Aufbau eines Ethernet-LANS'S

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Aufbau eines klassichen Ethernet Lan's/Normen

1. Entwicklungsstufe 10Base5

10Mbps
Base - Basisband (d.h.Bits werden direkt auf die Leitung gegeben)
5 -500 Meter max. Länge/ Segment (max. 5 Segmente)

Ethernet2.1.jpg

Repeater: Signalaufbereitung, evt. Störungen des Signals weren vollstandig besetigt

Norm für Ethernet: IEEE 802,3 Es gibt mehrere Varianten, für MS Netzwerke gilt Ethernet2

Datenrahmen für Ethernet2

Ethernet2.2.jpg

  1. Typenfeld

Hier wird über Code-Zahln mitgeteilt, welcher Protokoll-Typ im Datenteil (Layer 3) transportiert wird z.B. Tcp/IP

  1. Präambel/ Rahmenerkennung

Ethernet arbeitet mit synchroner Datenübertragung, d.h. Sender und Empfänger müssen exakt mit derselben Taktfrequenz arbeiten. Die beste Lösung besteht darin, die Taktfrequenz direkt vom Sender mit zu senden. Dieser Takt ist in den Übertragungsdaten versteckt. Der Empfänger erhält also auch während der Datenübertragung den Sendetakt aus den Daten.

Dazu eignet sich der Manchester Code.

Manchester-code-1.jpg

Die Präambel dient den Empfangsstationen dazu, sich auf den Takt des Senders zu synchronisieren. Zuerst werden 7 Bytes (Bitfolge 1010101) gesendet. Skizziert man hierzu den Manchester Code, so erkennt man, dass hierdurch dem Empfänger eine gleichmässige Taktfrequenz mitgeteilt wird.

Manchester-code-2.jpg

Mindestlänge eines Ethernetrahmens

Ethernetrahmen-1.jpg

Eine Datensendung muss etwas länger dauern, als die maximal mögliche Kollisionserkennungszeit, weil der Sender noch während des Sendens eine Kollision erkennen können muss.

Ethernetrahmen-2.jpg

Die Norm sagt, dass die Rahmengrösse mindestens 64 Byte betragen soll.

Lan-Design mit Twisted-pair (10BT/100BT/1000BT)

Twistet Pair Technologie

Die Twistet Pair Technik ist physikalisch ein Stern, logisch jedoch ein Bus(Ethernet-Prinzip)

Twistet-pair1.JPG

prinzipieller Aufbau eines Hub's:

Aufbau-Hub.jpg

100Base-X(Fast Ethernet)

Im Laufe der Zeit wurde deutlich, dass die Geschwindigkeit von 10Mb/s für die steigenden Ansprüche an ein Netz nicht ausreicht. Das Ergebniss war ein Standart IEEE 802.3u, der 1995 verabschiedet wurde. Es wird auch als Fast Ethernet bezeichnet.

Die physikalische Topologie ist als Stern ausgelegt, die logische Topologie ist dagegen immern noch ein Bus mit CSMA/CD Zugriffssteuerung. Im Standardfall kommmen Twistet-Pair oder Glasfaser zum Einsatz.
Normen
  • 100Base-TX vieradrige Leitung mindestens der Kategorie5 - KUPFER
  • 100Base-T4 achtadrige Leitung mindestens der Kategorie3 oder höher
  • 100Base-FX Multimode-Glasfaser mit mindestens zwei Fasern - LWL

Gigabit-Ethernet

Ethernet ist die dominierende Lan-Technologie, und so ist der Schritt, Ethernet schneller zu machen unter Beibehaltung möglichst vieler bestehender Standards, verständlich. Ein Grund dafür ist z.B. die Vermeidung von Neuverkabelungen.

Normen

Standard

Bezeichnung

Kabeltyp

IEEE 802.3z

1000Base-SX

Multimode-Lichtwellenleiter
Laser 850nm (short wavelength)

1000Base-LX

Mono- und Multimode-Lichtwellenleiter
Laser mit 1300nm (long wavelenght)

1000Base-CX

STP-Kabel mit 150 Ohm
Kategorie 6/7

IEEE 802.3ab

1000Base-T

Kuperkabel (UTP Kategorie5)

Twisted Pair Kabel

Kabelaufbau

Sternvierer 4 Adern gleichzeitig verseilt, Verseilt ==> Feldlinien beider Paare schneiden sich im 90 C Winkel.

Tp-kabel-1.jpg

Twisted Pair ==> 2 Adern zu einem Paar, 4 Paare zu einem Kabel verseilt.

UTP mehradrig, Ader isoliert und paarweise oder als Sternvierer verseilt, keine Schirmung

S/UTP wie UTP aber Gesamtschirmung aus Metalgeflecht und/oder Metalfolie

STP Adernpaare bzw. Sternvierer besitzen Einzelschirm, kein Gesamtschirm

S/STP STP + Gesamtschirmung

Tp-kabel-2.jpg

Abschirmung hat den Zweck Störstrahlung von aussen und nach aussen zu reduzieren.

Funktion Verdrillung von TP-Kabeln

Verdrillung hat die wesentliche Funktion, die Eigenabstrahlung zu reduzieren. Eine nur geringfügige Entdrillung (13mm) kann die Qualität des Kabels bis zur Funktionsunfähigkeit verschlechtern.

Lichtwellenleiter (LWL)

Lichtwellenleiter bieten gegenüber dem Kupferkabel entscheidende Vorteile:

  • LWL kann beliebig mit anderen Versorgungsleitungen parallel verlegt werden. Es gibt keine elektromagnetischen Störungen.
  • Wegen der optischen Übertragung gibt es keine eigenen Störstrahlungen, Kontakt- oder Masseprobleme.
  • Entfernungsbedingte Verluste des Signals aufgrund der Leitungs-Induktivitäten, Kapazitäten und -Widerständen treten nicht auf.
  • Weitgehend frequenzunabhängige Leitungsdämpfung der zu übertragenen Signale.
  • Übertragungsraten sind durch mehrere Trägerwellen mit unterschiedlichen Wellenlängen (Farbspektrum) erweiterbar.

LWL ist allerdings teurer als Kupferleitungen. Das betrifft nicht nur die Materielkosten sondern vor allem den Aufwand für die Verlegung. Physikalische Grundlage des LWL ist das Prinzip von Brechung und Reflexion.

Lwl-1.jpg

Arten von verwendeten Fasern:

  • Multimode Stufenindex-Faser
  • Multimode Gradienten-Faser
  • Monomode Stufenindex-Faser
Gigabit Ethernet mit LWL
  • 1000Base-SX Multimode Fiber (850nm)
  • 1000Base-LX Monomode Fiber (1300nm)