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)
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.
Koperdraad
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.
Koperdraad De scheikunde achter electriciteit: De Periodieke Tabel
weglating van de laatste elementen (de Fr (87)-rij) alsook de Lanthanide en de Actinide- series
koper goud zilver
Drie belangrijke soorten in electrisch materiaal Isolator
Moeilijke electrische stroming
plastiek, papier, rubber, droog hout, lucht, zuiver water en glas
Geleider
Gemakkelijke electrische stroming
koper, zilver,goud, soldeersel, water met ionen, menselijk lichaam,
(conductor)
Semigeleider (semiconductor)
De electrische stroom koolstof, germanium, siliconen kan gemakkelijk gecontroleerd worden
Wat is Voltage? V = “Electrische druk”
- gemeten in volts.
H2O
Hoge druk
Lage druk
Voltage is de hoeveelheid water dat je bezit Batterijen hebben een voltage Hoe groter de batterij, hoe groter de voltage
Een batterij in een electrisch circuit speelt dezelfde rol als een pomp in een watersysteem
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
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.
Als de voltmeter 6 volt aangeeft en de amperemeter geeft 9 ampere aan, dan is de weerstand R ...... ?
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.
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
Electrische karakteristieken en meeteenheden
Broadband
gebruikt meerdere kanalen (FDM): modulatie nodig
Baseband
geen modulatie: bits direct op medium gezet
FDM = Frequency Division Multiplexing
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.
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.
Populaire LAN Koper Bekabeling De IEEE 802.3 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
10 Base-T LANsnelheid
type van kabel en maximumlengte
BASE = basisband Broad = breedband later hierover meer .....
(vervolg)
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.
Broadband
gebruikt meerdere kanalen (FDM): modulatie nodig
Baseband
geen modulatie: bits direct op medium gezet
FDM = Frequency Division Multiplexing
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
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
Karakteristieken van een sinusgolf
De bit string 11010001 geëncodeerd in digitale signalen
Bandbreedte
= capaciteit
Aantal bits per seconde die door een toestel kunnen verstuurd worden door een bepaald transmissie medium. Term Bits per seconde (bps) Kilobits per seconde (kbps) Megabits per seconde (Mbps) Gigabits per seconde (Gbps) Terabits per sonde (Tbps)
Aantal Bits per seconde 1 duizend miljoen miljard (am: billion) biljoen (am: trillion)
nota: Een triljoen is een miljoen tot de 3e macht, dus
1.000.000.000.000.000.000 of 1018 . Het Europese triljoen is dus 1.000.000 keer een Amerikaans trillion.
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
Bandbreedte
10 Base-T LAN snelheid
type van kabel en maximumlengte
BASE = basisband Broad = breedband
Bandbreedte voor verschillende Ethernet-standaarden en kabels
Bandbreedte is waarvoor je betaalt, Capaciteit is wat je verkrijgt Factoren die de capaciteit beïnvloeden 9 9 9 9 9 9 9
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)
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.
Netwerkverbindingen
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
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.
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
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
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
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'.
LAN UTP Kabel Standaarden 9
Ethernet werd de overheersende LAN standaard in de 1990s
9
Snelheid verhoogde van 10 Mbps tot 1 Gbps en zelfs sneller
9
Standaard commissies dienden te bepalen hoe de kabels zouden werken om die hogere snelheden te onderhouden
9
TIA/EIA heeft standaarden voor verschillende Ethernet types.
Koperdraad LAN UTP Cabling Standards (continued)
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.
