Dokumentation Geschichte des Schlosses

Geschichte des Schlosses

In diesem Absatz möchte ich eine geschichtliche Rückblende zum Planungsobjekt vorlegen, um auch den historischen Bereich dieses Projektes und die damit verbundenen Probleme zu erfassen. In groben Zügen hier ein Einblick in die Geschichte des Schlosses. Das Schloss wie es heute auf dem Deckblatt gezeigtem Foto steht, ist ein rekonstruiertes Bauwerk des eigentlichen Schloss Dilborn das i m Jahre 1363 erstmalig eine urkundliche E rwähnung findet. Von dem heutigen Schloss standen wie man vermutet, als erstes die beiden Türme des Schlosses rechts und links die vormals zur früheren Vorburg gehörten, die das e igentliche Schloss schützen sollte. Die beiden Türme wurden durch den Zwischenbau zum heutigen Bauwerk ergänzt. Im Jahre 1940 diente das Schloss als Lager für „weibliche Arbeitdienstpflichtige“ das durch den Reichsarbeitsdienst (R.A.D) in Dilborn eingerichtet wurde. Man geht davon aus das 1944 dieses Lager wegen Evakuierungsmaßnahmen aufgelöst wurde. Das Schloss soll dann bis Kriegsende, d.h. für den westlichen Niederrhein bis März 1945 als Lazarett für die näher r ückende Front und auch als Kriegsgefangenenlager gedient haben. Im Juni 1945 trafen die ersten Schwestern der Ordensgemeinschaft „Arme Dienstmägde Jesu Christi“ die ihr Mutterhaus in Dernbach hatten, im Schloss ein. Sie gründeten das noch heute bestehende Kinderheim St. Josef in Dilborn. Das nach und nach durch andere Bauwerke um das Schloss herum vergrößert wurde um der Nachfrage an unterkunftsbedürftigen Kindern gerecht zu werden.

Dokumentation Vorwort & Danksagung

Vorwort und Danksagung

Mit dieser vor ihnen liegenden Dokumentation soll erreicht werden, das dem Leser dieser Dokumentation ein Einblick in die von mir entworfene virtuell angefertigte strukturierte Verkabelung von Computersystemen ermöglicht und durch Erklärungen verständlich g emacht wird. Dabei geht es im ersten Teil darum eine Basis an Grundwissen zu schaffen, um die Aufgabenstellung dieses Projektes auch dem Laien verständlich zu machen und die j eweils möglichen Lösungen aus dieser Aufgabenstellung aufzuzeigen. Die technische Seite kann hier nur theoretisch abgedeckt werden, jedoch anhand der bildlichen Darstellung in den folgenden Dokumenten habe ich einiges an Technischem nach Art und Umfang auch möglich gemacht praktisch hervorzuheben. Es ist in dieser Dokumentation nicht möglich auf alle verschiedenen Topologien, Kabelarten, Normungen und Betriebssystem einzugehen, denn das würde für dieses Projekt den Rahmen sprengen und zudem würde die Dokumentation an Übersichtlichkeit verlieren. Die nächsten Zeilen möchte ich in diesem Vorwort nutzen um mich für die Unterstützung bei der Durchführung meines Netzwerkprojektes zu bedanken. So möchte ich mich hier als erstes bei der Firma Mewissen Consulting für die Nutzung eines sehr hilfreichen Planungsprogramms bedanken, durch das die theoretische Planung dieses Netzwerkes auch in visueller Form dargestellt werden konnte.

Auch für die Ratschläge, durch die einige Probleme geklärt werden konnten, möchte ich mich hiermit bedanken. Mein Dank richtet sich auch an das Architektenbüro Theo Linder für die Grundrisszeichnungen, die mir in digitaler Form zur Verfügung gestellt wurden. Sie machten eine anschließende Planung des Netzwerkes mit dem Planungsprogramm Elektropartner von der Firma Data Design Systems, das mir von der Fa. Mewissen Consulting zur Verfügung gestellt wurde, erheblich leichter. Hinzufügen möchte ich auch noch den Dankesgruß an die Fa. PHS Computer AG, die mich in den Ist-Zustand der in der Verwaltungsabteilung des Schloss Dilborn herrschte unterwiesen haben und durch die der Blick hinter die Kulissen der derzeitigen Verkabelung ermöglicht wurde.

