 Bildpunkte) unterstützt. Taktfrequenz Frequenz, mit der der Prozessor eines PCs,,getaktet wird. Die Taktfrequenz gibt an, wie viele Maschinenzyklen der Prozessor pro Sekunde durchlaufen kann. Tintenstrahldrucker Drucker, bei dem die Tinte durch feine Düsen auf das Papier gespritzt wird. Tintenstrahldrucker besitzen eine bessere Druckqualität als Nadeldrucker und sind auch erheblich leiser, sie erreichen aber nicht das Druckbild und die Geschwindigkeit von Laserdruckern. Ihr Vorteil gegenüber dem Laserdrucker im geringen Anschaffungspreis und darin, dass auch preiswerte Farbmodelle angeboten werden. Topologie Struktur eines Netzwerks. Gebräuchlich sind vor allem der Bus, der Stern und Ring. Truecolour Echtfarben-Grafikmodus bei Grafikkarten, der fotorealistische Darstellung ermöglicht. Dafür sind mindestens 16,7 Millionen Farben (durch 24 Bit Farbtiefe erreichbar) nötig. VBK Elektrotechnik 72

73 Twisted Pair Kupferkabel mit vier oder acht Adern, wobei jeweils zwei Adern miteinander verdrillt sind, um Schutz gegen Störstrahlungen zu bieten. VGA Video Graphics Array. Von IBM 1987 eingeführter Grafik-Standard. VGA unterstützt maximal 640 x 480 Bildpunkte in 16 Farben oder 320 x 200 Bildpunkte im 256-Farben-Modus. VGA ist abwärts kompatibel zu CGA, EGA und MCGA. Wechselplatte Festplattenlaufwerk, bei dem wie bei einem Diskettenlaufwerk der Datenträger ausgetauscht werden kann. WORM Write Once Read Multiple. Optisches Speichermedium (CD), das nur einmal beschrieben (gebrannt) jedoch beliebig oft gelesen werden kann. VBK Elektrotechnik 73

74 5.1 Index A 2.7. Anschlussvarianten 44 Apple...20 Arbeitsspeicher...9 B Backbone...29 Basisanschluss...42 Baum...29 Binärsystem...4 Bridges...38 C CAT Cat Cheapnet...26 D Dualsystem...3, 4 E Erweiterter passiver Bus...44 Ethernet Base-T Base Base Fast Ethernet Token Ring F Festplatten...11 Filmkameras...20 Firewire...20 G Glasfaserkabel...36 Grundlagen analoger Telefonie...41 H Hubs...38 I IEEE IPconfig...48 ISA...12 ISDN...42, 43 ISDN Adapter...45 K KOAX...26 Koaxkabel...33 Kommunikationsadap ter...45 L LAN...22 LAN Standards...31 M Mainboard...9 MAN...22 Modem...45 Motherboard...9 N Netzwerke...22 Netzwerkverkabelung...33 P PAN...22 Parallel Schnittstelle...17 Passiver Bus...44 PCI...13 PCMCIA...18 Peer-to-Peer...24 Peripherie...7, 11 PING...48 Pins...16 Primärgruppenanschlu ss...42 Printserver...38 Prozessor...8 R RAM...10 Repeater...38 Ring...27 Router...38 RS S Schnittstellen...12 SCSI...13 serielle...15 Server...25 Speichergrößen Gigabyte...10 Kilobyte...10 Megabyte...10 Terabyte...10 Steckplätze...13 Stern...28 Sturkurierte Verkabelung...30 T TDO...41 Token...27 Topologien...26 Transistoren...8 VBK Elektrotechnik 74

75 Troubleshooting...48 Twisted Pair...28, 34 U Universal Serial Bus...19 V V Voice over IP...46 Vollduplex...46 W WAN...22 Z Zentraleinheit...7 Zuse...3 VBK Elektrotechnik 75

