Aufgabe 1
Beschreiben Sie den primären, sekundären und tertiären Bereich der strukturierten Verkabelung für Netzwerke.
1. Primärbereich (Backbone)
- Der Primärbereich ist die Verkabelung der Gebäude eines Standortes untereinander und wird auch als Campusverkabelung oder Geländeverkabelung bezeichnet.
- Er besteht in der Regel aus Glasfaserkabeln, die eine hohe Bandbreite und Reichweite bieten.
- Der Primärbereich umfasst das Kabel von dem Standortverteiler zu einem Gebäudeverteiler, die Gebäudeverteiler und die Kabel zwischen den Gebäudeverteilern.
2. Sekundärbereich (Etagenverteilung)
- Der Sekundärbereich ist die vertikale Stockwerkverkabelung, also die Verkabelung der Stockwerke eines Gebäudes untereinander, und wird auch als Steigbereichverkabelung oder Gebäudeverkabelung bezeichnet.
- Er besteht in der Regel aus Kupferkabeln (z. B. Cat.5e, Cat.6, Cat.7) oder Glasfaserkabeln.
- Der Sekundärbereich umfasst die Kabel von dem Gebäudeverteiler zu den Stockwerkverteilern.
3. Tertiärbereich (Anschlussbereich)
- Der Tertiärbereich verbindet die Netzwerkgeräte (z. B. Computer, Server, Drucker) mit den Verteilerschränken.
- Er besteht in der Regel aus Patchkabeln, die eine kurze Verbindung zwischen den Netzwerkgeräten und den Patchpanels in den Verteilerschränken herstellen.
- Der Tertiärbereich kann auch aus horizontalen Verkabelungssystemen wie Cat.5e, Cat.6 oder Cat.7 bestehen, die an Wanddosen montiert werden.
Aufgabe 2
Welche Kabeltypen werden für eine Netzwerkinfrastruktur benötigt? Beschreiben Sie diese kurz.
1. Kupferkabel:
- Kupferkabel sind die am häufigsten verwendeten Kabel in Netzwerken.
- Sie sind kostengünstig, einfach zu installieren und bieten eine gute Leistung für kurze bis mittlere Entfernungen.
- Es gibt verschiedene Arten von Kupferkabeln, die sich in ihrer Kategorie (z. B. Cat.5e, Cat.6, Cat.7) und ihrer Abschirmung (z. B. UTP, STP) unterscheiden.
- Die Kategorie und die Abschirmung eines Kupferkabels bestimmen seine maximale Übertragungsrate und Reichweite.
2. Glasfaserkabel:
- Glasfaserkabel bieten eine höhere Bandbreite und Reichweite als Kupferkabel.
- Sie sind ideal für lange Distanzen und Anwendungen, die eine hohe Datenübertragungsrate erfordern.
- Glasfaserkabel sind teurer als Kupferkabel.
- Es gibt zwei Arten von Glasfaserkabeln: Singlemode-Fasern und Multimode-Fasern.
- Singlemode-Fasern bieten eine höhere Reichweite, während Multimode-Fasern einfacher zu installieren sind.
3. Koaxialkabel:
- Koaxialkabel wurden früher häufig in Netzwerken verwendet, werden aber heute meist durch Kupfer- oder Glasfaserkabel ersetzt.
- Sie werden noch in einigen Anwendungen verwendet, z. B. für Kabelfernsehen und analoge Telefonverbindungen.
- Koaxialkabel bieten oft eine geringere Bandbreite als Kupfer- oder Glasfaserkabel.
4. Patchkabel:
- Patchkabel sind kurze Kabel, die verwendet werden, um Geräte direkt miteinander zu verbinden oder sie an Patchpanels in Verteilerschränken anzuschließen.
- Sie sind in der Regel aus Kupfer oder Glasfaser und in verschiedenen Längen erhältlich.