Markus Eßer

Niederkrüchten, den 12. Dezember 2001

Dokumentation  Inhaltsverzeichnis  

1.  EINLEITUNG  1

2.  EINFÜHRUNG IN ALLGEM EINE NETZWERKGRUNDLAGEN  2

2.1.  NETZWERK-TOPOLOGIEN  2

2.1.1.  Bus.  2

2.1.2.  Ring  3

2.1.3.  Stern  3

2.2.  NETZWERKVERKABELUNG.  4

2.2.1.  Der Primärbereich  5

2.2.2.  Der Sekundärbereich  5

2.2.3.  Der Tertiärbereich  6

2.3.  ÜBERTRAGUNGSMEDIEN  7

2.3.1  Koaxialkabel  7

2.3.1.1.  Koaxialkabel und ihre Eigenschaften  7

2.3.2  Twisted-Pair-Kabel  8

2.3.2.1.  Arten von Twisted Pair Kabeln.  9

2.3.2.2.  Link-Klassen (link class)  10

2.3.2.3.  Kategorien.  10

2.3.3  Dämpfung (attenuation)  11

2.3.3.1  Nebensprechen (crosstalk)  12

2.3.3.2  Nahnebensprechdämpfung (Near End Crosstalk, NEXT)  12

2.3.3.3  Fernnebensprechdämpfung (far end crosstalk, FEXT)  12

2.3.3.4  ELFEXT (equal level far end Crosstalk)  13

2.3.3.4  ACR Dämpfungs-Nebensprech-Verhältnis  14

2.3.4  Lichtwellenleiter (LWL)  15

2.3.4.1.  Multimodefasern.  16

2.3.4.2.  Monomodefaser  17

2.3.4  2.1. Moden  18

2.3.4  2.2. Brechung (refraction)  18

2.3.4  2.3. Laufzeit (propagation delay)  18

2.3.4  2.4. Grenzwinkel (critical angle)  18

2.3.4  2.5. Reflexion (reflection)  19

2.3.4  2.6. Absorption (absorption)  19

2.3.4  2.7. Dispersion  20

2.4.  NETZWERKTYPEN  21

2.4.1.  Ethernet (IEEE 802.3)  21

2.4.1.1.  10Base-2.  22

2.4.1.2.  10 Base-5.  22

2.4.1.3.  10Base-T  22

2.4.1.4.  10Base-F  23

2.4.1.5.  10Base-FB.  23

2.4.1.6.  10Base-FL.  23

2.4.2.  Fast-Ethernet (100BaseX)  24

2.4.2.1.  100Base-FX  24

2.4.2.2.  100Base-SX  24

2.4.2.3.  100Base-TX  24

2.4.2.4.  100VG-AnyLAN  24

2.4.3.  Gigabit-Ethernet  25

2.4.3.1.  1000Base-Lx  25

Dokumentation  Inhaltsverzeichnis  

2.4.3.2.  1000Base-Sx  25

2.4.3.3.  1000Base-T  25

2.4.4  Token Ring  25

2.4.5  FDDI (fiber distributed data interface)  26

2.4.6  FOIRL  27

2.4.7  Backbone.  27

2.4.7.1.  Collapsed Backbone  27

2.4.7.2.  Distributed Backbone  28

2.4.8  ARCnet (attached resources computer network)  29

2.4.9  (ATM) Asynchroner Übertragungsmodus.  29

2.4.10  Drahtlose Netzwerke (Wireless LAN, WLAN)  31

2.4.10.1.  IEEE 802 Standard.  31

2.4.10.2.  IEEE 802.15  32

2.5.  OSI-REFERENZMODELL  34

2.5.1.  Aufbau.  34

2.5.2.  Funktionen des 7-Schichtenmodells.  35

2.6.  NETZWERKKOMPONENTEN  38

2.6.1.  Passive Netzwerkkomponenten.  38

2.6.1.1  Patchfeld ( patch panel (PP))  38

2.6.1.2  Telekommunikationsanschlussdose(telecommunicationoutlet  38

  (TO))  38

2.6.1.3  Hub  39

2.6.1.4  AUI (Access Unit Interface)  39

