Koperdraad: wordt gebruikt in haast elke LAN

Transcriptie

1

2 Netwerk Medium Digitale transmissie kan verricht worden op verschillende manieren: Door het veranderen van het electrisch signaal (modulatie) wanneer het verloopt over een koperdraad Door het veranderen van de lichtsterkte (modulatie) wanneer het in een glasvezel wordt gestuurd Door het veranderen van de radiogolven (modulatie) wanneer het door de ruimte wordt gestuurd (draadloze communicatie)

3 Koperdraad: wordt gebruikt in haast elke LAN Optische vezel (glasvezel) is meest gebruikt in langere verbindingen, hoge bandbreedte, pointto-point transmissies gebruikelijk in LAN backbones en in WAN's Draadloze verbindingen maken de toestellen onafhankelijk van fysieke limiteringen en verhogen zodoende de verplaatsbaarheid.

4 Koperdraad

5 Koperdraad De electriciteit: een verhaal van Atomen en Electronen Protonen Deeltjes die een massa hebben gelijk aan een neutron, met een positieve electrische lading. Neutronen Deeltjes die een massa hebben gelijk aan een a proton, Maar geen electrische lading hebben Electronen Deeltjes met een verwaarloosbare massa maar die een negatieve lading hebben gelijk aan de sterkte van de positieve lading van een proton.

6 Koperdraad De scheikunde achter electriciteit: De Periodieke Tabel weglating van de laatste elementen (de Fr (87)-rij) alsook de Lanthanide en de Actinide- series

7 koper goud zilver

8 Drie belangrijke soorten in electrisch materiaal Isolator Geleider (conductor) Semigeleider (semiconductor) Moeilijke electrische stroming Gemakkelijke electrische stroming De electrische stroom kan gemakkelijk gecontroleerd worden plastiek, papier, rubber, droog hout, lucht, zuiver water en glas koper, zilver,goud, soldeersel, water met ionen, menselijk lichaam, koolstof, germanium, siliconen

9 Wat is Voltage? V = Electrische druk - gemeten in volts. H 2 O Hoge druk Lage druk Voltage is de hoeveelheid water dat je bezit Batterijen hebben een voltage Hoe groter de batterij, hoe groter de voltage

10 Een batterij in een electrisch circuit speelt dezelfde rol als een pomp in een watersysteem

11 Stroom Stroom (I) wordt gemeten in amperes (amps) Stroom is het aantal ladingen dat per seconde aan een punt van de weg voorbijgaat. Voorbeeld De stroom is de hoeveelheid water dat stroomt in het circuit Wanneer een circuit slecht functioneert of warm wordt is het omdat er teveel stroom is

12 Weerstand, Impedantie, Demping Weerstand is de eigenschap van een materiaal dat de elctronenbeweging tegengaat het wordt uitgedrukt in Ohms en uitgedrukt als R of de griekse letter omega (Ω) Voltage = Stroom maal Weerstand (V = I * R) Dit is gekend als de wet van Ohm Alle materialen hebben een weerstand De term impedantie wordt gebruikt om de gecombineerde weerstand in een circuit aan te duiden Weerstand en en impedantie veroorzaken een degeneratie van het signaal. Een signaal degenereert wanneer het door een koperdraad gaat - dit wordt demping genoemd. Demping is de reden waarom kabels maar toepasselijk zijn binnen een bepaalde lengte.

13 Als de voltmeter 6 volt aangeeft en de amperemeter geeft 9 ampere aan, dan is de weerstand R...?

14 Electrische energie wordt wattage genoemd Wattage is gelijk aan Voltage maal Amperage (W = V * I) Statische electricieit heeft een hoog voltage maar een lage stroom (amperage) Verlichting heeft een relatief laag voltage maar een hoge stroom.

