So wählen Sie die richtige Verkabelung

Technisch gesehen müssen Sie sich bei der Planung einer neuen Verkabelung keine Gedanken über die verwendeten Anwendungsbereiche machen. Dennoch ist es ratsam, die Netzwerkanwendung, für die Sie die Verkabelung verlegen, zu kennen und zu wissen, wie sich diese auf die Nutzung des Verkabelungssystems auswirkt. Wie wählen Sie die richtige Verkabelung aus? Dieser Artikel gibt Ihnen einige Anregungen.

Identifizieren Sie wichtige Netzwerktopologien für Gewerbegebäude

Topologie bezeichnet die physikalische Anordnung der Verkabelung und der wichtigsten Verbindungspunkte eines Netzwerks sowie die Art und Weise der Datenübertragung und die logische bzw. virtuelle Anordnung der Verbindungspunkte. Vor Einführung strukturierter Verkabelung waren physikalische und logische Topologie oft identisch. Beispielsweise verliefen die Leitungen eines Netzwerks mit Ringtopologie in Wirklichkeit von Punkt zu Punkt in einem Ring. Dies kann heutzutage verwirrend sein. Mit der Einführung strukturierter Verkabelung wurde eine hierarchische Sternkonfiguration als physikalische Topologie für moderne Netzwerke standardisiert, und die Netzwerkelektronik übernimmt die logischen Topologien.

Die Wahl der richtigen Topologie ist wichtig, da sie die Art der Netzwerkausrüstung, die Verkabelung, den Wachstumspfad und das Netzwerkmanagement beeinflusst. Es gibt drei Topologietypen: hierarchische Stern-, Bus- und Ringtopologie. Topologien sind knifflig, da manche Netzwerkarchitekturen scheinbar einer bestimmten Technologie entsprechen, in Wirklichkeit aber einer anderen. Token Ring ist hierfür ein gutes Beispiel, da Token Ring Hubs verwendet. Alle Stationen sind mit einem zentralen Hub verbunden, sodass es sich physisch um eine hierarchische Sterntopologie handelt; logisch gesehen handelt es sich jedoch um eine Ringtopologie. Oft werden zwei Topologietypen kombiniert, um ein Netzwerk zu erweitern.

Hierarchische Sterntopologie

Die hierarchische Sterntopologie ist heute nahezu universell. Von den drei Netzwerkarchitekturen ist sie zudem die am einfachsten zu verkabelnde. Sie lässt sich zu Hause, im Büro und sogar in Gebäuden implementieren. Alle Computer in der Sterntopologie sind mit zentralen Geräten wie Hub, Switch oder Router verbunden. Die Funktionalität dieser Geräte ist jeweils unterschiedlich. Computer in einem Netzwerk werden üblicherweise über ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel (UTP) oder geschirmte Twisted-Pair-Kabel mit dem Hub, Switch oder Router verbunden. In gewerblich genutzten Gebäuden gibt es typischerweise eine horizontale Querverbindung mit einem Workgroup-Switch in einem Telekommunikationsraum (TR), über den die Backbone-Verkabelung mit der horizontalen Verkabelung verbunden werden kann.

Eine kostengünstigere Methode besteht darin, horizontale Querverbindungen und Arbeitsgruppen-Switches in Telekommunikationsgehäusen zu platzieren. Dies ist in ANSI/TIA-568-C standardisiert und wird allgemein als Fiber-to-the-Telecommunications-Gehäuse (FTTE) bezeichnet. Diese beherbergen Mini-Patchpanels und Switches und befinden sich in Gehäusen, die über Kopf oder an der Wand in unmittelbarer Nähe von Geräteanschlussgruppen installiert sind. Diese Implementierung hat zwei Vorteile und einen Nachteil. Ein Vorteil dieser Implementierung des hierarchischen Sterns besteht darin, dass die Auslastung der Switch-Ports typischerweise bei 90 Prozent oder mehr liegt. Ein weiterer Vorteil ist, dass TRs kleiner sein können, was den Strom- und Heizungsbedarf senkt, da TRs keine Geräte und Patchpanels beherbergen. Ein praktischer Nachteil von FTTE, der von einigen Benutzern angesprochen wurde, ist die Notwendigkeit, die Geräte außerhalb der Arbeitsumgebung (z. B. über Bürowürfeln) und nicht in einem TR zu warten.