Ethernet Straight-Through Kabels en Pinouts Signaal Tx+ TxRx+ Rx-
1 2 3 4 5 6 7 8
Pin
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Signaal Tx+ TxRx+ Rx-
Een typische Ethernet kabel tussen een toestel van een eindgebruiker en een LAN hub of switch is een straight-through kabel
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
7
Wit/Bruin
Ongebruikt
8
Bruin
Ongebruikt
Ontvangen -
TIA/EIA Standaard Pinouts om een straight-through kabel te maken :
Cross Over Kabel RJ45 Pin
#(Einde 1)
Kleur vd draad
Draad Diagram
RJ45 Pin# (Einde 2)
Wire Color
1
Wit/Oranje
1
Wit/Groen
2
Oranje
2
Groen
3
Wit/Groen
3
Wit/Oranje
4
Blauw
4
Wit/Bruin
5
Wit/Blauw
5
Bruin
6
Groen
6
Oranje
7
Wit/Bruin
7
Blauw
8
Bruin
8
Wit/Blauw
Draad Diagram
Straight-through
Crossover
Rolled (over)
Signal Tx+ TxRx+ Rx-
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Signal Tx+ TxRx+ Rx-
Signal -
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Pin 3 6 1 4 5 2 7 8
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Pin 8 7 6 5 4 3 2 1
Signal Tx+ TxRx+ Rx-
Signal Rx+ RxTx+ Tx-
Signal -
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
Console Connecties en Rollover kabels Signaal -
1 2 3 4 5 6 7 8
Pin Pin 8 7 6 5 4 3 2 1
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.
NIC
Network Interface Card
Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) wireless NIC
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
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
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
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
Netwerk Bekabeling Twee PCs kunnen met elkaar verbonden worden met de juiste kabel De snelheid wordt uitgedrukt in bits per seconde (bps)
De RJ45 Eindpunten: De RJ45 is een 8-positie modulaire connector
RJ45 Jack en Plug Pinout
Ethernet Kabel Pin outs: Een "straight through" kabel ¾ wordt gebruikt om een PC met een hub of switch te verbinden Een "cross over" kabel ¾ wordt gebruikt om 2 computers met elkaar te verbinden . ¾ wordt gebruikt om hubs en switches met elkaar te verbinden (een router is een computer)
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.
Straight-through
Crossover
Rolled (over)
Signaal Tx+ TxRx+ Rx-
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Signaal Tx+ TxRx+ Rx-
Signaal Pin Tx+ 1 Tx2 Rx+ 3 4 5 Rx6 7 8
Pin 3 6 1 4 5 2 7 8
Signaal Rx+ RxTx+ Tx-
Signaal -
Pin Pin 1 8 2 7 3 6 4 5 5 4 6 3 7 2 8 1
Signaal -
Internettoegang: meer, meer, meer Mbps 15
10
5
2
2
0
5
10
15 Mbps
Televisie Video-on-Demand Game-on-Demand
Naar gebruiker
Network Video Applications: Teleleren, Telewerken, Gezondheidszorg Person-to-Person Publishing Zakendoen
Wireless local loop ADSL Kabel modem
Van gebruiker
Glasvezel
Woonhuis aftakking (lasmof)
Woonhuis aansluiting
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.
Capaciteit van glasvezel Nu: 155 Mb/s (155.000.000 bps) Technisch mogelijk is: 164 kleuren maal 10 Gb/s = 164.000.000.000 bps (factor 1640)
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.
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.
Glasvezel
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)
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
Glasvezel Single-Mode Fiber versus Multimode Fiber
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
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’s100’s Gps)
Lage foutratio: repeaters staan ver van elkaar ;
immuun voor electromagnetische ruis
glasvezel
gemaakt uit SiO2 → (SiO2)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.
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.
Draadloze verbindingen
Draadloze verbindingen WLAN Organizations and Standards (continued)
Wireless access networks Gedeelde (shared) wireless access netwerk conneert eindsysteem met de router
via basisstation maw. “access point”
wireless LANs:
router basis station
IEEE 802.11b (WiFi): 11 Mbps
IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers http://www.ieee.org
wider-area wireless access
geleverd door telefoonbedrijven 3G ~ 384 kbps WAP/GPRS
mobiele hosts
Wireless Application Protocol General Packet Radio Service (met webpagina’s)
radio signaal verplaatst zich in electromagnetisch spectrum Geen fysieke “draad” bidirectioneel propagatie effecten in het milieu:
reflectie obstructie door objecten interferentie
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