76 5.2 ANHANG i GESCHICHTE DER EDV 1935 Konrad Zuse beginnt in Deutschland mit der Entwicklung einer programmgesteuerten Rechenanlage Bau einer schreibenden Tabeliermaschine mit auswechselbarem Programm. Der Programmwechsel erfolgte durch Austauschen der Schalttafel 1941 Zuse stellt der Welt die erste programmgesteuerte Rechenmaschine der Welt, die Z3, vor. Das Programm ist in einen Kinofilmstreifen gelocht. Die Z3 enthält 2600 Fernmelderelais Der Havard MARK I von Hovard H. Aiken rechnet mit 72 Addierwerken zu je 23 Dezimalstellen. Das Gerät besteht aus 700'000 Einzelteilen John Eckert und John Mauchly stellen ENIAC, den ersten Elektronenrechner der Welt vor. Er enthält Elektronenröhren und Relais. Die Programmierung erfolgt über Schalttafeln und Stecker Entwicklung des MARK II, der mit Magnettrommelspeicher arbeitet Der Mark IV erhält einen Ferrit-Kernspeicher 1953 zweite Rechnergeneration, die nicht mehr mit Röhren, sondern mit Transistoren bestückt ist. Bau der Rechenanlage G1 im Max-Planck-Institut 1954 Beginn der Massenproduktion von Transistoren und damit Anfang der industriellen Fertigung von Computern Als externe Speicher werden Magnetbandgeräte eingesetzt Die Programmiersprache FORTRAN wird vorgestellt 1958 Die ersten transistorgesteuerten Computer werden angeboten. erste EDV-Anlage mit simultaner Bearbeitung mehrerer Programme 1960 Neben Magnettrommelspeichern werden erstmalig Magnetplattenspeicher verwendet 1961 Die Programmiersprache COBOL wird präsentiert 1964 Die "Dritte Computergeneration" mit integrierten Schaltkreisen kommt auf den Markt 1966 Texas Instruments erfindet den Thermodrucker 1967 Die ersten Mehrbenutzersysteme (Time-sharing-Rechner) kommen auf den Markt 1970 erste kommerzielle EDV-Anlage, deren Arbeitsspeicher aus Halbleitern besteht. IBM 370/ erster technisch-wissenschaftlicher Taschenrechner von Hewlett Packard 1974 Der erste frei programmierbare Taschenrechner wird von Hewlett Packard vorgestellt 1975 Die ersten Small-Business Computer für kleinere Betriebe kommen auf den Markt 1976 Texas Instruments stellt den ersten magnetischen Blasenspeicher mit einer Speicherkapazität von Bit pro Chip vor. Erste Aktivitäten von Apple. Das erste offizielle Firmenlogo von Apple entsteht. VBK Elektrotechnik 76

77 1977 Beginn des Microcomputerbooms in den USA, Markteinführer sind Commodore, Tandy, Apple. Das Jahr 1977 wird als das Geburtsjahr der Computer bezeichnet. Gates und Alien gründen MICROSOFT offiziell erster kommerzieller genutzter Computer mit synthetischer Sprache. Die ersten 5.25 Zoll Diskettenlaufwerke kommen auf den Markt Der Boom der Heim-, Hobby und Personalcomputer "schwappt" auf Europa über. Erste Textverarbeitungs- und Tabellenkalkulationsprogramme kommen auf den Markt Erste Pilotversuche mit Videotext (Vtx, einem Kommunikationsdienst der PTT) Seagate bringt eine erste Festplatte mit 5MB Speicherplatz auf den Markt. Kostenpunkt 3500$! 1981 Das Betriebssystem "CP/M" setzt sich bei Microcomputersystemen als Marktführer durch. Microsoft bringt das Betriebssystem MS-DOS 1.0 auf den Markt Der Personal-Computer von IBM hält in der Schweiz Einzug und setzt Massstäbe. MS-DOS 1.1 wird zum Quasi-Standard für 16-bit- Microcomputersysteme. Die Kompatibilität zum IBM-PC wird von den Mitbewerbern in zunehmendem Masse als Werbeargument angeführt. Gleichzeitig bringt Sony das erste 3.5-Zoll Diskettenlaufwerk auf den Markt. Der PC namens Commodore C64 wird über 20 Millionen mal verkauft MSX wird als neues Betriebssystem für Home-Computer angekündigt, das zu einem weltweiten Standard werden soll. Microsoft präsentiert sein erstes Word, MS-DOS 2.0 und einen Flight Simulator 1984 Landesweite Einführung von Videotext (Vtx). Mit diesem Kommunikationsdienst der PTT können verschiedene Computer der verschiedensten Typen und Hersteller miteinander in Verbindung treten. MS- DOS von Microsoft trägt nun die Version 3.1. Die ersten grafischen Benutzeroberflächen entwickelt von Apple erscheinen.(macos) 1985 Der Amiga setzt sich als Spielcomputer bei vielen Jugendlichen durch. Apple bringt den LaserWriter (Laser-Drucker auf den Markt). Microsoft versucht sich mit Windows 1.0.(Flop) 1986 Das CD-Rom beginnt seinen Siegeszug als Software-Distributionsmittel und mit Multimedia Anwendungen. SCSI-1 wird standardisiert. Microsoft kommt mit MS-DOS Der Computer setzt sich allmählich in der Geschäftswelt durch. Apple läutet die MAC II Generation mit ersten Plug and Play Funktionen ein. Microsoft bringt Windows 2.0 und die erste Windows-Anwendung Excel auf den Markt Der EISA-Standard wird standardisiert Der PCMCIA-Standard wird festgelegt, was dem "Mobilen PC" einen Aufschwung verleiht. Microsoft liefert erstmals Office auf CD 1990 Das Windows-Zeitalter wird mit Windows 3.0 eingeläutet. Für die Werbung wird über 10 Mio $ ausgegeben. Zudem hat Gates die Vision von "Information at your Fingertipps" -> TouchScreen. Gleichzeitig beendet Microsoft die Zusammenarbeit mit IBM. (IBM-DOS) 1991 Apple bringt die ersten MacPowerBooks auf den Markt. Das Internet wird öffentlich und bringt mit dem WWW den grossen Durchbruch. Das MS-DOS trägt nun die Version 5.0 und die Programmiersprache Visual Basic kommt auf den Markt Hersteller wie Compaq erobern das Kinderzimmer und den immer stetiger wachsende Home-Markt. Windows 3.1 ist erhältlich. VBK Elektrotechnik 77