Aufgabe 3
Stellen Sie tabellarisch Kupferkabel einem Lichtwellenleiter gegenüber.
| Eigenschaft | Kupferkabel | Lichtwellenleiter |
|---|---|---|
| Übertragungsmedium | Elektrizität | Licht |
| Geschwindigkeit | Bis zu 10 Gbit/s (Cat.6a) | Bis zu 400 Gbit/s (Singlemode) |
| Reichweite | Bis zu 100 Meter (Cat.6a) | Bis zu mehreren Kilometern (Singlemode) |
| Dämpfung | Nimmt mit der Länge zu | Geringere Dämpfung über lange Distanzen |
| Störanfälligkeit | Anfälliger für elektromagnetische Interferenzen (EMI) | Weniger anfällig für EMI |
| Kosten | Kostengünstiger | Teurer |
| Installation | Einfacher zu installieren | Erfordert spezielles Fachwissen |
| Gewicht | Schwerer | Leichter |
| Größe | Dicker | Dünner |
| Anwendungen | Ethernet, Telefon, Video | High-Speed-Netzwerke, Telekommunikation |
Aufgabe 4
Was gilt es bei der Herstellung von Netzwerken hinsichtlich der Verkabelung zu beachten?
1. Planung:
- Anforderungen des Netzwerks: Vor der Installation der Verkabelung müssen die Anforderungen des Netzwerks genau definiert werden. Dazu gehören die Anzahl der Geräte, die Art der Geräte, die benötigte Bandbreite und die zukünftige Skalierbarkeit des Netzwerks.
- Netzwerktopologie: Die Netzwerktopologie definiert die Art und Weise, wie die Geräte miteinander verbunden werden. Es gibt verschiedene Topologien, z. B. Stern, Bus und Ring. Die Wahl der richtigen Topologie hängt von den Anforderungen des Netzwerks ab.
- Verkabelungsplan: Auf der Grundlage der Anforderungen des Netzwerks und der gewählten Topologie muss ein Verkabelungsplan erstellt werden. Der Verkabelungsplan sollte den Standort der Geräte, die Länge der Kabel und die Art der zu verwendenden Kabel enthalten.
2. Kabelauswahl:
- Kabeltyp: Die Wahl des richtigen Kabeltyps ist entscheidend für die Leistung des Netzwerks. Kupferkabel und Lichtwellenleiter sind die beiden Haupttypen von Netzwerkkabeln. Kupferkabel sind kostengünstig und einfach zu installieren, bieten aber eine geringere Bandbreite und Reichweite als Lichtwellenleiter. Lichtwellenleiter bieten eine höhere Bandbreite und Reichweite, sind aber teurer und erfordern spezielles Fachwissen für die Installation.
- Kabelkategorie: Kupferkabel und Lichtwellenleiter werden in verschiedenen Kategorien angeboten, die ihre maximale Übertragungsrate und Reichweite bestimmen. Je höher die Kategorie, desto höher die Übertragungsrate und Reichweite des Kabels.
- Kabellänge: Die Länge der Kabel kann die Leistung des Netzwerks beeinträchtigen. Kupferkabel verlieren mit zunehmender Länge an Leistung. Lichtwellenleiter sind weniger anfällig für Dämpfung über lange Distanzen.
3. Installation:
- Kabelstandards: Die Kabel müssen gemäß den geltenden Kabelstandards installiert werden. Dies stellt sicher, dass die Kabel die erforderliche Leistung und Zuverlässigkeit bieten.
- Kabelführung: Die Kabel müssen ordnungsgemäß geführt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Kabel sollten nicht geknickt, gequetscht oder an scharfen Kanten vorbeigeführt werden.
4. Dokumentation:
- Verkabelungsplan: Der Verkabelungsplan muss aktualisiert werden, um die tatsächliche Installation widerzuspiegeln.
- Dokumentation der Kabel: Die Dokumentation der Kabel sollte die Art, Kategorie, Länge und den Standort jedes Kabels enthalten.
Lösung:
Aufgabe 1
Die strukturierte Verkabelung ist ein standardisierter Ansatz für die Gestaltung und Installation von Verkabelungssystemen in Gebäuden, um eine effiziente, flexible und zukunftssichere Netzwerkinfrastruktur zu gewährleisten.