Eine weitere alternative Implementierung einer hierarchischen Sterntopologie gemäß ANSI/TIA-568-C ist die sogenannte zentralisierte Verkabelung. Dabei handelt es sich um eine hierarchische Sterntopologie, die vom Hauptkreuzanschluss im Geräteraum direkt zu einer Gerätesteckdose führt. Dazu wird ein Kabel durch einen Telekommunikationsraum (oder ein Gehäuse) gezogen, ohne einen Switch zu passieren. Das Kabel kann als durchgehender Kabelmantel vom Geräteraum aus verlaufen, oder es können zwei separate Kabel im TR gespleißt oder miteinander verbunden werden. In beiden Fällen ist kein Arbeitsgruppen-Switch in einem TR erforderlich, um ein Backbone-Kabel mit einem horizontalen Kabel zu verbinden, da die gesamte Elektronik im Hauptgeräteraum zentralisiert ist. Diese Untergruppe der hierarchischen Sterntopologie wird allgemein als Fiber-to-the-Desk (FTTD) bezeichnet, da sie Glasfaser nutzt, um Entfernungen von über 100 Metern vom Hauptgeräteraum/Kreuzanschluss zum Gerät/Telekommunikationsanschluss zu überbrücken.

Bustopologie

Diese Methode wird in LANs verwendet, wobei jedes Gerät über verschiedene Steckertypen an ein einzelnes Kabel (Buskabel) angeschlossen ist. Wenn ein Gerät ein Signal sendet, wandert dieses in alle Richtungen und erreicht alle an das Buskabel angeschlossenen Geräte, bis es vom Zielgerät hergestellt oder getrennt wird. Dadurch kann eine Schleifenumgebung entstehen, und an den Enden des Buskabels sind Abschlusswiderstände erforderlich, um Signalschleifen zu verhindern. Die Bustopologie ist am kostengünstigsten einzurichten, weist jedoch eine einzelne Fehlerquelle auf. Fällt das Hauptkabel aus, fällt die gesamte Domäne aus. Die Bustopologie wird weiter unterteilt in:

Jeder Knoten ist mit einem einzigen Übertragungsmedium mit zwei Endpunkten verbunden. Dieses Medium wird als Backbone oder Trunk bezeichnet. Der lineare Bus ist Broadcast-fähig, und Abschlusswiderstände sind erforderlich, um Signale zu absorbieren und so Schleifenbildung zu verhindern. Die lineare Bustopologie weist einen Single Point of Failure auf.

Jeder Knoten ist mit einem gemeinsamen Übertragungsmedium verbunden, das jedoch zwei oder mehr Endpunkte hat. Diese werden durch das Hinzufügen von Zweigen zum Hauptabschnitt (Trunk, Backbone) erreicht. Der verteilte Bus funktioniert wie der lineare Bus, bietet aber Redundanz. Der verteilte Bus kann leicht mit der später besprochenen Baumtopologie verwechselt werden.

Ringtopologie

Bei einer Ringtopologie müssen alle Computer in einem zusammenhängenden Kreis verbunden sein, wie in der Abbildung unten dargestellt. Der Ring hat keine Enden oder einen Knotenpunkt. Jeder Computer im Ring empfängt Signale (Daten) von seinem Nachbarn, wiederholt diese und leitet sie an den nächsten Knoten im Ring weiter. Da das Signal jeden Computer im Ring durchläuft, kann ein einzelner Knoten- oder Kabelfehler den gesamten Ring beeinträchtigen.

Eine echte Ringtopologie ist mit einer großen Kabelverlegung verbunden, da sie aufgrund ihrer zyklischen Natur nur schwer über große physische Flächen erweitert werden kann. Token Ring ist eine Ringtopologie. Auch wenn die Token Ring-Stationen an eine zentrale MAU angeschlossen werden können (und somit eine Sterntopologie vorliegt), werden die Daten im Token Ring von einem Knoten zum anderen übertragen. Sie durchlaufen dabei jedes Mal die MAU.

Verstehen Sie die grundlegenden Unterschiede zwischen UTP- und Glasfaserkabeln und ihren Platz in zukunftssicheren Netzwerken

Die heute gängigen Netzwerktechnologien (Ethernet, Token Ring, FDDI und ATM) können entweder UTP- oder Glasfaserkabel verwenden , und IT-Experten stehen vor der Wahl. Anfang der 1990er Jahre dachten Netzwerkmanager, sie hätten ihr Verkabelungssystem zukunftssicher gemacht, als sie Kabel der Kategorie 4 statt der Kategorie 3 installierten. Heute denken Entscheider, die sich zwischen Verkabelungskomponenten der Kategorien 6 und 6A entscheiden müssen, an die Zukunftssicherheit. Jede Kategorie verbessert den potenziellen Datendurchsatz und ist daher ein Maß für die Zukunftssicherheit. Die Entscheidung für oder gegen Glasfaser trägt zu dieser Entscheidung bei.

