TAF 12.1: Rechnernetze Anwendungsneutrale, strukturierte Datenverkabelung

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1 TAF 12.1: Rechnernetze Anwendungsneutrale, strukturierte Datenverkabelung Dr. Thomas Uchronski 1

2 Inhalte Anwendungsneutrale, strukturierte Datenverkabelung Passive Netzkomponenten Standardvernetzungen Übertragungsmedien Dr. Thomas Uchronski 2

3 Anwendungsneutrale, strukturierte Verkabelung Dr. Thomas Uchronski 3

4 Anwendungsneutrale, strukturierte Datenverkabelung Rechnernetz als Zusammenspiel von Endsystemen, Zwischensystemen und Übertragungsmedien. Verkabelung darf nicht willkürlich geschehen, sondern ist durch Standards und Normen geregelt (wie auch Elektroverkabelung). Vorteile: herstellerunabhängig flexibel erweiterbar leichter wartbar zertifizierbar Standards regeln u. a. Kabeleigenschaften (Impedanz, Dämpfung u.a. Eigenschaften) Dr. Thomas Uchronski 4

5 Bestandteile einer Dokumentation 1. Logische Topologie 2. Physikalische Topologie 3. Verkabelungspläne 4. Beschriftete RJ45-Datenanschlussdosen, Patchpanels etc. 5. Beschriftete Installationsstrecken 6. Übersicht über alle RJ45-Datenanschlussdosen und über die Installationsstrecken 7. Übersicht über Geräte, MAC- und IP-Adressen, Subnetze, 8. Messprotokolle Dr. Thomas Uchronski 5

6 Einzuhaltende Standards Einzuhaltende Standards und Leistungsmerkmale der Kupferverkabelung EN EN EN EN EN Allgemeine Anforderungen Bürogebäude Industriell genutzte Standorte Wohnungen Rechenzentren Dr. Thomas Uchronski 6

7 Passive Netzkomponenten Dr. Thomas Uchronski 7

8 Passive Netzkomponenten Datenkabel (starre S/STP, FTP; LWL o.a.) (modulare) RJ45-Datenanschlussdosen Verteilerfelder (Netzwerkverteiler, Patchfelder) Patchkabel (1:1, symmetrische Pin-Belegung) Netzwerkschränke... Dr. Thomas Uchronski 8

9 Standards eines Datenkabels (TP-Datenkabel, Auswahl) Kategorie 5 nach EN 50173, EN Ausgabe ISO/IEC 11801, ISO/IEC Ausgabe, EN 50167, EN Kategorie 6 und Kategorie 7 nach ISO/IEC Ausgabe, EN Ausgabe IEEE 802.3u 100 BASE T (Fast Ethernet) IEEE 802.3ab 1000 BASE T (Gigabit Ethernet) FDDI auf Kupfer, IN, B-IN, ATM, DQDB, Video Flammwidrigkeit nach IEC Cat.C Halogenfreiheit nach IEC Dr. Thomas Uchronski 9

10 Vorschriften und Bestimmungen (Auswahl) Sichere Trennung zwischen symmetrischen Datenkabel und Stromleitungen nach DIN 57804/ VDE 0804 Ausführung nach DIN EN Einbindung ins Erdungskonzept nach VDE 0100 Integration der Schirmung ins Erdungskonzept (TN-C, TN- S,TT) und Einhaltung der EMV-Richtlinien EN55022 bzw. DIN VDE 0878, Teil 3 Allgemeine VDE Bestimmungen Brandschutzbestimmungen (z.b. Einsatz halogenfreier Kabelkanäle und Elektro-Installationskabel) Unfallverhütungsvorschriften Dr. Thomas Uchronski 10

11 Konfektionierung eines Patchkabels und/oder eines Cross-Over-Kabels verbindet zwei Netzkoppelemente, wenn kein Uplink-Port zur Verfügung steht. einfachste und schnellste Möglichkeit zwei PCs miteinander zu verbinden. maximale Datenübertragungsrate im Full-Duplex-Modus (z. B. 2 x 100 Mbps) möglich. Dr. Thomas Uchronski 11

12 Datenanschlussdosen (Auswahl) Dr. Thomas Uchronski 12

13 Modulare Datenanschlussdose (Auswahl) Beschriftung: Portbezeichnung Beschriftung: Portbezeichnung 1150 Beschriftung: Stromkreisbezeichnung Brüstungskanal Dr. Thomas Uchronski 13

14 Zu erfüllende Leistungsmerkmale (Auswahl) Geeignet für Gigabit Ethernet (1000BaseT) EMV nach EN (Abstrahlung) und EN Crit.A (Störfestigkeit) Störsicher gegen Bursts > 4 kv Beschriftungsschild mit Klarsichtfenster Anschluss der Installationskabel mit LSA-Plus-Schneidklemmen mit farbiger Bedruckung gemäß EIA/TIA 568A. Schutz gegen Störein- und Störabstrahlung RJ45 auf RJ11 (ungeschirmt) nachrüstbar Dr. Thomas Uchronski 14