2.6.2.  Aktive Netzwerkkomponenten  40

2.6.2.1.  Bridge.  40

2.6.2.2.  Repeater  40

2.6.2.3.  Router.  40

2.6.2  3.1. Einzelprotokoll- Router.  41

2.6.2  3.2. Multiprotokoll-Router  41

2.6.2  3.3. Hybride Router (Bridging Router)  41

2.6.2.4.  Switch.  42

2.6.2.5.  Gateway  43

3.  NETZWERKPLANUNG  45

3.1.  VORBETRACHTUNG DER ANFORDERUNGEN  45

3.2.  SOLL / IST- BETRACHTUNG.  46

3.3.  FESTLEGUNG DER GROB- UND DER FEINZIELE  46

3.4.  TERMINPLANUNG.  46

3.5.  ZEITPLAN.  47

3.6.  PLANUNG DES NETZWERKES MIT DEM ELEKTROPARTNER VON  48

DATA  DESIGN SYSTEMS.  48

3.6.1.  Architekten Plan.  50

3.6.2.  Elektroplan.  55

3.6.3.  Automation.  58

3.7.  GRUNDSTRUKTUR DES GEPLANTEN NETZWERKES  60

3.7.1.  HP Small Business Variante  60

3.7.2.  3Com Business Variante.  61

3.8.  AUSWAHL DER HARDWARE-KOMPONENTEN  62

3.8.1.  Passive Komponenten  62

Dokumentation  Inhaltsverzeichnis  

3.8.2.  Aktive Komponenten.  64

4.  ABSCHLUSSBETRACHTUNG  65

5.  BEURTEILUNG  67

6.  EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG.  69

7.  LITERATURVERZEICHNIS.  70

B  ücher  70

Kataloge   70

Internetseiten.   70

Herstellerseiten.   70

8.  GLOSSAR  71

9.  ANLAGE  75

Dokumentation Einleitung

1.

Diese Dokumentation ist entstanden bei der Planung eines strukturierten Netzwerkes im Jahre 2001 in Brüggen am Niederrhein. Diese Planung wurde im Rahmen einer Projektarbeit, die durch die Rheinische Akademie Köln in Auftrag gegeben wurde, von mir ausgeführt. Das Planungsobjekt ist das Schloss Dilborn in Brüggen am Niederrhein. Dass ich ein Projekt im Bereich Netzwerktechnik bearbeiten wollte, stand für mich persönlich schon von Anfang an fest. Es war mein selbst gesetztes Ziel, als ich zum ersten mal von der durchzuführenden Projektarbeit hörte.

Ich hatte zwar am Anfang noch nicht das Grundwissen und die praktischen Erkenntnisse, die man für ein solch technisch hochversiertes Projekt benötigt, jedoch hatte ich und habe auch jetzt noch das Interesse und die wohl notwendige Begeisterung für diesen Themenbereich. Am Anfang gestaltete sich jedoch alles sehr schwierig, die ursprüngliche Firma mit der ich das Projekt bearbeiten wollte ließ mich mehr oder minder gesagt mit meinem Vorhaben, das bereits abgesprochen war kurzerhand im regen stehen.

Ich begann das Projekt alleine zu bearbeiten. Als ich mich dann nach Netzwerkkomponenten und ihrem Preisen erkundigte, sprach ich mit der Firma Mewissen Consulting oder besser gesagt mit dem Chef dieser Firma Herrn Peter Mewissen, der mich zu einem Gespräch in seine Firma einlud.

