Daten

1
Datenübertragung und Netzwerke
2
Ablauf
3
Datenübertragung und Netzwerke

• OSI ISO 7 Schichtenmodell

4
OSI ISO 7- Schichtenmodell

• ISO (International Organization for
  Standardization)
• OSI (Open System Interconnection)
• Modell der Kommunikation und des Datenaustausches
• Schaffung offener Systeme, die Zusammenwirken
  unterschiedlicher Geräte von verschiedenen
  Herstellern garantieren

5
OSI ISO 7- Schichtenmodell
6
Bitübertragungsschicht (physical layer)

• physikalische Übertragung einzelner Bits als
  transparenter Bitstrom
• Festlegung von physikalisch-technischen
  Eigenschaften der Übertragungsmedien
• Geräte Repeater (Hubs), Kabel, Netzwerkkarte,
  Modem

7
Sicherungsschicht (data link layer)

• Fehlererkennung und Fehlerkorrektur
• Flusskontrolle
• Geräte Switches, Brücken und
• Netzwerkkarten mit Treibern

8
Vermittlungsschicht (network layer)

• Adressierung von Zielsystemen (Rechnern) über
  mehrere Teilstrecken
• Steuerung der Wegwahl (Routing)
• Geräte Router

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Transportschicht (transport layer)

• Datentransport zwischen den Endgeräten
• Erkennung und Behebung von Fehlern

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Sitzungsschicht (session layer)

• Auf- und Abbau von
• Kommunikationsverbindungen
• Synchronisation / Resynchronisation

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Darstellungsschicht (presentation layer)

• Datenkompression
• Umkodierung
• Datenverschlüsselung und
• -entschlüsselung

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Anwendungsschicht (application layer)

• Bietet Anwendungsprogrammen fertige
• Dienste, z.B. E-mail / Datei-Transfer
• Unterstützung der Kommunikation
• zwischen Anwendungsprozessen

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OSI ISO 7- Beispiel

• Versand eines Briefes
• Bitübertragungsschicht
• Beförderung des Briefes
• Sicherungsschicht
• Verwendung eines Postsackes
• Zielinformation auf dem Postsack
• Vermittlungsschicht
• Auswertung der Postleitzahl
• Anschrift für die Beförderung

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OSI ISO 7- Beispiel

• Versand eines Briefes
• Transportschicht
• Angabe der Anschrift
• Sitzungsschicht
• Angabe eines Bezuges im Brief
• Darstellungsschicht
• Übersetzung des Briefes
• Anwendungsschicht
• Inhalt des Briefes

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Datenübertragung und Netzwerke

• Übertragungsmedien

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Übersicht

• Allgemeines über Übertragungsmedien
• Arten der Übertragungs-Medien
• Twisted-Pair-Kabel
• Glasfaserkabel
• Drahtlose Verbindungen

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Allgemeines über Übertragungsmedien

• Übertragungsmedien sind Teil der
  Bitübertragungsschicht
• Auswahl - Kriterien
• Kosten
• Installationsanforderungen
• Bandbreite
• Dämpfung
• Elektromagnetische Beeinflussung

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Arten von Übertragungsmedien

• Twisted-Pair-Kabel
• Sind den für Telefonleitungen verwendeten Kabeln
  ähnlich
• Glasfaserkabel
• Bestehen aus einer Reihe von Lichtwellenleiter
  aus Glas oder Kunststoff
• Drahtlose Übertragung
• Hier werden Funkwellen bzw. Licht zur Übertragung
  von Daten verwendet
• Koaxialkabel
• Sind den Kabeln, die für die Verkabelung der
  Fernsehgeräte verwendet werden ähnlich

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Twisted-Pair-Kabel

• Vorherrschender Kabeltyp
• STP-Kabel
• Bestehen aus einem oder mehreren
  Twisted-Pair-Kabeln, die zur Abschirmung mit
  einem Schirmgeflecht umschlossen sind
• UTP-Kabel
• Sind Twisted-Pair-Kabel ohne umflochtene
  Abschirmung

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Twisted-Pair-Kabel STP (I)

• Besteht aus Übertragungsmedium und Abschirmung
• Eigenschaften
• Kosten niedriger als Glasfaser, jedoch teurer
  als Koaxialkabel
• Kapazität theoretisch 500 Mbit/s max. 155
  Mbit/s bei 100 Meter Kabel übliche
  Übertragungsraten zw. 4 und 16 Mbit/s
• Installation schwerer als UTP, da Ground nötig.

