ÜBERTRAGUNGSMEDIEN

Übertragungsmedien

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ÜBERTRAGUNGSMEDIEN by Mind Map: ÜBERTRAGUNGSMEDIEN

1. 1. Einteilung der Medien

1.1. Verkehrswege

1.1.1. ähnlich wie Straßenverkehr

1.1.2. Kupfer

1.1.3. Glasfaser

1.1.4. drahtlos

1.1.5. Infrastruktur

1.1.5.1. erfordert gute Planung da

1.1.5.1.1. Investitionen mit langjähriger Perspektive

1.1.5.1.2. teuer

1.1.5.2. Hardware (Computer, Switch,...) wird öfter getauscht als grundlegende Verkabelung

1.2. Maßeinheiten für Übertragungsgeschwindigkeiten in Bit/s

1.3. Leitergebundene und -ungebundene Übertragung

1.3.1. leiterungebundene Übertragung

1.3.1.1. Wireless LAN

1.3.2. leitergebundene Übertragung

1.3.2.1. Medien (Kabeln) benötigt

1.3.2.1.1. metallischer Leiter

1.3.2.1.2. Kupfer

1.3.2.1.3. Bestehen aus min. einer Leitenden Ader/Fase bzw. werden mehrere Leiter voneinander durch eine Isolationsschicht getrennt

1.3.2.1.4. Adern werden von einem Außenmantel umgeben

1.3.2.2. Wired LAN

1.4. Übertragungseigenschaften

1.4.1. Signale werden abgeschwächt, umso weiter Sender und Empfänger voneinander entfernt sind => es muss ausreichend Energie in das Medium abgegeben werden, ansonsten steigt Fehlerrate bzw. keine Verbindung. Dämpfung durch schlechte Adernverdrillung Dämpfungswerte in Dezibel (dB) angegeben Faktor: 10dB = Faktor 10, 20dB = Faktor 100, 30dB = Faktor 1000

1.4.1.1. Übersprechdämpfung

1.4.1.1.1. Near End Cross Talk (NEXT)

1.4.1.1.2. Gibt an, wie stark sich Signale verschiedener Arten in einem Kabel gegenseitig Beeinflussen

1.4.1.1.3. sollte möglichst groß sein

1.4.1.1.4. wird durch Isolation (und z.B. spezielle Verdrillung) optimiert

1.4.1.1.5. Glasfasern = kein Übersprechen dh. keine derartige Dämpfung

1.4.1.2. Signaldämpfung

1.4.1.2.1. bei Kupfer angegeben in

1.4.1.2.2. Gibt an, wie stark sich Signale auf einer bestimmten Strecke abschwächen

1.4.1.2.3. Sollte möglichst gering sein für eine große Reichweite des Signals

1.4.1.3. Störempfindlichkeit

1.4.1.3.1. Beschreibt, wie das Medium auf Störeinflüsse bzw. -strahlungen von außen reagiert (zB. durch Elektromotoren, andere elektrische Leiter oder Geräte, die elektromagnetische Felder aufbauen)