Er bot mir an das Projekt mit seiner und mit der Hilfe eines Netzwerkplanungsprogramms mit der Bezeichnung Elektropartner von Data Design Systems, zu unterstützen.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2. Einführung in allgemeine Netzwerkgrundlagen

Es ist sehr wichtig, das man bevor man sich mit der Planung eines strukturierten Netzwerkes befasst, sich einige allgemeine Grundlagen anzueignen, um grundlegende Begriffe einordnen zu können und sicher zu handhaben. In diesem Kapitel sind die grundlegende Informationen über Netzwerke in Kurzform beschrieben, die notwendig sind um die projektierte A ufgabe nachvollziehen zu können, sowie die Vor- und Nachteile einer Netzwerkstruktur zu erkennen. Die nachfolgenden Unterkapitel sollen diese grundlegenden Informationen verdeutlichen und anschaulicher machen.

2.1. Netzwerk-Topologien

Bei dem Begriff „Topologie“ handelt es sich um den Standardbegriff für den rein physikalischen Aufbau eines Netzwerkes. Die Topologie macht eine Aussage über die Art der Verkabelung und der zu verwendenden Netzwerkkomponenten. Die im folgenden erläuterten Topologien sind die Grundtopologien, auf die andere wiederum aufbauen.

2.1.1. Bus

Bei einer Netzwerktopologie vom Typ „Bus“ liegen alle Geräte an einem gemeinsamen Übertragungsmedium, das auch als „Strang“ bezeichnet wird. Dieser Strang ist an den Enden mit Abschlusswiderständen abgeschlossen um Reflexionen zu unterdrücken. Beim Bus spricht man also von einer linearen Verbindung der zu verbindenden Geräte.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.1.2. Ring

Bei der Netzwerktopologie „Ring“ sind alle angeschlossenen Stationen in einem geschlossenem Ring integriert. Bei dieser Topologie gibt es im Gegensatz zum „Bus“, keine abgeschlossenen Enden. Ring Topologien sind z.b. der Token Ring und die FDDI Verkabelung. Das Zugriffsverfahren ist Token-Passing.

2.1.3. Stern

In der mittlerweile weitverbreiteten Netzwerktopologie „Stern“ werden die Geräte über eine zentrale Netzwerkkomponente (z.b. Hub) miteinander verbunden.

Es gilt Vor- und Nachteile der einzelnen Grundtopologien abzuwägen und eventuell durch Einsatz einer Hybridkombination (Verzweigung von zwei Grundtopologien) z.b. einer Bus-Stern-Topologie die nachteiligen Effekte einer Grundtopologie zu kompensieren.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.2. Netzwerkverkabelung

Die Netzverkabelung bildet die physikalische Basis für die Verbindung von Netzwerkgeräten. Die Netzwerkverkabelung wird durch Übertragungsmedien realisiert, die elektrisch leitend sein können um elektrische Signale zu übertragen, oder die lichtleitend sein können um Lichtsignale zu übertragen. Früher war es häufig der Fall, dass innerhalb eines Unternehmens mehrere Vernetzungskonzepte mit unterschiedlichen Kabelarten und unterschiedlichen Datensteckern verwendet wurden. Durch die herstellereigenen Verkabelungen konnten andere Netztopologien und Dienste gar nicht oder nur mit hohem technischen Aufwand realisiert werden. Diese unflexiblen dienst- und herstellerabhängigen Verkabelungsstrukturen wurden erst durch die Entwicklung flexibler anwendungsneutraler Verkabelungen abgelöst.

Strukturierte Verkabelung

Die strukturierte Verkabelung bildet eine einheitliche Struktur, die in den Verkabelungs-standards festgeschrieben ist. Man spricht daher heute von der strukturierten, dienstneutralen Verkabelung. Diese Entwicklung ist zurückzuführen auf den Wandel in den Anforderungsprofilen der Firmen, die da wären:

Ø Möglichkeit zum strukturierten Aufbau eines Netzes,

Ø Möglichkeit zur redundanten Auslegung zur Steigerung der Ausfallsicherheit, Ø Möglichkeit zu Erweiterung des bestehenden Netzes, Ø Möglichkeit zur Reduzierung des Administrativen und Wartungsaufwand, Ø Integrationsmöglichkeit der verschiedenen Dienste.