21
Twisted-Pair-Kabel UTP (I)

• Besteht aus Übertragungsmedium
• ohne Abschirmung
• Eigenschaften
• Kosten niedrig, da Massenproduktion (Telekom.)
• Kapazität übliche Übertragungsraten zw. 10 -100
  Mbit/s bei 100 Meter Kabeln Installation sehr
  einfach
• Elektromag. Interferenzsehr empfindlich

22
Standardisierte Kategorien
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Glasfaserkabel (I)

• Datenübertragung via Lichtwellen
• Typen
• Single-Mode Optical Fibers
• Größere Bandbreite, da Streuung geringer
• Signal wird über einen Laser auf das Medium
  übertragen
• Multimode Optical Fibers
• Geringere Übertragungsraten
• Installation preiswerter, da Kabel und LED
  billiger

24
Glasfaserkabel (II)

• Eigenschaften
• Kosten Glasfaser sowie Übertragungseinheiten
  (Dioden, Laser, etc.) sehr teuer
• Kapazität Datenraten von 100 Mbps 2 Gbps
  übliche Übertragungsraten zw. 100 Mbit/s über
  mehrere km
• Installation schwer
• Elektromagnetische Interferenz unempfindlich,
  abhörsicher

25
Vergleich I
26
Vergleich II
27
Drahtlose Medien WLAN (I)

• Situationen
• Verkabelung nur schwer oder gar nicht möglich
• (Ältere Gebäude, Gebäude, unter Denkmalschutz,
  etc.)
• Leute, die häufig ihre Arbeitsumgebung wechseln
• (Ärzte, die ihren Rundgang machen, Drahtlose
  Bestellung im Restaurant)
• Leute, die viel reisen
• (Angestellte, die viel Reisen und Zugriff auf
  Netwerkressourcen brauchen)

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Drahtlose Medien WLAN (II)

• Netzwerke, die ohne Verkabelung arbeiten
• Funkfrequenzen im Mikrowellenbereich oder mit
  Infrarotlicht
• Zwei Leistungsklassen bei Multicast- Broadcast
• Low Medium Speed mit bis zu 11 Mbit/s und
• High Speed mit über 11 bis zu 54 Mbit/s.

29
Drahtlose Medien WLAN (III)

• Drahtlose Netzwerke werden in Funkzellen
  eingeteilt
• Pico-Funkzellen
• Entfernung bis zu 110 m
• Verwendung Inhouse-Lösungen
• Mikro-Funkzellen
• Entfernung 100 m bis 2 km
• Verwendung Ballungsgebieten, Bahnhöfen,
  hügeligen und gebirgigen Gebieten
• Makro-Funkzellen
• Entfernung wenige bis hin zu 50 km
• Verwendung Mobilfunk

30
Datenübertragung und Netzwerke

• Sicherungsschicht (data link layer)

31
Fehlererkennungsverfahren

• Prüfbit (parity bit)
• CRC-Verfahren (cyclical redundancy check)

32
Synchronisationsverfahren

• Asynchronverfahren
• Synchronverfahren

33
Flusssteuerung

• Bestätigung für empfangene Pakete
• (Send and wait protocol)
• Flusssteuerung mit Fenstermechanismus
• (sliding window protocol)

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Datenübertragung und Netzwerke

• Vermittlungsschicht (network layer)

35
Vermittlungsschicht (network layer)

• Leitungsvermittlung (line switching)
• Einrichtung einer virtuellen Verbindung
• Paketvermittlung (packet switching)
• Jedes Paket wird einzeln geroutet

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Wegwahl (Routing)

• Bestimmung eines Pfades für Pakete vom Sender zum
  Empfänger
• Dynamische Protokolle
• Spezielle Heuristiken (Faustregeln)

37
Netzwerktopologien
Datenübertragung und Netzwerke
38
Netzwerktopologie

• 3 Arten
• Busnetz (Diffusionsnetzwerk)
• Ringnetz (Diffusionsnetzwerk)
• Sternnetz (Teilstreckennetzwerk)