1.4.1.3.2. Verbesserung durch äußere Abschirmung von Adern/Kabeln

2. 2. Twisted-Pair-Kabel

2.1. Einsatzgebiet

2.1.1. zwei isolierte Adern, umeinandergedreht

2.1.2. Verdrillung unterdrück Störstrahlung u. Abstrahlung (aufhebung durch enge Verdrillung)

2.1.3. Mehrere Adernpaare können zu einem zusammengefasst werden, einzelne Adernpaare unterschiedlich stark verdrillt

2.2. Unshielded Twistet Pair (UTP)

2.2.1. Adernpaare keine Einzelabschirmung

2.2.2. anfälliger auf elektromagnetische Störfelder

2.2.3. Störungen von außen (zB. mehrere Kabel in Kabelschacht eng beieinander)

2.2.4. Problem durch übersprechen zwischen Adernpaaren bei hohen Frequenzen

2.2.5. Geringer Verlegeaufwand und kein Potenzialausgleich für Schirmung

2.3. Shielded Twisted Pair (STP)

2.3.1. Jedes Adernpaar einzeln abgeschirmt

2.3.2. Kabel durch Ummantelung mechanisch geschützt

2.3.3. weniger anfällig auf elektrische Störeinflüsse als UTP-Kabel

2.4. Screened

2.4.1. Bezeichnung: S/UTP- bzw. S/STP-Kabel.

2.4.2. Wenn Gesamtmetallschirm als Folie ausgeführt dann: F/UTP- bzw. F/STP-Kabel

2.4.3. Version von UTP- und STP-Kabel, mehrere Adernpaare durch Gesamtmetallschirm (Screen) vor Störstrahlung nach außen und nach innen geschützt

2.5. Kabelkategorien

2.5.1. TP-Kabel in Kategorien von 1-7, gibt Auskunft über Kabeleigenschaften

2.5.2. Relevanteste Kategorien: vier verdrillte Adernpaare

2.5.3. Neuverkabelung im LAN-Bereich: Kabeln der Kategorie 6 und 6A (10Gbit/s unterstützung) bzw. 7 und 7A (höhere Übertragungsarten)

3. 3. Weitere Komponenten

3.1. RJ-45 Stecker

3.1.1. Für Anschluss von Twisted-Pair-Kabeln an Netzwerkkarte/zentrale Komponente (z.B. Switch)

3.1.2. ähnlich Telefonstecker (RJ-11) aber größer u. 4 Kabelpaare

3.2. Verteilerschränke

3.2.1. Bei Sternförmiger Verkabelung jeder Rechnerner über eigenes Kabel mit dem Switch verbunden => verschiedene Komponenten, die die Verkabelung vereinfachen

3.2.1.1. Verteilerschränke und -einschübe

3.2.1.1.1. 19-Zoll Bauweise (Standard)

3.2.1.1.2. bieten strukturierte Möglichkeit, viele Verbindungen zentral zu organisieren

3.2.1.2. Darin installierte Patch-Panels

3.2.1.2.1. eingehende Kabel aufnehmen und über Patchkabel mit den Switches verbinden

3.3. Wanddose

3.3.1. häufige Verwendung zum Anschluss der Endgräre in einzelnen Räumen (Wand- oder Aufputzdose)

4. 4. Glasfaserkabel

4.1. Beschreibung

4.1.1. Lichtwellenleiter (LWL) bestehen aus zylindrischen Glasfaden (Kern oder Core), der von konzentrischen Glasschicht (Cladding) umgeben ist

4.1.2. Ges. von Schutzschirm ummantelt, sorgt für Zugfestigkeit u. Bruchsicherheit

4.2. Singlemode und Multimode

4.2.1. 2 Kategorien: Monomode-LWL u. Multimode-LWL

4.2.1.1. Singlemode Lichtwellenleiter

4.2.1.1.1. Kerndurchmesser = 3 µm - 9 µm

4.2.1.1.2. Licht verläuft quasi parallel, Dispersion fällt minimal aus

4.2.1.1.3. Licht durch Laser in Faser

4.2.1.1.4. in Kabel bis zu 144 u. mehr Fasern

4.2.1.1.5. einsatz Teuer, deswegen im Backbone-Bereich von großen Netzwerkbetreibern (Primärverkabelung) zur Überbrückung von größeren Entfernungen verwendet

4.2.1.1.6. aktive Komponenten teurer

4.2.1.1.7. mit steigenden Übertragungsraten vermehrt auch über kürzere Entfernungen (ab ca. 500m) eingesetzt

4.2.1.2. Multimode Lichtwellenleiter

4.2.1.2.1. vielseitig einsetzbar

4.2.1.2.2. Kerndurchmesser 62,5 µm bzw. 50 µm, Streuung der Signallaufzeiten wird größer

4.2.1.2.3. Cladding-Durchmesser mit 125 µm in beiden Fällen gleich

4.2.2. Mode bezeichnet Anz. der untersch. Ausbreitungswege in Faser

4.2.3. Wenn Kern klein genug kann nur 1 Welle kann sich ausbreiten = Monomodefaser

4.2.4. Bei größerem kern können Mehrere Modes gleichzeitig in unterschiedliche Winkel verlaufen = Multimode

4.3. Dispersion

4.3.1. im Zusammenhang mit nutzbarer Brandbreite

4.3.2. Teil des Lichts durchläuft Glasfaser fast geradlinig

4.3.3. anderer Teil zwischen Leiterwänden hin und her reflektiert

4.3.3.1. Strecke u. Signallaufzeit verlängern sich, dadurch wird Dauer eines beim Empfänger ankommenden Lichtimpulses zeitlich gedehnt