15 Stroomtypes Gelijkstroom (Direct Current DC) Beweging van de electronen die altijd in dezelfde richting vloeien van een negatieve klem naar een positieve klem l Wisselstroom (Alternating Current AC) Beweging van electronen en stroom in een veranderende richting omdat de klemmen van de AC voltage-bron regelmatig veranderen van positief naar negatief en omgekeerd

16 Electrische karakteristieken en meeteenheden

17 Broadband gebruikt meerdere kanalen (FDM): modulatie nodig Baseband geen modulatie: bits direct op medium gezet FDM = Frequency Division Multiplexing

18 Basisband versus breedband baseband - broadband Een basisband netwerk kan slechts één signaal tegelijk verwerken, terwijl een breedbandnetwerk meerdere signalen kan dragen. Vergelijk dit met de tv-kabel, ook een breedbandkabel, die meerdere kanalen tegelijk naar de huiskamer transporteert waaruit u als kijker een keuze kunt maken.

19

20 Een basisbandnetwerk, dat wordt toegepast in computernetwerken kan daarentegen slechts een enkel signaal vormen met gecodeerde binaire data. Vergeleken met breedbandnetwerken kunnen basisbandnetwerken slechts kleine afstanden overbruggen. Over grotere afstanden treden namelijk verstoringen op, onder andere door invloed van elektrische storingen. De maximale afstand die data kan overbruggen op een basisbandnetwerk neemt af naarmate de transmissiesnelheid hoger ligt.

21 Populaire LAN Koper Bekabeling De IEEE definieert verschillende Ethernet types: 10BASE5 10BASE2 10BASE-T De 10 betekent 10 Mbps transmissie snelheid De 5 en 2 refereren naar de kabellengte (ongeveer 500 en 185 meter) BASE refereert naar het type van kabel, T naar UTP kabels

22 10 Base-T LAN- type van kabel snelheid en maximumlengte BASE = basisband Broad = breedband later hierover meer...

23 (vervolg)

24 Data Transmissie Digitale transmissie Zendt data met afgescheiden pulsen, aan of uit Gelijkvormig met hoe data doorheen de computer gaat. Analoge transmissie Continu electrisch signaal in de vorm van een golf, de draaggolf genoemd Heel wat communicatiemedia bestaat al vandaag in de vorm van analoge (spraak)transmissie. Telefoonlijnen zijn de meest voorkomende.

25 Broadband gebruikt meerdere kanalen (FDM): modulatie nodig Baseband geen modulatie: bits direct op medium gezet FDM = Frequency Division Multiplexing

26 Modulatie Moduleren = digitaal signaal omzetten in een analoog signaal geschikt voor het medium Demoduleren = omgekeerd Meestal door een hoogfrequent signaal te veranderen Modem = apparaat dat moduleert en demoduleert

27 Draaggolven Een sinusgolf met geëncodeerde bits (verplaatst de bits van een plaats naar een ander) Karakteristieken van een sinusgolven: amplitude, fase, frekwentie Belang van golven in communicatie Verplaatst zich door de ruimte, draden, en glasvezel Kunnen een geëncodeerd patroon in zich hebben

28 Karakteristieken van een sinusgolf

29 De bit string geëncodeerd in digitale signalen

30

31

32 Bandbreedte = capaciteit Aantal bits per seconde die door een toestel kunnen verstuurd worden door een bepaald transmissie medium. Term Bits per seconde (bps) 1 Kilobits per seconde (kbps) Megabits per seconde (Mbps) Gigabits per seconde (Gbps) Terabits per sonde (Tbps) Aantal Bits per seconde duizend miljoen miljard (am: billion) biljoen (am: trillion) nota: Een triljoen is een miljoen tot de 3e macht, dus of Het Europese triljoen is dus keer een Amerikaans trillion.

