Netze Schicht 1
Die Schicht 1 im ISO-OSI-Modell bestimmt den Aufbau von Kabeln und wie Signale auf ihnen codiert werden (Voltzahl, Dauer einer 1 bzw. 0, …).
Vorüberlegung
Jedes Kabel, durch welches Strom fließt erzeugt ein magnetisches und ein elektrische Feld (d.h. es erfolgt ein Energieverlust)!
Es gilt auch anders herum: Jedes Magnetfeld und jedes elektrische Feld erzeugen einen Stromfluss in einem Kabel!
⇒ Zwei parallele Leiter erzeugen in der jeweils anderen Leitung eine Störung!
Netzwerkkabel
Der Aufbau von Netzwerkkabeln versucht Störungen zu minimieren.
Koaxialkabel
Das Koaxialkabel hat einen Innenleiter umgeben von einem Isolator.
Der Isolator ist von einem Drahtgeflecht vollständig umgeben, welcher den
Außenleiter darstellt.
Der Außenleiter und somit das gesammte Kabel ist von einem isolierenden
Mantel umgeben.
Aufbau:
Elektromagnetisches Feld im Koax-Kabel
Das
elektrische Feld bildet sich zwischem Innen- und Außenleiter aus.
Somit bleibt es innerhalb des Kabels und stört keine anderen Kabel.
Das
magnetische Feld steht senkrecht auf dem elektischen und
bildet sich somit auch nur im inneren des Kabels.
⇒ Das Koax-Kabel hat keine Abstrahlung und verursacht keine Störung.
Kabelklassen
Für das Koaxialkabel sind 2 Kabelklassen interessant:
10 Base 5: 10MBit/s mit maximal 500m Kabellänge bis zum nächsten Verstärker
10 Base 2: 10MBit/s mit maximal 185m Kabellänge bis zum nächsten Verstärker
Twisted Pair Kabel
In Twisted Pair Kabeln (zu deutsch: verdrillte Kabelpaare) werden Hin- und
Rückleiter paarweise verdrillt. Ein Kabel beinhaltet vier Kabelpaare.
Durch die Verdrillung wechselt das elekromagnetische Feld immer wieder
seine Richtung und hebt sich auf. Je enger die Verdrillung ist, desto
höhere Frequenzen werden neutralisiert.
Ein UTP-Kabel (Unshielded Twisted Pair) besitzt nur die Kabel der Aderpaare.
Ein STP-Kabel (Shielded TP) besitzt eine Schirmung aus Alufolie um das Kabel.
Ein S-STP-Kabel (Shielded-Shielded TP) besitzt eine Schirmung aus Alufolie um das Kabel und eine um jedes Adernpaar.
Benennung von Twisted-Pair-Kabeln
Ein TP-Kabel wird wie folgt benannt Schirmung Datenrate BASE T:
STP 100 BASE T ⇒ 100MBit/s Shielded Twisted Pair Kabel
UTP 1000 BASE T ⇒ 1GBit/s Unshielded Twisted Pair Kabel
S-STP 10 BASE T ⇒ 10MBit/s Shielded-shielded Twisted Pair Kabel
Lichtwellenleiter (LWL)
LWL bestehen aus Glasfaser. Ein Kern aus Glasfaser ist von einem Mantel aus
Glasfaser umgeben. Der Mantel hat einen höheren Brechungsindex als der Kern,
somit kommt es an der Grenze zwischen Kern und Mantel zur Totalreflexion.
Der Winkel für die Totalreflexion ist meist kleiner als 10°.
Da die Einfallswinkel unterschiedlich sein können, benötigen unterschiedliche
Strahlen unterschiedlich lange für das passieren des Kabels.
Hierdruch kommt es auch bei LWL zu einer Dämpfung und somit zu einer
Beschränkung der Bandbreite.
Benennung von LWL
Im Abitur werden LWL mit Datenrate BASE Sx
oder Datenrate BASE Lx benannt, in der Realität ist das etwas differenzierter.
Bsp.:
1000 Base Sx ⇒ 1GBit/s Glasfaser
10 Base Lx ⇒ 10MBit/s Glasfaser
Aktive Komponenten auf Schicht 1
Aktive Komponenten sind Netzwerkbestandteile, die aktive Signale verarbeiten anstatt sie nur passive weiterzuleiten.
Passive Komponenten sind also maßgeblich Kabel.
Der Repeater
Um große Strecken zu überbrücken werden Repeater eingesetzt.
Diese lesen das (abgeschwächte) Signal auf der einen Seite ein und geben es auf der anderen Seite wieder aus.
Der Repeater versteht also die Codierung von 0 und 1 auf dem Kabel und kann die ankommenden Signale in 0 und 1 umwandeln.
Auf der anderen Seite wandelt er diese 0 oder 1 wieder in Strom, Licht, ... um.
Somit ist das Signal wieder so stark wie zu Beginn und kann über eine weitere Strecke übermittelt werden.
Konverter
Wenn ein Repeater unterschiedliche Medien an beiden Enden hat ist es ein Konverter. Dies kann z.B. von TP-Kabeln auf LWL sein oder
von WLan auf TP. Ein WLan-Accesspoint ist also ein Konverter.
Der Hub
Der Hub (engl. für Nabe, Knotenpunkt) ist ein Multiport-Repeater. Er hat mehrere Anschlüsse.
Kommt an einem Eingang ein Signal an, so sendet er es (verstärkt) an allen anderen Anschlüssen raus.