Wenn Sie sich für Glasfaserkabel entscheiden, sollten Sie sicherstellen, dass das Verkabelungssystem unabhängig von zukünftigen Netzwerktechnologien langfristig nicht ausgetauscht werden muss. Bei der Entscheidung, ob Glasfaser für Sie geeignet ist, sollten Sie sich unter anderem folgende Fragen stellen:

Da sich Netzwerkanwendungen ständig weiterentwickeln, sind bessere UTP- und Glasfaserkabel erforderlich, um mit der Bandbreitennachfrage Schritt zu halten. Wie Sie den Standards entnehmen können, stehen dem Endbenutzer in jeder Medienkategorie viele Optionen zur Verfügung. Es gibt viele Arten von UTP- und Glasfaserkabeln. Die Standards entwickeln sich ständig weiter, dennoch ist es immer ratsam, die beste Kabelqualität zu installieren, da die Kosten für strukturierte Verkabelungssysteme (ohne Installationskosten) in der Regel nur 5–10 Prozent der Gesamtprojektkosten ausmachen. Daher können die richtigen Entscheidungen heute Ihr Netzwerk erheblich zukunftssicher machen.

Identifizieren Sie wichtige Netzwerkanwendungen und die jeweils bevorzugten Verkabelungsmedien

Zu den Netzwerkanwendungen zählen Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) und  Asynchronous Transfer Mode (ATM). Es ist wichtig, die verschiedenen Kabeltypen zu verstehen, die diese Architekturen verwenden.

Ethernet

Ethernet ist die ausgereifteste und am weitesten verbreitete Netzwerkanwendung. Laut dem Technologieanalysten IDC (International Data Corporation, 2007) wird Ethernet in über 80 Prozent aller Netzwerkinstallationen eingesetzt. Warum ist Ethernet so beliebt? Der Grund dafür ist, dass Ethernet in einem gut konzipierten und verkabelten Netzwerk schnell, einfach zu installieren, zuverlässig und kostengünstig ist. Ethernet kann in nahezu jedem strukturierten Verkabelungssystem installiert werden, einschließlich ungeschirmter Twisted-Pair- und Glasfaserkabel.

Token Ring

Token Ring wurde von IBM entwickelt und nutzt eine Ringarchitektur zur Datenübertragung von einem Computer zum anderen. Token Ring arbeitet entweder mit 4 Mbit/s oder 16 Mbit/s; ein Ring arbeitet jedoch nur mit einer einzigen Geschwindigkeit. (Das ist anders als bei Ethernet, wo 10-Mbit/s- und 100-Mbit/s-Knoten im selben Netzwerk koexistieren können.) Bei älterer Token Ring-Hardware muss darauf geachtet werden, dass kein Netzwerkadapter mit der falschen Geschwindigkeit in einen Ring eingefügt wird, da dies das gesamte Netzwerk lahmlegen kann.

Glasfaser-Datenschnittstelle (FDDI)

Fiber Distributed Data Interface (FDDI) ist eine Netzwerkspezifikation, die 1986 vom ANSI-Komitee X3T9.5 entwickelt wurde. Sie definiert ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk (100 Mbit/s) mit Token-Passing-Verfahren und Glasfaserkabel. 1994 wurde die Spezifikation um Kupferkabel erweitert. Die Kupferkabelimplementierung erhielt die Bezeichnung TP-PMD (Twisted Pair-Physical Media Dependent). FDDI setzte sich erst langsam durch, fand aber zunächst eine Nische als zuverlässige Hochgeschwindigkeitstechnologie für Backbones und Anwendungen, die eine zuverlässige Konnektivität erforderten.

FDDI kann als echte Ringtopologie betrieben oder physisch wie eine Sterntopologie verdrahtet werden. Die folgende Abbildung zeigt einen FDDI-Ring, der aus Dual-Attached Stations (DAS) besteht. Dies ist eine echte Ringtopologie. FDDI-Netzwerke können auch als hierarchische Sterntopologie verdrahtet werden, verhalten sich aber dennoch wie eine Ringtopologie.

Asynchroner Übertragungsmodus (ATM)

ATM ( Asynchronous Transfer Mode , nicht zu verwechseln mit Geldautomaten) kam Anfang der 1990er Jahre auf. ATM wurde als Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsprotokoll entwickelt, das nicht an eine bestimmte LAN-Topologie gebunden ist. Es nutzt eine Hochgeschwindigkeits-Zellenvermittlungstechnologie, die sowohl Daten als auch Echtzeit-Sprache und -Video verarbeiten kann. Das ATM-Protokoll zerlegt die übertragenen Daten in 48-Byte-Zellen, die mit einem 5-Byte-Header kombiniert werden. ATM unterstützt sehr hohe Geschwindigkeiten, da es hardware- und nicht softwarebasiert implementiert wird und mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s eingesetzt wird.

Abschluss

Um kostspielige Netzwerkausfälle zu vermeiden, müssen Ihre Anwendungsanforderungen mit den entsprechenden Kabeleigenschaften abgestimmt werden. Die Wahl des richtigen Kabels kann über Erfolg oder Misserfolg des Systems entscheiden. Beachten Sie die oben genannten Tipps bei der Auswahl der Verkabelung für Ihr Netzwerksystem. Sie können Ihnen helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

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