33 Bandbreedte LAN and WAN Bandbreedte De huidige snelheid is begrensd door 3 factoren: bekabeling, kabellengte en de snelheid waarmee de eindapparaten van de kabel trachten de data te verzenden. Ethernet standaarden vragen om Categorie 5 (Cat 5) UTP bekabeling, voor snelheden van 10, 100 en zelfs 1000 Mbps De kabel zou hogere snelheden aankunnen maar is gelimiteerd door de hardware

34 10 Base-T Bandbreedte LAN snelheid type van kabel en maximumlengte BASE = basisband Broad = breedband Bandbreedte voor verschillende Ethernet-standaarden en kabels

35 Bandbreedte is waarvoor je betaalt, Capaciteit is wat je verkrijgt Factoren die de capaciteit beïnvloeden Netwerktoestellen die in de route worden gebruikt Type van data dat wordt getransfereerd Protocollen die gebruikt worden om de data te transfereren Topologie van het netwerk Congestieniveau van het netwerk Snelhed en verwerkingssnelheid van de computers Tijdstip van de dag (# actieve concurerende gebruikers)

36 Bandbreedte In de analoge wereld, defineert een aantal opeenvolgende frekwenties (een band van frekwenties ) hoeveel informatie er kan verzonden worden met een analoog signaal. Hoe breder de band van frekwenties hoe meer informatie er kan verzonden worden. In de digitale wereld wordt de term "bandbreedte" gebruikt om de snelheid van de bits over de connectie te beschrijven.

37 Netwerkverbindingen

38

39

40 Coaxiale kabel (=Coaxiale kabel) Coax wordt niet meer zo veel gebruikt als vroeger, maar het heeft nog een aantal voordelen Het kan gebruikt worden over langere afstanden en dit zonder gebruik van repeaters Het is goedkoper dan glasvezel maar toch (veel) meer dan UTP en STP

41 10Base2 Thin Ethernet Ethernetstandaard die gebruikt maakt van een soepele coaxkabel met een weerstand van 50 ohm, een dikte van 2 mm (thin wire), een snelheid van 10 Mhz en BNCconnectoren. De maximale lengte van een segment bedraagt 185 meter. 10Base5 Thick Ethernet Ethernetstandaard die gebruikt maakt van een harde coaxkabel met een weerstand van 50 ohm, een dikte van 5 mm (thick wire) en een snelheid van 10 Mhz. Enkel gebruikt voor de verticale bekabeling van een netwerk.

42 Wat is een Ethernet kabel? Binnenin de kabel zijn er 8 kleurgecodeerde draden. De draden zijn gedraaid in 4 draadparen. Elk paar heeft een kleur; de eerste in de volledige kleur, de tweede met die kleur als een streep aangeduid. Oranje / Oranje-wit Groen / Groen-wit Blauw / Blauw-wit Bruin / Bruin-wit

43 Unshielded Twisted-Pair (UTP) Kabel Deze kabel heeft veel voordelen: Het heeft geen aarding nodig zoals bij STP Gemakkelijkst om eindconnectoren aan te sluiten De relatieve smalle diameter maakt het flexibeler en meer geschikt om in een goot geplaatst te worden Ondersteunt dezelfe datasnelheden als de ander media in koper uitgerust

44 Koperdraad: Shielded Twisted-Pair (STP) kabel Drie types van isolatie: Iedere afzonderlijke kabel is omgeven door een kleurgecodeerde plastieken afscherming Ieder paar kabel is samengedraaid met daarrond een afzonderlijke afscherming Al de draden in de kabel (4 paar) worden overdekt door een algemene beschermlaag

45 10BASE-T is een implementatie van Ethernet die het mogelijk maakt om apparatuur (computers en randapparatuur) te koppelen via twisted pair kabels. De naam 10BASE-T is afgeleid van de transmissiesnelheid van 10 megabit per seconde. BASE staat voor basisband. De T staat voor 'twisted pair'.

46 LAN UTP Kabel Standaarden Ethernet werd de overheersende LAN standaard in de 1990s Snelheid verhoogde van 10 Mbps tot 1 Gbps en zelfs sneller Standaard commissies dienden te bepalen hoe de kabels zouden werken om die hogere snelheden te onderhouden TIA/EIA heeft standaarden voor verschillende Ethernet types.