15 Verteilerfelder (Patchfields, Patchfelder) Dr. Thomas Uchronski 15

16 Beschaltung eines Verteilerfeldes LSA-Werkzeug LSA= Lötfrei-, Schraubfrei- und Abisolierfreies Anlegewerkzeug. Dr. Thomas Uchronski 16

17 Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID RJ-45 CONNECTOR MODULE Netzwerkverteilerschränke Im Netzwerkbereich haben sich folgende Maße als Rastermaße durchgesetzt: die Standardgerätebreite beträgt 19 eine Höheneinheit HE beträgt ca. 4,5 cm. 15 HE 1 HE Dr. Thomas Uchronski 17

18 Standardvernetzungen Dr. Thomas Uchronski 18

19 Quasi Standard-Vernetzung Dr. Thomas Uchronski 19

20 Einfache Sterntopologie RJ45 Datenanschlussdose 10Mbps 100 Mbps 100 Mbps Verteilerfeld, Patchpanel Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID RJ-45 CONNECTOR MODULE Switch Dr. Thomas Uchronski 20

21 Erweiterte Sterntopologie HCC Horizontal Cross-Connect VCC Vertical Cross-Connect MDF Main Distribution Facility IDF Intermediate Distribution Facility Dr. Thomas Uchronski 21

22 Erweiterte Sterntopologie Dr. Thomas Uchronski 22

23 HCC, VCC, MDF, IDF und POP HCC Horizontal Cross-Connect VCC Vertical Cross-Connect MDF Main Distribution Facility IDF Intermediate Distribution Facility Dr. Thomas Uchronski 23

24 Backbone-Konzepte Grundsätzlich wird mit Backbone der Teil der Kabelinfrastruktur bezeichnet, welches als Bindeglied der einzelnen Netzsegmente dient. Dazu zählen z. B. Etagen- oder Gebäudeverbindungen. Das Backbone ist die physikalische Verbindung verschiedener Teilnetze. Es sollte als ein Hochleistungsnetz ausgelegt sein. Dr. Thomas Uchronski 24

25 DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE Grundlegende Verkabelungskonzepte Distributed Backbone Collapsed Backbone TA TA Arbeitsstation Arbeitsstation Etagenverteiler 2 TA TA Arbeitsstation Arbeitsstation Etagenverteiler 1 Gebäudeverteiler Verbindung zum nächsten Gebäude Gebäudeverteiler Verbindung zum nächsten Gebäude Dr. Thomas Uchronski 25

26 Das Distributed Backbone Endgerätebereich Endgerätebereich TA TA Tertiärverkabelung Endgeräteverkabelung TA TA Tertiärverkabelung Endgeräteverkabelung Telekommunikationsanschluss RJ45-Datendose 3. Hierarchiestufe EV EV EV EV Etagenverteiler Sekundärverkabelung Sekundärverkabelung 2. Hierarchiestufe GV GV Gebäudeverteiler Primärverkabelung 1. Hierarchiestufe SV Standortverteiler Dr. Thomas Uchronski 26

27 DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE Strukturierte Gebäudeverkabelung (Distributed Backbone) Endgeräte Twisted-Pair- Verkabelung 1 TA 4 Primärverkabelung Lichtwellenleiter- Verkabelung Etagenverteiler 2 Informationsanschluss 2 1 TA Endgeräte 4 1 Tertiärverkabelung 2 Sekundärverkabelung Etagenverteiler Endgeräteverkabelung Gebäudeverteiler Verbindung zum nächsten Gebäude 3 Dr. Thomas Uchronski 27

28 DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable DE-1200 Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % Link ID DE-1200 Rx Auto Port Disable Power AUI BNC MGMCollision Jabber State Tx Rx Utilization % RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE RJ-45 CONNECTOR MODULE Link ID RJ-45 CONNECTOR MODULE Arbeitsplatz - Tertiärverkabelung Nach EN und TIA/EIA 568A/B Endgerätebereich Arbeitsplatzkabel TA 2x modulare RJ45- Datenanschlussdose TP-Verkabelung Permanent Link Etagenverteiler EV Patchfeld und Kabel Aktive Geräte Rangier- Kabel, Patch- Kabel 5 m 90 m 5 m TA = Telekommunikationsanschluss TP = Twisted-Pair 100 m Dr. Thomas Uchronski 28

29 Beispiel: EDV-Unterrichtsräume Etagenverteiler EDV-Raum 1 EDV-Raum 2 Dr. Thomas Uchronski 29

30 Vorüberlegungen: Logische Topologie EDV-Unterrichtsraum 1 EDV-Unterrichtsraum 2 Workgroup- Switch ADSL/IN- Router Internet Server 1000 Mbit/s auf Lichtwellenleiter Core- Switch mit 12 TX (RJ-45), 8 x FX(SC), 2 x Gigabit-Modul Firewall 100 Mbit/s auf Cat Mbit/s auf Lichtwellenleiter 10 Mbit/s Dr. Thomas Uchronski 30

