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Twisted Pair - Ethernet

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Topologie / Verkabelung


10Base5 (10Mbit/s BASEband 500 (500)m/Segment)

Die ursprüngliche Ethernet-Spezifikation wird durch 10Base5 dargestellt, wobei die Verkabelung auf einem koaxialen Bus-Kabel mit einer Impedanz von 50 Ohm und einer maximal zulässigen Länge von 500m (Yellow Cable) beruht.

Sowohl 10Base5, als auch 10Base2 lassen lediglich einen Halbduplex-Betrieb zu, was durch die 2-Leiter-Technik (Selle + Schirm) bedingt wird. Alle Netzwerkteilnehmer werden dabei über externe Transceiver angeschlossen, die die Signale mit Hilfe von Vampir-Krallen direkt vom Bus-Kabel abgreifen, ohne Unterbrechungen durch Steckverbinder oder Ähnliches.

Die Daten werden getrennt nach Sende-, Empfangs- und Kollisionsinformation vom Transceiver auf einem 15-poligen D-SUB-Steckverbinder zur Verfügung gestellt. Jedes Endgerät wird über ein 8-adriges TP-Kabel (max. 50m länge) angeschlossen, wobei zwischen zwei beliebigen Stationen zwar Repeater liegen dürfen, davon jedoch maximal 4. Dabei sind jedoch nur „hintereinander“ liegende Repeater gemeint, was nicht mit der maximalen Anzahl verwechselt werden darf, denn bei der Realisierung von baumartigen Netzwerkstrukturen können durchaus eine Vielzahl von Repeatern Einsatz finden.

Die Vorteile ergeben sich aus den großen Segmentlängen und der hohen Anzahl möglicher Anbindungen pro Segment (max. 100), wobei dabei jedoch auf die Verwendung von relativ hochwertigen Kabeln ohne durch Steckverbinder verursachte Unterbrechungen geachtet werden muss.

Die Nachteile von 10Base5 sind die zusätzlich entstehenden Kosten durch externe Transreceiver und die Dicke und Unflexibilität des Yellow Cable, was wohl letztlich auch entscheidend zur Einführung von 10Base2 beigetragen hat.

10Base5

10Base2 (10Mbit/s BASEband 200 (185)m/Segment)

10Base2 ist auch unter den Bezeichnungen Cheapernet oder Thin-Ethernet bekannt, woraus deutlich wird, dass der Kostenaufwand und die Unhandlichkeit von 10Base5 umgangen werden sollen. Wie auch 10Base5 wird für 10Base2 ein Koax-Kabel mit 50 Ohm Impedanz eingesetzt, jedoch sind diese Kabel deutlich dünner und flexibler als die von 10Base5.

10Base2 ist jedoch deutlich beschränkter, da die Transceiver bereits auf den Netzwerkkarten integriert sind und somit der Bus bis an jeden Arbeitsplatz geführt werden muss. Dort wird er mittels BNC-T-Stücke an die jeweiligen Rechner angeschlossen. Da die Kabel eine höhere Dämpfung haben, und die Anzahl an Steckverbindern teilweise sehr hoch ist, sind die einzelnen Segmente auf max. 185m beschränkt und erlauben maximal 30 Anbindungen.
Gleich bleibt jedoch die Anzahl erlaubter Repeater, denn wie bei 10Base5 dürfen auch bei 10Base2 maximal 4 Repeater zwischen 2 Stationen liegen.

Ein großes Manko bleibt bei Ethernet und der physikalischen Bus-Topologie jedoch das Problem, dass das Unterbrechen einer Kabelverbindung, beispielsweise durch Abziehen eines Steckverbinders, alle an das Segment angeschlossenen Stationen vom Netzwerk abschneidet. Da die BNC-Steckverbinder für jedermann zugänglich sind, stellt dieser Umstand besonders bei 10Base2 ein großes Problem dar, von dem auch „unterbrechungsfreie“ Koax-Verkabelungssysteme nur bedingt Abhilfe schaffen.
Diesem Problem kann jedoch vorgebeugt werden, indem das Netzwerk mit Repeatern strukturiert wird, die eine solche Unterbrechung erkennen und das entsprechende Segment abtrennen (Partitionieren), um den Fehler auf einen Teil des Netzwerkes zu begrenzen. Einfache Kabeltester helfen dann bei der Ortung der Fehlerstelle, um die Schwierigkeiten dann innerhalb kürzester Zeit zu beheben.

10Base2

10BaseT (10Mbit/s BASEband Twisted Pair Kabel)

Um die physikalische von der logischen Topologie zu trennen, eignet sich die Definition von 10BaseT, bei dem ein Hub/Switch als zentraler Knotenpunkt dient, von dem sich die Kabelverbindungen Sternförmig zu den einzelnen Stationen ausbreiten.