47 Koperdraad LAN UTP Cabling Standards (continued)

48 UTP Kabel Pinouts Elk uiteinde van een UTP-kabel heeft een geregistreerde jack 45 (RJ-45) connector hierop geïnstalleerd De connector heeft 8 genummerde groeven waarin de 8 draden van de kabel worden geplaatst. Deze 8 draden moeten in een specifieke volgorde geplaatst worden; dit wordt pinout genoemd 10- en 100-Mbps Ethernet toestellen gebruiken 1 paar draden om uit te zenden 10- and 100-Mbps Ethernet toestellen gebruiken niet het zelfde paar om uit te zenden en te ontvangen daarom zijn 2 paar draden nodig.

49 Ethernet Straight-Through Kabels en Pinouts Signaal Pin Pin Signaal Tx+ 1 1 Tx+ Tx- 2 2 Tx- Rx+ 3 3 Rx Rx- 6 6 Rx Een typische Ethernet kabel tussen een toestel van een eindgebruiker en een LAN hub of switch is een straight-through kabel

50 Standaard, "Straight-Through" Bekabeling (beide eindes zijn dezelfde): RJ45 Pin # kleur vd draad Draad Diagram Signaal 1 Wit/Groen Transmit + 2 Groen Transmit - 3 Wit/Oranje Ontvangen + 4 Blauw Ongebruikt 5 Wit/Blauw Ongebruikt 6 Oranje Ontvangen - 7 Wit/Bruin Ongebruikt 8 Bruin Ongebruikt

51 TIA/EIA Standaard Pinouts om een straight-through kabel te maken :

52

53

54 Cross Over Kabel RJ45 Pin #(Einde 1) Kleur vd draad Draad Diagram RJ45 Pin# (Einde 2) Wire Color Draad Diagram 1 Wit/Oranje 1 Wit/Groen Oranje Wit/Groen Blauw Wit/Blauw Groen Wit/Bruin Bruin Groen Wit/Oranje Wit/Bruin Bruin Oranje Blauw Wit/Blauw

55 Straight-through Signal Pin Pin Signal Tx+ 1 1 Tx+ Tx- 2 2 Tx- Rx+ 3 3 Rx Rx- 6 6 Rx Crossover Signal Pin Pin Signal Tx+ 1 3 Rx+ Tx- 2 6 Rx- Rx+ 3 1 Tx Rx- 6 2 Tx Rolled (over) Signal Pin Pin Signal

56 Crossover Cable Pinouts Gelijkaardige toestellen, zoals 2 PC's met NICs, verwachten om te zenden op pins 1 en 2 en te ontvangen op pins 3 en 6 De paren aan een eind moeten omgedraaid worden (crossed over) om communicatie mogelijk te maken

57 Console Connecties en Rollover kabels Signaal Pin Pin Signaal Draad op pin 1 aan de ene kant connecteert met pin 8 aan de andere kant; pin 2 connecteert met pin 7, pin 3 met pin 6, etc. Rollover kabels worden gebruikt om een seriële poort van een computer te verbinden met een console poort van een Ciscorouter of switch om zodoende de gebruiker toe te laten het toestel te configureren.

58

59 NIC Network Interface Card Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) wireless NIC

60 NIC Een NIC gebruikt een IRQ (interrupt request) = verzoek in een computer of netwerk om de werkzaamheden (even) te onderbreken. Vaak wordt de naam 10/100-Ethernet of 10/100/1000-Ethernet gebruikt, waarbij de getallen op de snelheid in megabits per seconde slaan. Een 10/100-netwerkkaart is zowel geschikt voor netwerken met 10Mb/s en 100Mb/s. De meeste netwerkkaarten zijn full-duplex, dat betekent dat ze tegelijkertijd kunnen versturen en ontvangen Opgelet bij de selectie van een NIC Protocollen: Ethernet, Token Ring of FDDI (Fiber Optic Distributed Data Interface) Media types: Twisted-pair, coaxial, wireless of glasvezel