31 System DF 3000 Erste Lösungsalternative (Distributed Backbone) Router Gateway TP-Patchkabel Server Core-Switch (kaskadierbar oder modular) Etagenverteiler oder Gebäudeverteiler Raumverteiler 1 24 Port Patchpanel Workgroup Switch Raumverteiler 2 24 Port Patchpanel Workgroup Switch Lichtwellenleiter 100BaseT EDV- Unterrichtsraum 1 100BaseT EDV- Unterrichtsraum 2 Dr. Thomas Uchronski 31

32 System DF 3000 Zweite Lösungsalternative (Collapsed Backbone) (Twisted-Pair)- Copper- Patchpanel 100BaseT EDV- Raum 1 Router Gateway Server 100BaseT EDV- Raum 2 Etagenverteiler Modularer Switch Dr. Thomas Uchronski 32

33 Übertragungsmedien Dr. Thomas Uchronski 33

34 Übertragungsmedien Übertragungsmedien leiterungebunden leitergebunden Lichtwellen Radiowellen nicht-metallische Leiter metallische Leiter Infrarot Laser Funk Lichtwellenleiter Koaxialkabel (unsymmetrische Kupferkabel) Twisted Pair (symmetrische Kupferkabel) Dr. Thomas Uchronski 34

35 Auswahlkriterien Übertragungssicherheit und Störanfälligkeit maximale Datenübertragungsrate maximale Kabellänge Installationsaufwand Biegeeigenschaften Anschaffungskosten Dr. Thomas Uchronski 35

36 Twisted Pair Kabeltypen Dr. Thomas Uchronski 36

37 Twisted Pair Dr. Thomas Uchronski 37

38 Bezeichnungsschema XX/YZZ XX Y ZZ XX für die Gesamtschirmung: U = ungeschirmt (englisch unshielded) F = Folienschirm (englisch foiled) S = Geflechtschirm (englisch screened) SF = Geflecht- und Folienschirm Y steht für die Aderpaarschirmung: U = ungeschirmt F = Folienschirm S = Geflechtschirm ZZ steht für: TP = Twisted Pair QP = Quad Pair Beispiele: S/STP F/STP F/FTP Screened / Shielded Twisted Pair (mit Drahtgeflecht als Paarschirm und als Gesamtschirm) Foiled / Shielded Twisted Pair (Folie als Gesamtschirm mit Drahtgeflecht als Paarschirm) Foiled / Foiled Twisted Pair (Folie als Gesamt- und als Paarschirm) Dr. Thomas Uchronski 38

39 Lichtwellenleiter (LWL) Dr. Thomas Uchronski 39

40 Einmoden- und Multimode-Faser Dr. Thomas Uchronski 40

41 Vor- und Nachteile von LWL Vorteile Relativ hohe Abhörsicherheit. EMI und RMI sind keine Störeinflüsse für einen LWL. LWL sind daher für den Einsatz in stark störempfindlicher Umgebung geeignet. Keine Brandauslösung durch Blitzeinwirkung oder Kurzschluss und geringere Brandlast, sowie verwendbar auch in explosionsgefährdetem Umfeld. LWL erlauben sehr hohe Datenübertragungsraten über große Entfernungen. Nachteile Teuerstes Übertragungsmedium Relativ schwierige Verlegung, da empfindlich gegenüber mechanischer Belastung. Einschränkungen bei der Verlegung, da keine starken Krümmungen möglich sind. Teure Messtechnik zur Überprüfung der Qualität der LWL-Übertragungsstrecke (Messprotokoll). Power over Ethernet ist nicht möglich. Dr. Thomas Uchronski 41

42 Störungen in LWL Die wichtigsten Verlustmechanismen eines LWLs sind: Einkoppelverluste (Fresnelverluste, Oberflächenbeschaffenheit) Dispersion Dämpfung Auskopplung Streuung Absorption Dr. Thomas Uchronski 42

43 LWL-Kategorien (Multimodefasern) Kategorie Farbcode Fasertyp OM1 orange G62,6/125 OM2 orange G50/125 OM3 aqua G50/125 OM4 aqua G50/125 Die Faserkategorien OM3 und OM4 für Hochgeschwindigkeits-Applikationen wie (10/40/100-)Gigabit-Ethernet oder Fibre Channel bei 850 nm vorgesehen. LWL-Kabel der Kategorie OM2, OM3 sowie OS1 werden bei der Verkabelung von lokalen Rechnernetzen verwendet. Dr. Thomas Uchronski 43

44 Max. Übertragungsreichweite Dr. Thomas Uchronski 44

45 Dr. Thomas Uchronski 45