39
Busnetz

• Alle Stationen sind an einem zentralen Bus
  
• ( Koaxialkabel) angeschlossen
• Passive Datenübertragung in beide Richtungen
• An beiden Enden des Kabels befinden sich
• Abschlusswiderstände (Reflexion der Signale)
• Nur ein Teilnehmer kann Daten senden oder
• empfangen

40
Busnetz

• Vorteile
• Leichte Erweiterbarkeit und Installation
• Ausfall einer Station hat keinen Einfluss auf die
  
• Betriebsfähigkeit des Netzes
• Geringe Leitungszahl (sehr preiswert)
• An- und Abklemmen im laufenden Betrieb möglich

41
Busnetz

• Nachteile
• Eine Beschädigung des Busses (z.B. Kabelbruch)
• kann komplette Teile des Netzes lahm legen
• Signale werden nicht regeneriert -gt Begrenzung
• nach Teilnehmer und geographischer Ausdehnung

42
Ringnetz

• Stationen sind über eine ringförmige Leitung
• verbunden
• Jede Station hat einen direkt verbundenen
• Vorgänger und Nachfolger
• Es wird immer nur in eine Richtung gesendet
• Jede Station regeneriert das Datenpaket

43
Ringnetz

• Vorteile
• Einfache Erweiterbarkeit
• Die aktive Übertragung ermöglicht eine große
• Netzausdehnung
• Leichte Fehlererkennung

44
Ringnetz

• Nachteile
• Bei Ausfall einer Station wird das gesamte Netz
• lahmgelegt (einfache Variante)
• Relativ lange Übertragungszeiten bei vielen
  Knoten
• Hinzufügen bzw. Abhängen einer Station legt das
• ganze Netzwerk still

45
Sternnetz

• Alle Stationen sind sternförmig um eine zentrale
• Vermittlungsstelle angeordnet
• Jegliche Kommunikation läuft über zentralen
  Knoten
• Dieser leitet die Daten entweder an alle
  Teilnehmer
• oder zur Zielstation

46
Sternnetz

• Vorteile
• Ausfall einer Station bzw. Kabelfehler haben
  keinen
• Einfluss auf die Betriebsfähigkeit des Netzes
• Einfache Vernetzung und Erweiterung
• Leichtes Auffinden von Störungen
• An- und Abklemmen im laufenden Betrieb möglich

47
Sternnetz

• Nachteile
• Abhängigkeit aller Stationen von der
  Funktions-fähigkeit und Belastung des
  Zentralknotens
• Kostenintensiv
• Bei Ausfall des zentralen Knotens ist das gesamte
  
• Netz lahmgelegt

48
Netzwerktopologie

• Mischformen
• Baumnetz
• Maschennetz

49
Baumnetz

• Hierarchische Verbindung der Stationen
• Kommunikation zwischen zwei Stationen erfolgt
• über den in der Hierarchie
• übergeordneten Knoten

50
Maschennetz

• Jede Station kann mit mehreren oder allen
  Stationen
• (vollständig vermaschtes Netz) verbunden sein
• Wegsuche ist relativ komplex, da für jede Meldung
• mehrere unterschiedlicheWege zur Zielstation
  existieren können

51
Entwicklungen
Datenübertragung und Netzwerke
52
Entwicklung

• Aktueller Markt
• Fast- und Gigabit-Ethernet
• Wireless-LAN
• Aktuelle Entwicklungen
• Lösungen
• Ausblick
• Markttrends

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Aktueller Markt

• Fast- und Gigabit-Ethernet
• Anbieter
• Produkte
• Preise
• Wireless-LAN
• Sicherheit
• Stromverbrauch
• Kompatibilität

54
Produkte

• PCMCIA-Netzwerkkarten
• 10/100 MBit unter 40
• D-Link, Surecom, 3Com
• Netzwerkkarten PCI
• 10/100 MBit um 10
• 1 GBit rund 100
• D-Link, Surecom, 3Com

55
Produkte

• Kabel
• 100 MBit/1000 MBit
• Rund 1 pro Meter
• Hubs
• 100 MBit rund 65
• 1000 MBit unter 250
• Ovis Link, Netgear, 3Com