4.3.3.2. Signale können nur so schnell eingespeist werden, wie sie nach Übertragung auch wieder sauber voneinander getrennt werden können

4.4. Gradientenindex/Stufenindex

4.4.1. Monomodefasern

4.4.1.1. Stufenindexfasern

4.4.1.2. Kern so klein, dass Lichtstrahl kaum Zick-Zack-Weg einslägt und Dispersion nicht auftritt = ideal für weite Wege

4.4.2. Multimodefasern

4.4.2.1. lassen sich weiter aufteilen in Fasern mit Gradientenindexprofil bzw. Stufenindexprofil

4.4.2.2. um Dispersion zu verringern wird meist Gradientenindexfasern gearbeitet, bei ihnen fallen die Dichte also der Lichtberechnungsindex von Kernmitte zum Mantel hin parabolisch ab

4.4.2.3. Lichtstrahlen werden auf ihrem Weg von innen nach außen allmählich gebogen und nicht einfach reflektiert

4.4.2.4. da Strahlen am Rand durch geringere Dichte schneller sind als diejenigen im Kern, gibt es kaum Zeitunterschied, wenn Strahlen am Ziel ankommen

4.5. Vorteile von Lichtwellenleitern

4.5.1. Hohe Übertragungsraten (bis zu n x 10 Gigabit) und Reichweiten (techn. über 100 km machbar)

4.5.2. Gute Sicherheit sowohl gegen Abhören als auch gegen Störstrahlungen

4.5.3. Akzeptabel Kabelkosten

4.5.4. Galvanische Trennung der Stationen, dh. keine elektrischen Probleme

4.6. Nachteile von Lichtwellenleitern

4.6.1. Teure Gerätetechnik

4.6.2. Installation über spezialisierte Firmen

4.6.3. Empfindlichkeit der Kabel gegenüber mechanischen Belastungen

5. 5. Drahtlose Übertragung per WLAN

5.1. Unterpunkte

5.1.1. Sicherheit

5.1.1.1. größerer Konfigurationsaufwand

5.1.1.2. SSID (Service Set Identifier) kann eindeutige Identifikation enthalten, damit Kontaktaufnahme mit Betreibern bei Problemen möglich ist

5.1.1.3. Verbergen der SSID unnötig, wird in jedem Paket mitgeschickt u. kann mit Programm ausgelesen werden

5.1.1.4. Versehentliche Verbindung mit Unbefugten nicht zu erwarten wenn verschlüsselt

5.1.1.5. empfiehlt sich, SSID zufällige Zeichenfolge einzugeben, damit keine Rückschlüsse auf Betreiber

5.1.1.6. Übertragung im WLAN soll nur verschlüsselt (WEP = unsicher, besser WPA bzw WPA2 da stärkere Verschlüsselungsmechanismen mit AES)

5.1.1.6.1. WEP = Wired Equivalent Privacy

5.1.1.6.2. WPA = Wi-Fi Protected Access

5.1.1.6.3. AES = Advanced Encryption Standard

5.1.2. Bauliche Maßnahmen

5.1.2.1. Vermeidung dieser ist ausschlaggebend für Einsatz von drahtlos, oft einzige realisierbare lösung wenn zb. Denkmalschutz, 2 Gebäude getrennt durch zB. Fluss. Antennen billiger als ERdarbeiten evt. langwierige Verhandlungen wegen Genehmigung Alternative, vorhandene Leitungen zu mieten meist teuer

5.1.3. Kommunikationsarten

5.1.3.1. Punkt-zu-Punkt

5.1.3.1.1. dient zum überwinden größerer Distanzen durch Einsatz zweier Richtantennen