61 Even wat plaats voor de praktijk... RJ (Registered Jack)-45 Jack en Connectoren Kijk achteraan de computer voor een RJ-45 jack RJ-45 connectoren aan de uiteinden van een kabel

62 Wat is er nodig? CAT 5 Kabel RJ45 eindpunten Crimper (tang) voor RJ45 Draad Cutters - om draad te snijden of te ontstrippen wanneer noodzakelijk Kabel Tester

63 Installatie van een Ethernet NIC Sluit de PC af (power off) Haal de stroomkabel van de PC Connecteer een anti-statisch bandje rond je pols en grond aan de PC Plaats de NIC in de uitbreidingsgleuf (Expansion Slot) Zet de PC terug in elkaar en zet hem aan PCI (Peripheral Component Interconnect) is een snelle verbinding voor borden zoals NIC's, interne modems en videokaarten. AGP (Accelerated Graphics Port) uitbreidingsgleuven verzorgt een verbinding met hoge bandbreedte voor grafische toestellen en systeemgeheugen

64 Netwerk Bekabeling Twee PCs kunnen met elkaar verbonden worden met de juiste kabel De snelheid wordt uitgedrukt in bits per seconde (bps)

65 De RJ45 Eindpunten: De RJ45 is een 8-positie modulaire connector RJ45 Jack en Plug Pinout

66 Ethernet Kabel Pin outs: Een "straight through" kabel wordt gebruikt om een PC met een hub of switch te verbinden Een "cross over" kabel wordt gebruikt om 2 computers met elkaar te verbinden. wordt gebruikt om hubs en switches met elkaar te verbinden (een router is een computer)

67 Console (beeldscherm) Connecties en Rollover Kabels Rollover kabels worden gebruikt om een seriële poort te verbinden aan een computer en een "console"- poort van een Router of een switch. Dit laat de gebruiker toe het toestel te configureren.

68 Straight-through Signaal Pin Pin Signaal Tx+ 1 1 Tx+ Tx- 2 2 Tx- Rx+ 3 3 Rx Rx- 6 6 Rx Crossover Signaal Pin Pin Signaal Tx+ 1 3 Rx+ Tx- 2 6 Rx- Rx+ 3 1 Tx Rx- 6 2 Tx Rolled (over) Signaal Pin Pin Signaal

69 Internettoegang: meer, meer, meer Mbps Mbps Televisie Video-on-Demand Game-on-Demand Naar gebruiker Network Video Applications: Teleleren, Telewerken, Gezondheidszorg Person-to-Person Publishing Van gebruiker Zakendoen Wireless local loop ADSL Kabel modem

70 Glasvezel

71

72 Woonhuis aftakking (lasmof)

73 Woonhuis aansluiting

74 De doorvoer van data over een glasvezel is theoretisch vrijwel onbeperkt. Wanneer standaard technieken toegepast worden is een snelheid van 155 megabit per vezel haalbaar. Wanneer er echter gebruik gemaakt wordt van meerdere kleuren laser, zijn met de huidige stand van toepasbare techniek verbindingen mogelijk van meer dan 2.5 gigabit per vezel. De capaciteit is eenvoudig uit te breiden door het toevoegen van nieuwe kleuren lazers en compressietechnieken. Op dit moment wordt er getest met een techniek die een verbinding van 7 terabit per vezel mogelijk maakt.

75 Capaciteit van glasvezel Nu: 155 Mb/s ( bps) Technisch mogelijk is: 164 kleuren maal 10 Gb/s = bps (factor 1640)

76 Wat kan je nu met glasvezel? Overdracht grote hoeveelheden informatie bijvoorbeeld; IPTV, Video on demand (digitale videotheek), zorg applicaties. En heel veel diensten die we nog niet kennen.

77 Glasvezel - kabels Wordt gebruikt om lichtsignalen door te sturen De transmitter (=zender) varieert het licht, waardoor de receiver (=ontvanger) het interpreteert als 1 en 0 Gebruikt infrarood licht Kijk nooit in het uiteinde van een glasvezelkabel wanneer hij aan de andere kant aangesloten is aan een netwerktoestel.