Primärer Bereich:
- Der primäre Bereich ist die zentrale Verkabelungsbasis, die sich im Hauptverteilerraum (Hauptverteiler oder Main Distribution Area, MDA) befindet.
- Hier laufen alle Backbone-Verbindungen aus verschiedenen Bereichen des Gebäudes zusammen. Diese Verbindungen können Glasfaser- oder Kupferkabel sein und dienen der Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen den Hauptverteilerräumen und anderen wichtigen Punkten im Gebäude oder Campus.
- Der primäre Bereich ist strategisch platziert, um eine optimale Konnektivität zu gewährleisten und eine einfache Erweiterung oder Aktualisierung des Netzwerks zu ermöglichen.
Sekundärer Bereich:
- Der sekundäre Bereich wird auch als Horizontalverkabelung bezeichnet und erstreckt sich von den Verteilerräumen (Distribution Areas) zu den Endgeräten in einem bestimmten Bereich oder Stockwerk des Gebäudes.
- Hier werden die Verbindungen zu den einzelnen Arbeitsplatzdosen, Telefonen, Access Points und anderen Endgeräten hergestellt.
- Die sekundäre Verkabelung besteht typischerweise aus horizontalen Kabeln, die von Verteilerräumen zu den Anschlussdosen in den Büros oder Arbeitsbereichen verlaufen.
Tertiärer Bereich:
- Der tertiäre Bereich ist der letzte Abschnitt der strukturierten Verkabelung und umfasst die Verkabelung, die direkt mit den Endgeräten verbunden ist.
- Hierzu gehören Patchkabel, die von den Anschlussdosen zu den Endgeräten wie Computern, Druckern und IP-Telefonen führen.
- Der tertiäre Bereich ist flexibel und ermöglicht einfache Änderungen oder Aktualisierungen auf Benutzerebene ohne Beeinträchtigung der primären oder sekundären Verkabelung.
Aufgabe 2
Twisted-Pair-Kabel (Verdrillte Paare):
- Unshielded Twisted Pair (UTP): UTP-Kabel sind die am häufigsten verwendeten Kabel für Ethernet-Verbindungen. Sie enthalten mehrere verdrillte Drahtpaare und sind in verschiedenen Kategorien (z.B. Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7) erhältlich, wobei jede Kategorie verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten unterstützt.
- Shielded Twisted Pair (STP): Im Gegensatz zu UTP-Kabeln haben STP-Kabel eine zusätzliche Schirmung, die dazu dient, elektromagnetische Interferenzen (EMI) zu reduzieren. Sie bieten eine verbesserte Abschirmung gegen Störungen und sind in Umgebungen mit potenziell hoher elektromagnetischer Störung, wie z.B. industriellen Anwendungen, nützlich.
Koaxialkabel:
Koaxialkabel werden weniger häufig in modernen Netzwerkinfrastrukturen eingesetzt, sind jedoch für bestimmte Anwendungen wie Sat- oder Kabelfernsehen und ältere Netzwerktechnologien relevant. Sie haben einen zentralen Draht, der von einer isolierenden Schicht und einem leitenden Schirm umgeben ist.
Glasfaserkabel:
- Single-Mode-Faseroptikkabel (SMF): Single-Mode-Glasfaserkabel werden für große Entfernungen und hohe Bandbreiten eingesetzt. Sie ermöglichen die Übertragung von Daten über eine einzige Lichtwelle und werden oft in Unternehmensnetzwerken und Telekommunikationsinfrastrukturen verwendet.
- Multimode-Faseroptikkabel (MMF): Multimode-Glasfaserkabel sind für kürzere Strecken konzipiert und unterstützen mehrere Lichtmoden. Sie werden häufig in Rechenzentren und Campus-Netzwerken eingesetzt.
Kabel nach Art der Verlegung:
- Verlegekabel: Kabel oft als Meterware zum Verlegen von einem Patchfeld zu einer Anschlussdose oder einem weiteren Patchfeld. Die Verlegekabel haben in einer Ader i.d.R. keine einzelnen Litzen, sondern massive Kupfer-Leitungen, die daher auch das Auflegen auf Dose oder Patchfeld vereinfachen.