5.1.3.2. Mehrpunkt-Kommunikation

5.1.3.2.1. ein oder mehrere Access Points in einsatz, funktionieren wie Verteiler und koordinieren Datenströme mehrerer Clients

5.1.4. Frequenzspreizungs-Verfahren (Spread-Spectrum)

5.1.4.1. auch Multifrequenz genannt

5.1.4.2. keine feste Frequenz bei Datenübertragung, wird während WLAN Übertragung permanent gewechselt

5.1.4.3. Signal in größerer Bandbreite als nötig (gespreizt) übertragen, damit weniger störanfällig

5.1.5. ISM-Frequenzbänder

5.1.5.1. meist wird von Herstellern ISM-Band (Industrial, Scientific und Medical) verwendet. bietet 2 Vorteile: Gebührenfrei und genehmigungsfrei Nachteil: werden von vielen Herstellern unterschiedlich genutzt (Lautsprecher, el. Türöffnung), gefahr relativ hoch einander zu stören

5.1.5.1.1. 2,4-GHz-Band

5.1.5.1.2. 5-GHz-Band

5.1.5.1.3. zukünftige 60-GHz-Band

5.1.6. IEE 802.11

5.1.6.1. Offiziell ist für die WLAN Normung das IEE (Institute of Electrical and Elektronics Engineers) zuständig. 1997 wurde die Norm 802.11 veröffentlicht.

5.1.6.2. Norm ISM-Band Beschreibung 802.11b 2,6 GHz max. 11 Mbit/s 802.11g 2,6 GHz max. 54 Mbit/s 802.11n 2,6 GHz 802.11a 5 GHz Max. 54 Mbit/s 802.11ac 5 GHz 802.11ad 60 GHz

5.2. praktische Alternative zur Fixverkabelung (Fernbedienug, Lautsprecher, Smatphone, usw.) Verwendung von Funksignalen in frei verfügberen Frequenzbändern anstelle von Kabeln

5.2.1. Vorteile

5.2.1.1. Es sind keine baulichen Maßnahmen innerhalb von Gebäude

5.2.1.2. bauliche Maßnahmen zwischen verschiedenen Gebäuden sind geringer als bei Verkabelung

5.2.1.3. Mobilität, fast jeder Punkt eines Betriebsgeländes drahtlos erreichbar

5.2.2. Nachteile

5.2.2.1. geringere Datenübertragungsraten als bei Kabeln (abhängig von Hindernissen)

5.2.2.2. Anfällig für Störeinflüsse und Abhören durch Unbefugte

5.2.2.3. Probleme mit Ausleuchtung und Reflexion

5.2.2.4. viele gleichzeitige Nutzer an WLAN-Zugang = Übertragungsrate bricht ein

6. 6. Bluetooth

6.1. kein ersatz von WLAN, sondern preiswerte Funkverbindungen im Nahbereich

6.2. Bluetooth 2.0: bis zu 2,2 MBit/s

6.3. Bluetooth 3.0: bis zu 24 MBit/s

6.3.1. Dabei erfolgt nur noch die Aushandlung der Verbindung über Bluetooth-Technik, die Datenübertragung übernimmt ein WLAN-Modul nach IEEE 802.119

6.4. Bluetooth 4.0 bietet StromsparMechanismen. Versionen ab 4.0 als BLE (Bluetooth Low Energy) bezeichnet. Es können beispielsweise drei gleichzeitige Sprechverbindungen geführt werden. Verwendet wird 2,4-GHz-ISM-Band, allerdings mit geringeren Sendeleistung als bei 802.11.

6.5. Vorteil:

6.5.1. bereits im Verfahren sinf sogenannte Profile (anwendungsspezifische Protokolle) definiert

6.5.2. Es existieren zb Profile für Audio-Übertragungen, Dateitransfer, Fax, Human Interface Devices (z.B. Maus, Tastatur) und den LAN-Zugriff.

6.6. Nachteile:

6.6.1. kann ohne Verschüsselung leicht abgehört werden