78 Glasvezel

79 Consumenten ADSL: tot 4 Mbit (<) / 1 Mbit (>) Wireless local loop: tot 10 Mbit (<>) Beperkte dekking Grote bedrijven: glasvezel 10 Gbit to 800 Gbit (heel erg veel ) last mile / first mile problemen: hoge kosten / lange levertijden Trend: bundeling van afnemerkant >10 Mbit voor prijs van ADSL mogelijk (GigaPort access pilots; Zweden)

80 Glasvezel - bekabeling Het gebruik van twee vezels een voor iedere richting Kabels worden aangeduid met een Tx voor verzenden en Rx voor ontvangst De Tx aan de ene kant verbindt de Rx aan de andere kant

81 Glasvezel Single-Mode Fiber versus Multimode Fiber

82 Draadloze verbindingen Electriciteit kan niet door de lucht gaan, daarom is het nodig een geleider te hebben zoals een koperdraad Infrarode energie kan door de lucht gaan maar niet door vaste objecten Wireless media gebruiken geen vezel of kabel; het zendt data door gebruik te maken van radiogolven Radio golven kunnen doorheen vaste objecten

83 Coax Coaxiale kabel: Twee concentrische kopergeleiders bidirectionaal basisband: Één kanaal op de kabel Ethernet breedband: veel kanalen op de kabel HFC (hybrid fiber coax) Glasvezel Optische glasvezel: Glasvezel draagt lichtpulsen, elke pulse is een bit high-speed operation: high-speed point-to-point transmission (bvb., 10 s- 100 s Gps) Lage foutratio: repeaters staan ver van elkaar ; immuun voor electromagnetische ruis

84 glasvezel gemaakt uit SiO 2 (SiO 2 ) n Glasvezels zijn slechte warmte- en elektriciteitgeleiders. De treksterkten zijn echter zeer hoog, zelfs hoger dan van de kunststofvezels zoals nylon- en polypropeen Glasvezels zijn onbrandbaar en de treksterkte blijft behouden tot ruim 300 C, hoe hoger de temperaturen hoe sneller de sterkte achteruit gaat. In water lopen de vezels door het zeer grote oppervlak in de loop der tijd uit. Normaal is glas erg bros, maar wanneer het gesmolten is en er dunne draden van getrokken worden (zoals glasvezel) dan is het sterk en buigzaam. Er kan geen vermogen getransporteerd worden. Korte bochten zijn uit den boze. Volledig onvatbaar voor storing van buitenaf (interferentie) zoals door EM-energie.

85 Enkele voordelen van glasvezel ten opzichte van koperdraad zijn: -Lagere materiaalkosten -Lagere installatiekosten -Veel hogere datatransmissiesnelheden -Ongevoelig voor elektromagnetische stoorvelden Aan het uiteinde van de glasvezel verlaat het licht de glasvezel weer. Een signaal door een glasvezel hoeft lang niet zo vaak versterkt te worden dan een signaal door een koperkabel. De afstand tussen 2 versterkers bij een glasvezel kan wel 70 km zijn.

86 Draadloze verbindingen

87 Draadloze verbindingen WLAN Organizations and Standards (continued)

88 Wireless access networks Gedeelde (shared) wireless access netwerk conneert eindsysteem met de router via basisstation maw. access point wireless LANs: IEEE b (WiFi): 11 Mbps router basis station IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers wider-area wireless access geleverd door telefoonbedrijven 3G ~ 384 kbps WAP/GPRS mobiele hosts Wireless Application Protocol General Packet Radio Service (met webpagina s)

89 radio signaal verplaatst zich in electromagnetisch spectrum Geen fysieke draad bidirectioneel propagatie effecten in het milieu: reflectie obstructie door objecten interferentie

90 ADSL ADSL gebruikt FDM op de telefoonlijn: banden voor telefoonverkeer: (POTS=Plain Old telephone System PSTN=Public Switched Telephone Network) aparte banden voor up- en downstream