78 1993 Die ersten erschwinglichen CD-Brenner erscheinen. Die Plug and Play Spezifikationen werden definiert. Windows NT, NT Workstation und Advanced Server bringen Sicherheit ins Netzwerk. Erste Pentium Rechner Festplatten erreichen den Gigabyte-Bereich. Alternative Speichermedien wie Iomega Zip Drive (100MB) kommen auf den Markt Windows 95 und Office 95 werden massiv von Microsoft beworben und setzen neue Masstäbe Von Microsoft: Windows NT 4.0, Internet Explorer 2.0 und 3.0, Windows CE, Visual J++, Office 97. Von Netscape: Navigator 2.02 und Erste Java-Programme. Erste Pentium II Rechner. Microsoft Internet Explorer Windows 98 wird erstmals als Plug and Play fähig angepriesen. Jedoch unterstützen noch nicht alle Hersteller diesen Standard Pentium III wird zum Standard. Wachsende Ängste über die Millenniums- Tauglichkeit der Programme und der Hardware. Mit dieser Angst wird in der Computerbranche viel Geld verdient Windows 2000 und Office Die Ereignisse und Möglichkeiten in der Computer-Branche überschlagen sich. Das Internet wird täglich zum Gesprächsthema und somit auch dessen Sicherheit Windows XP kommt heraus, Festplatten für den normalen Benutzer mit 80 und mehr GB sind erhältlich, erste erschwingliche DVD Brenner kommen heraus, Pentium4 wird Industriestandard. AMD wird mit den XP-Prozessoren zum grössten Intel-Gegner Microsoft setzt Sicherheit als neuen Schwerpunkt. Apache Webserver besitzt eine Marktdominanz mit über 60% Webserver-Anteil Microsoft bringt Windows Server 2003 heraus. SCO verklagt führende Linuxdistributoren auf Lizenzgebühren. Firebird wird zum grössten Rivalen für den Microsoft Internet Explorer. ii iii Der Innenleiter (Kupfer, Silber) hat einen Durchmesser von 2,17 mm, das Dielektrikum mit der oder den Abschirmungen (Geflecht, geschlossene Ummantelung) liegt im Durchmesser zwischen 6,15 bis 8,28 mm, und die feuerhemmende Außenmantelung (Teflon, FEP, PVC) liegt zwischen 9,525 bis 10,287 mm. Das gelbe Kabel VBK Elektrotechnik 78

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