Die Verkabelung erfolgt mit Hilfe von mindestens 2-paarigen Kabeln der Kategorie 3, welche eine Impedanz von 100 Ohm haben und in denen die Daten getrennt nach Sende- und Empfangsrichtung übertragen werden. Die Steckverbindungen bilden sich aus 8-poligen RJ45-Typen, in denen die Paare auf den Pins 1/2 und 3/6 aufgelegt sind. Die maximale Reichweites eines Segmentes, zwischen Hub und Endgerät, ist auf 100m begrenzt.

Der Ursprung von 10BaseT liegt in den USA, denn dort diente diese Topologie dazu, die Netzwerkfähigkeit der dort üblichen Telefonverdrahtungen herzustellen. In Deutschland wurden jedoch Stern-4er-Kabel verlegt, welche nicht der Kat. 3 entsprachen und daher entfiel dieser Vorteil.

Während bei 10Base5 und 10Base2, die Unterbrechung einer Steckverbindung den stillstand von mehreren Segmenten mit sich zieht, betrifft dies bei 10BaseT lediglich einen einzigen Arbeitsplatz.

10BaseT

100BaseT4 (100Mbit/s BASEband Twisted 4 Pairs)

Wie bei 10BaseT setzt auch die 100BaseT4 auf eine physikalische Sternstruktur, wobei hiermit die Ethernet-Übertragung mit 100Mbit/s spezifiziert wird. Auch hier finden Kabel der Kategorie 3 mit einer Impedanz von 100 Ohm und RJ45-Steckverbinder Einsatz. Trotz Einhaltung der Kategorie 3 – Bandbreite von 30 MHz, wir auf einer maximalen länge von 100 Metern, die zehnfache Übertragungsgeschwindigkeit von 100Mbit/s erzielt. Dies liegt sowohl an der Wahl einer anderen Signal-Kodierung, als auch daran, dass alle 4 Aderpaare genutzt werden, wobei für jede Datenrichtung jeweils 3 Paare gleichzeitig verwendet werden.

100BaseTX (100Mbit/s BASEband Twisted 2 Pairs)

100BaseTX ermöglicht, genau wie 100BaseT4, eine Datenübertragung mit 100Mbit/s, jedoch auf nur 2 Aderpaaren. Dabei kommen jedoch Kategorie 5 Komponenten zum Einsatz. So müssen sowohl die Verkabelung, als auch die RJ45-Wanddosen, Patchpanel usw. gemäß der Kategorie 5 für die Übertragungsfrequenz von 100MHz ausgelegt sein. Der Aufbau der Verkabelung entspricht der von 10BaseT oder auch von 100BaseT4:

  • Ein logischer Bus in physikalischem Stern-Aufbau
  • Eine Segmentlänge von maximal 100 Metern
  • RJ45 Steckverbinder

Für die TP-Verkabelungen ist eine Frequenz von 100MHz schon sehr Hoch und daher muss besonders auf die frequenzanbhängigen Größen der Dämpfung und des Nebensprechens (NEXT) geachtet werden. So genügt es nicht, sich auf die Verwendung von Kat.5 spezifizierte Komponenten zu stützen, viel mehr sollte auf die Qualität der Installation geachtet werden. Entdrillen die Kabel beim Auflegen in den Dosen oder am Patchpanel zu weit, kann es an diesen Stellen zu erhöhter Dämpfung und verstärktem Nebensprechen kommen. Um diesem entgegen zu wirken und einen sicheren Netzwerkbetrieb mit höchstmöglichem Datendurchsatz zu gewährleisten, sollte die Abnahme/Zertifizierung mit einem geeigneten Kabeltester, wie zum Beispiel dem Fluke DSP4000, erfolgen.

1000BaseT (1000Mbit/s BASEband Twistet Pairs)

Auch bei 1000BaseT ist die die maximale Länge der Kabel auf 100 m beschränkt, wobei hier auf Kat.5e-Verkabelungen geachtet werden muss. Es finden ebenfalls RJ45-Stecker Anwendung, diese müssen jedoch mindestens der Kategorie 5e (2002) entsprechen. 1000BaseT ermöglicht das Gigabit-Ethernet mit Geschwindigkeiten bis zu 1000Mbit/s. Ansonsten gleicht der Standard, dem der klassischen 10/100 Mbit/s-Ethernet-Technologie, letztlich auch, weil das Basisprinzip von 1000BaseT der 100BaseT-Technik entnommen wurde. Also arbeitet man auch hier mit vier Aderpaaren. Um Daten Vollduplex zu übertragen und das mit bis zu 1000 Mbit pro Sekunde, muss jedes Adernpaar in jede Richtung 250 Mbit/s übertragen.

1000BaseSX (1000Mbit/s BASEband Short Wavelength)

1000BaseSX ist ebenfalls eine Gigabit-Ethernet-Variante, wobei hier schon das S (Short Wavelength) im Namen dafür steht, dass man mit einem Laser mit kurzer Wellenlänge arbeitet. Je nach Glasfaserdurchmesser der Multimode-Fasern, werden bei einer Wellenlänge von 850nm in der Praxis Entfernungen von 275m (62,5µm) bzw. 500m (50µm) erreicht. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass es sich um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung handelt, welche im Vollduplex-Modus betrieben wird.

 
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