Die strukturierte Verkabelung wird in drei Bereiche aufgeteilt. Die wie folgt aufgeteilt sind: Ø Primärbereich < Geländebereich Bereich 1 > Ø Sekundärbereich < Gebäudebereich Bereich 2 > Ø Tertiärbereich < Etagenbereich Bereich 3 >

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

Die unten gezeigte bildliche Darstellung, soll die soeben genannten Bereiche so wie die Übergabepunkte zwischen diesen Bereichen veranschaulichen.

2.2.1. Der Primärbereich

Der Primärbereich befasst sich mit der Geländeverkabelung. Gebäude, die sich zum Beispiel auf einem Firmengelände befinden, werden in diesem Bereich miteinander verbunden. Aus diesem Grund wird der Primärbereich auch Geländeverkabelung genannt, weil dieser Bereich sich auf das Gelände erstreckt, auf dem die zu verbindenden Gebäude stehen. Im Primärbereich werden in aller Regel Lichtwellenleiter in Monomode- und Multimodefasern eingesetzt, da diese Verbindung immer noch die höchste Bandbreite und die niedrigsten Störeinflüsse ermöglicht. Für diesen Bereich wird häufig d ie Topologie doppelter Ring (z.B. FDDI) benutzt um eine erhöhte Sicherheit zu gewährleisten. Im Primärbereich sollte am Kabel nicht gespart werden, denn welche Datenmenge in einiger Zeit auf einen z ukommt bleibt offen und so sollte nach oben hin keine zu engen Grenze gesetzt sein.

2.2.2. Der Sekundärbereich

Der Sekundärbereich befasst sich mit der Gebäudeverkabelung. Hierbei handelt es sich um den Steigleitungsbereich, der die auf den Etagen befindlichen Etagenverteiler und den Gebäudeverteiler miteinander verbindet. In den Verkabelungsstandards werden für eine universelle Verkabelung im Sekundärbereich entweder symmetrische Kupferkabel oder Lichtwellenleiter als Multimode- oder Monomodefaser vorgeschlagen.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.2.3. Der Tertiärbereich

Der Tertiärbereich befasst sich mit der Etagenverkabelung. Im Tertiärbereich werden die Etagenverteiler mit den jeweiligen Anschlussdosen auf den Etagen verbunden, die dann wiederum mit den dortigen Arbeitsplätzen verbunden werden. In den Verkabelungsstandards wird eine Verkabelung in Sterntopologie und als Übertragungsmedium vorrangig das STP-Kabel der Kategorie 6 vorgeschlagen, vorrangig wird aber immer noch die Kategorie 5 verwendet. Im Tertiärbereich wird üblicherweise ein Patchfeld installiert, das als Übergabepunkt auf der Etage dient und jeweilige spätere Änderungen über das Patchfeld und dem auf der Etage installierten Netzwerkgerät wie z.b. Switch oder Hub ermöglicht.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.3. Übertragungsmedien

2.3.1 Koaxialkabel

Koaxialkabel stellten lange Zeit die häufigste Form der Netzwerkverkabelung dar. Sie finden neben dem Einsatz in der Vernetzung auch Anwendung im Bereich der Funk- und Fernsehtechnik. Auf dem Gebiet der Netzwerktechnik trifft man in Busnetzen und im ARCnet auf Koaxialkabel. Sie sind preislich relativ günstig und wenig anfällig für Störstrahlungen. Die maximale Datenübertragungsrate beträgt 10 MBit/s. Andere Bezeichnungen für das Koaxialkabel sind Koaxkabel oder einfach auch Kupferkabel. Der Innenleiter des Kabels besteht aus Kupfer und wird von einer Isolierschicht dem sogenannten „Dielektrium“ umgeben. Dieser Kern wird entweder als Draht oder als Litze ausgeführt. Ein Koaxialkabel kann analoge sinusförmige Wechselstromsignale unterschiedlicher Frequenzen übertragen. Mit dieser Eigenschaft werden mittels elektrischer Impulse Daten gesendet oder empfangen. Als Abschirmung liegt um das Dielektrium ein Geflecht aus Draht. Sie schützt vor elektrischen oder magnetischen Störungen wie Rauschen oder Übersprechen. Zum Schutz gegen äußere Einflüsse werden die Kabel außen mit einer Schicht aus Kunststoff ummantelt. Koaxialkabel gibt es in verschiedenen Ausführungen für verschiedene Einsatzgebiete. Sie unterscheiden sich vor allem durch ihre elektrischen Eigenschaften.