56
WLAN Produkte

• Access Points
• 11 MBit Unter 200
• Netgear, 3Com, Siemens,D-Link, Nokia
• WLAN Karten
• 11 MBit PCMCIA 110
• 11 MBit USB 120
• 11 MBit PCI unter 60
• Netgear, 3Com, Elsa,D-Link, Nokia

57
less wire

• Stromverbrauch
• Bei WLAN sehr hoch
• Für Stromversorgung noch immer Kabel nötig
• Sicherheit
• Leichtes Abhören des Datenverkehrs
• Alle durch IEEE 802.11 vorgegebenen und
  implementierten Techniken, Funknetze gegen
  Zugriffe von außen abzusichern sind unsicher
• Kompatibilität
• Betriebssysteme und Hardware

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Entwicklung

• Kombination Fast- und Gigabit-Ethernet
• Integration von Breitband-Internetanschluss und
  WLAN im privat Bereich
• WLAN Lösungen für Firmenkunden
• Hotspots
• Universitäten, Flughäfen, Bahnhöfe
• Cafés, Innenstadt, Messen

59
Gigabit Ethernet

• Wird auch schon bei kleinen Abteilungen auf Grund
  der steigenden Datenmengen interessant.
• Verbindung vom Hub zumServer ist oft ein
  Flaschen-hals.
• Kompatibel zubestehendenKomponenten

Server
Hub
Client
Client
Client
Client
60
WLAN zu Hause

• Hohes Marktwachstum der Breitbandanbieter
• Weiterhin großes Potential
• Trend zum zweit bzw. dritt PC, Notebook, PDA
• Internet auf allen Geräten
• Connection sharing
• Teilen der Gebühren mit dem Nachbarn
• Gemeinsames nutzen der Geräte
• 2005 werden mehr Menschen mobil ins Internet
  gehen als über Festnetzanschlüsse

61
WLAN in Firmen

• Viele Mitarbeiter haben bereits jetzt Notebooks -
  WLAN ist Standardausrüstung
• Mitarbeiter wollen flexibel sein
• Zwischen Abteilungen
• Zwischen Niederlassungen
• Sicherheitsfaktor
• Verlust von Geräten
• Fortune 1000
• 2001 33 - drahtlose Kommunikationssysteme
• 2002 25

62
Errichtung von Hotspots

• Universitäten
• Zugang für alle Studenten und Mitarbeiter
• Wer ist auf der Uni?
• Prüfungen online
• Papier sparen
• Cafés
• Die Zeitung, die ich lesen möchte ist bestimmt
  nicht vergriffen
• 4000 US Starbucks Filialen erhalten Zugangspunkte

63
Errichtung von Hotspots

• Messen (Bsp. CeBit)
• Zahlungskräftiges, Publikum soll an neue
  Technologie gewöhnt werden
• Billiges, schnelles Errichten der Infrastruktur
  in großen Hallen
• Innenstädte
• Viele Zugangspunkte in belebten Ecken werden
  billige Alternative zu UMTS
• Noch keine passenden Abrechnungsformen
• Wechsel zwischen Zellen und Netzen

64
Ausblick

• Markttrends
• Analyse der Marktchancen
• Zukünftige Entwicklungen
• Standards
• Innovationen
• Was will der Konsument?
• Was ist MIR wichtig

65
Markttendenzen

• WLAN
• IP-Telefonie als Konkurrenz zu UMTS in
  Großstädten
• Wachstum im privaten Bereich
• Tendenzen im Geschäftsbereich
• Netzabdeckung - weltweit 100.000 Hotspots
• Umsatz 1999 92 Mio. 2001 260 Mio. 2006 3-4
  Mrd.