- Patchkabel: Kurze, flexible Kabel, die für die direkte Verbindung von Endgeräten zu Anschlussdosen oder Switch-Ports verwendet werden. Sie sind oft mit RJ-45-Steckern für Ethernet-Verbindungen ausgestattet.
Aufgabe 3
Hier ist eine tabellarische Gegenüberstellung von Kupferkabeln (UTP) und Lichtwellenleitern (Glasfaser) in Bezug auf einige wichtige Eigenschaften:
| Eigenschaft | Kupferkabel (UTP) | Lichtwellenleiter (Glasfaser) |
|---|---|---|
| Übertragungsmedium | Elektrische Signale (Elektronenfluss) | Lichtsignale (Photonen) |
| Elektromagnetische Störungen | Anfällig für elektromagnetische Interferenzen (EMI) | Immun gegenüber elektromagnetischen Störungen |
| Distanzen | Begrenzte Distanzen (abhängig von der Kategorie) | Große Distanzen ohne signifikante Signalverluste |
| Bandbreite | Begrenzte Bandbreite im Vergleich zu Glasfaser | Hohe Bandbreite, unterstützt hohe Übertragungsraten |
| Sicherheit | Anfälliger für Abhören und Abgreifen von Signalen | Schwieriger abzuhören, da Licht nicht leicht abzufangen ist |
| Biegsamkeit | verhältnismäßig gut biegsam | Kurven-Radien müssen eingehalten werden, da sonst der LWL bricht |
| Installation | Einfach zu installieren und zu handhaben | Erfordert spezielle Kenntnisse, aufwändigere Installation |
| Kosten | In der Regel kostengünstiger als Glasfaser | In der Regel teurer als Kupfer, aber Preise sinken |
| Anwendungen | Kurze bis mittlere Distanzen, typischerweise in Gebäuden | Lange Distanzen, High-Performance-Netzwerke, Rechenzentren |
Aufgabe 4
- Bedarfsanalyse: Identifizieren Sie die spezifischen Anforderungen des Netzwerks, einschließlich der benötigten Bandbreite, der Anzahl der Benutzer, der zukünftigen Erweiterungsmöglichkeiten und der Art der übertragenen Daten.
- Standortwahl für Verteilerräume: Wählen Sie strategisch günstige Standorte für Verteilerräume (Hauptverteilerraum, Verteilerräume auf den Etagen), um eine effiziente Verbindung zwischen den verschiedenen Bereichen des Gebäudes sicherzustellen.
- Kabeltyp und Kategorien: Wählen Sie den geeigneten Kabeltyp (z.B., UTP, STP, Glasfaser) basierend auf den Netzwerkanforderungen und Umgebungsbedingungen. Verwenden Sie die richtige Kategorie von Twisted-Pair-Kabeln (z.B., Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7) in Abhängigkeit von der benötigten Bandbreite und den zukünftigen Anforderungen.
- Lichtwellenleiter für spezielle Anwendungen: Wenn hohe Bandbreiten oder große Distanzen erforderlich sind, erwägen Sie den Einsatz von Glasfaserkabeln (Single-Mode oder Multimode).
- Sicherheitsüberlegungen: Implementieren Sie Sicherheitsmaßnahmen wie Zugangskontrollen zu Verteilerräumen, um unbefugten Zugriff zu verhindern. Schützen Sie Kabel vor äußeren Einflüssen, die die Signalintegrität beeinträchtigen können.
- Leistungsreserven: Planen Sie Kapazitätsreserven ein, um zukünftige Netzwerkanforderungen und Technologieupgrades zu berücksichtigen.
- Dokumentation: Führen Sie eine detaillierte Dokumentation der Netzwerkverkabelung, einschließlich Kabeltypen, Längen, Anschlüsse und Verbindungen.
- Qualitätsprüfung: Führen Sie umfassende Tests und Qualitätsprüfungen durch, um sicherzustellen, dass die Verkabelung den spezifizierten Anforderungen entspricht.