2.3.1.1. Koaxialkabel und ihre Eigenschaften

Wie bereits erwähnt besitzen die in der Tabelle genannten Kabeltypen verschiedene elektrische Eigenschaften, somit gibt es z.b. bei jedem Kabel eine zulässig maximale Frequenz. Je höher diese zulässig maximale Frequenz ist, desto mehr Informationen können in einer S ekunde übertragen werden. Ein Maß für diese Eigenschaft ist die Bandbreite und stellt damit ein besonderes Kriterium für die Auswahl eines geeigneten Übertragungsmediums dar.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.3.2 Twisted-Pair-Kabel

Beim Twisted Pair Kabel handelt es sich um ein so genanntes symmetrisches Kupferkabel, das aus zwei Adern besteht, die gegeneinander verdrillt sind. Die Leiter bestehen aus Kupfer-Leitern und einer Isolierung, die diese Leiter umgibt. Im Gegensatz zu unsymmetrischen Kabeln, wie Koaxialkabel, arbeiten die symmetrischen Kabel bezugspotentialfrei. Der Vorteil dieses Aufbaus besteht d arin, dass durch die Leitungsverseilung Einstreuungen durch Störsignale auf beiden Leitungen in gleicher Stärke auftreten. Ein symmetrisches Kabelsystem ist durch seine Symmetrie theoretisch unempfindlich gegenüber Störungen, da eingestreute Störungen ausgeglichen werden und der Empfänger nur die Störsignaldifferenz eines Leitungspaares empfängt. Ein gleichförmiger, symmetrischer Aufbau mit geringen Toleranzen bei Wellenwiderstand, Induktivitäten und Kapazitäten gewährleistet eine hohe Längshomogenität. Die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit wird Schlagzahl genannt. Folgende aufgeführte Grundtypen sind definiert.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.3.2.1. Arten von Twisted Pair Kabeln

Twisted Pair Kabel gibt es in folgenden unten dargestellten Ausführungen.

Dokumentation Allgemeine Netzwerkgrundlagen

2.3.2.2. Link-Klassen (link class)

Alle Verkabelungsstandards und Standardentwürfe, ISO /IEC 11801, EIA /TIA 568 und EN

50173, benutzen Klassifizierungssysteme für die Spezifizierung der Übertragungsstrecke.

Man spricht für die Ende-zu-Ende Verbindungen von den Link-Klassen. ISO/IEC 11801

kennt die Klassen A, B, C und D. Darüber hinaus wurde von DIN der Entwurf 44312-5 für

die zwei neuen Link-Klassen E und F im ISO/IEC zur Diskussion vorgeschlagen. Eine Link-

Klasse spezifiziert das Übertragungsverhalten für die komplette Übertragungstrecke bis hin

zur Telekommunikationsanschlussdose.

2.3.2.3. Kategorien

Nach der Electronic Industries Association (EIA/TIA) werden Kabel in Kategorien eingeteilt.

Anhand dieser Kategorien ist die Leistungsfähigkeit eines Kabel erkennbar.

Twisted-Pair-Kabel gibt es in sieben verschiedenen Kategorien (Cat):

Das Twisted Pair Kabel der Kategorie 5 wird am häufigsten verwendet mit einer Über-

tragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s und einer Übertragungsfrequenz von bis zu 100

MHz gilt es als heutiger Standard. Die Steckverbindungen werden RJ-45 Stecker genannt. Die

Vorteile von Twisted-Pair-Netzwerke liegen also in der geringen Fehleranfälligkeit und der

(relativ) hohen Geschwindigkeit.