66
Entwicklungen

• Standards
• 802.11a arbeitet mit 5 GHz Frequenz und kann bis
  zu 54 MBit erreichen.Zwischenschritt mit 22 MBit
• 10 GB Ethernet bei Backbone für größere Netze
• Innovationen
• Brennstoffzellelange Betriebszeiten, schnelles
  aufladen
• Hybrid Geräte - sollen zwischen Netzen umschalten
  (WLAN-UMTS)
• Sicherheit - einfache Verwaltung für alle Medien

67
Was will der Kunde

• Im/ums Haus mobil sein
• Alle seine Geräte sollen miteinander kabellos,
  unkompliziert sprechen
• Sicherheit des Netzes (Firmen)
• Freiheit am Arbeitsplatz
• Weder beim Joggen oder Rad fahren Internet surfen
• Keine Telekonferenzen im Badzimmer

68
Netzwerke in der Praxis3 Fallbeispiele

• Michael HabaNetwork Consultant

69
Agenda

• Die Wahl der richtigen Netzwerk-Infrastruktur
  gemäß vorgegebenen Anforderungen (3
  Fallbeispiele)
• Mit Schwerpunkt auf Netzwerken basierend auf
• Kupfer-Verkabelung (Cu)
• Lichtwellenleiter-Verkabelung (LWL)
• Drahtlose Übertragung (Funk-LAN)

70
Beispiel 1 Bürogebäude
DG
2. OG
23m
1. OG
EG
71
Beispiel 1 Erläuterung

• Firma
• Dr. Hans-Peter Beckmann Partner Rechtsanwälte
• Standort
• Eigenes Bürogebäude mit 4 Etagen à 140m2
  angemietet
• Benutzer 50 (Angestellte und Mitarbeiter)
• Anforderungen
• Budgetierung Kostenseitig attraktive Lösung
• Bandbreite 10/100 Mbit/s Datenrate
• Anwendung Datei- und Druckerfreigabe für
  Mitarbeiter, E-Mail Korrespondenz,
  Kontakt-Datenbank

72
Beispiel 2 Büro-Hochhaus
DG
203m
. . .
1. OG
EG
73
Beispiel 2 Erläuterung

• Firma
• Neue Medien Kommunikations- Planungs- AG
• Standort
• Bürohochhaus, 203m hoch mit 45 Etagen à 760m2
• Benutzer 2.400 (Büromieter)
• Anforderungen
• Budgetierung nebensächlich (venture capital
  funding)
• Bandbreite 1000 Mbit/s Datenrate
• Anwendung Bereitstellung von verschiedensten
  elektronischen Diensten mit hohen
  Bandbreitenanforderungen
• Video on Demand (VOD)
• Voice over IP (VOIP), etc.

74
Lösung 3 Konferenz-Zentrum
EG
40m
75
Beispiel 3 Erläuterung

• Firma
• Internationale Seminar Konferenz
  Veranstaltungs- Ges.m.b.H.
• Standort
• Eigene Konferenz- und Seminarräume (einige 100m2)
• Benutzer 100 bis 200 (Seminarteilnehmer mit
  Notebooks ausgestattet)
• Anforderungen
• Budgetierung 20.000 EUR
• Bandbreite 1 bis 10 Mbit/s Datenrate
• Anwendung Teilnehmer sollen während des Seminars
  auf elektronische Unterlagen und
  Begleitmaterial zugreifen können

76
Lösung 1 Bürogebäude
DG
2. OG
Kupferverkabelung
23m
1. OG
EG
77
Lösung 2 Büro-Hochhaus
DG
203m
LWL-Verkabelung
. . .
1. OG
EG
78
Lösung 3 Konferenz-Zentrum
Funk-LAN
EG
40m
79
Prozessabläufe in der Praxis

• Kunden Akquisition
• Leads
• Empfehlungen
• Direkt-Vertrieb
• Erstgespräch
• Aufnahme der Anforderungen
• Ergründung der Absichten des Kunden
• Erstellen eines Konzepts gemäß Anforderungen
• Präsentation des Konzepts und Angebotslegung
• Folgegespräche ()
• Angebotszeichnung Umsetzung

80
Prozessabläufe in der Praxis (Forts.)

• Erstellen einer ganzheitlichen technischen
  Konzeption
• Analyse der Anforderungen (sanity-check)
• Strukturierung in Teilbereiche
• Passive Komponenten (Verkabelung, Stecker)
• Aktive Komponenten (Netzwerk-Endgeräte)
• Wahl der richtigen Komponenten nach
  Anforderungen, technischen Spezifikationen und
  veranschlagten Budget

81
Vielen Dank!