Netwerkbekabeling

Uit Wikibooks
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Doelstellingen[bewerken]

Onderstaande doelstellingen komen in meer of mindere mate aan bod. Ze komen uit het leerplan Toegepaste Informatica van de richting informaticabeheer[1]. De cijfers verwijzen naar dit leerplan.

  • 3.1.4 De soorten transportmedia van een netwerk beschrijven en de eigenschappen met elkaar vergelijken, onder meer coax, utp, stp, glasvezelkabel, datatransport over het elektriciteitsnet en draadloze connectie.
  • 3.1.5 Kenmerken van een actuele netwerkarchitectuur toelichten.
  • 3.1.14 De functie van de belangrijkste componenten van een netwerk toelichten, onder meer werkstation, server, repeater, access point, switch, router, gateway, noodbatterij, backbone, SAN, NAS.
  • 3.2.9 De oorzaken en gevolgen van elektromagnetische interferentie toelichten.

Inleiding[bewerken]

Soorten[bewerken]

De meest bekende soorten netwerkkabels (een passieve netwerkcomponent, als onderdeel van de IT-infrastructuur) zijn:

  • Twisted Pair (TP) wordt heel vaak gebruikt in LAN omgevingen, maar ook bij de ISP Proximus.
  • Glasvezel heeft de hoogste snelheid, maar is nog niet voor ín huizen van particulieren en KMO's. Toch kan je er onrechtstreeks mee te maken hebben, door de ISP die er in zijn netwerk gebruik van maakt.
  • Coaxiale kabel heeft in een LAN geen toepassingen meer, daar dit werd verdrongen door UTP. Het wordt wel nog gebruikt als netwerkbekabeling door bv. de ISP Telenet, nl. van het wijkcentrum tot aan het toegangsnetwerk van de klant.
  • Elektriciteitsbekabeling kennen we vooral van het voorzien van elektrische energie aan apparaten, maar deze kan ook gebruikt worden om signalen door te sturen. Dit is interessant als UTP-bekabeling ontbreekt of draadloos ongewenst is.

Binnen de werkgroep IEEE 802.3 denken ze na over bedraad Ethernet, met aandacht voor snelheid, zuinigheid en foutcorrectie. Er bestaan verschillende types, zoals 100BaseTX, 1000BaseT, 100BASE-FX, ...:

  • De cijfers in het begin verwijzen naar de maximale theoretisch (!) haalbare snelheid in Mbps. Zo verwijst 100 naar 100 Mbps (Fast Ethernet) of 1000 naar 1000 Mbps=1 Gbps (Gigabit Ethernet).
  • Het woord Base verwijst naar basisband: één signaalstroom over één geleider.
  • Het laatste deel duidt oa. op het gebruikte medium. Zo duidt T op getwist paar (twisted pair) en F op glasvezel (fiber).

Standaard voor bedrade netwerken krijgt update

Dankzij nieuwe versies van standaarden kan men over een 'oud' netwerk van telefoon- en tv-lijnen hogere snelheden versturen (wat de verspreiding van glasvezel minder dringend maakt). Zo heeft de standaardenorganisatie IEEE een nieuwe versie voor ethernet goedgekeurd. Deze 2012-revisie blijft backwards compatible deze vanuit 2008, maar het moet snellere en zuinigere bedrade netwerken mogelijk maken. Ook de ondersteuning voor embedded netwerken in auto's moet verbeterd zijn. In de 2012-standaard werd ook Power over Ethernet opgenomen, die vereist dat PoE-hardware tot 25,5W moet kunnen leveren of vragen.

(nl) Sneller vast internet (De lange adem van oude netwerken). tweakers.net (2017-09-21). (nl) Standaard voor bedrade netwerken krijgt update. tweakers.net (2012-09-06).

Gestructureerde bekabeling[bewerken]

Structured Cabling.png

Gestructureerde bekabeling (en: structured cabling) is bekabeling in een gebouw of binnen een campus dat bestaat uit verschillende gestandaardiseerde kleinere elementen, subsystemen genoemd. Goed ontworpen en geïnstalleerde, gestructureerde bekabeling zal voorspelbare performantie bieden en heeft de flexibiliteit om om te gaan met wijzigingen en zal toekomstige uitbreidingen mogelijk maken.

Als je niet-gestructureerd te werk gaat, dan zou je bv. rechtstreeks één kabel voorzien vanaf de pc naar een core switch. Zoals je in de tekening merkt worden bij gestructureerde bekabeling hiervoor (minstens) drie kabels met tussenliggende componenten gebruikt. Dit hoofdstuk bespreekt de soorten bekabeling naar functie. In het hoofdstuk over netwerkcomponenten worden de andere zaken (RJ-45, netwerkaansluiting,...) aangekaart.

Schematisch voorgesteld zijn er de volgende soorten kabels:

PC ----- 1 ----- outlet ----- 2 ----- patchpanel ----- 3 ----- switch ----- 4 ----- core switch
  1. User cord: het gedeelte van de netwerkkabel dat van jouw host (pc, tv,...) naar de netwerkaansluiting (in de muur of kabelgoot) gaat. Bijna altijd soepele UTP-draad (stranded wire).
  2. Horizontal run: het gedeelte van de netwerkkabel dat van de netwerkaansluiting tot het patchpanel gaat. Meestal gelegd in muren of kabelgoten (niet zichtbaar). Meestal niet-soepele UTP-draad (solid wire). Ze is, volgens de standaarden, gelimiteerd tot een maximale lengte van 90m. Maar: hoe korter, hoe beter.
  3. Patch cord (of patch cable): de netwerkkabel die het patchpanel met de switch verbindt. Het is in feite een gewone kabel (user cord), hij krijgt hier enkel een andere naam om ook zijn functie aan te duiden.
  4. Backbone (letterlijk: ruggengraat): een stelsel van zeer snelle netwerkverbindingen (bv. via glasvezel). Zeker bij ISP's heb je een backbone, maar ook grotere bedrijven of scholen zullen vaak de gebouwen op hun campus onderling met een backbone verbinden.

TP-kabel[bewerken]

Opbouw[bewerken]

USB Twisted Pair.svg

Een twisted pair kabel bestaat, zoals de naam het al zegt, uit "getwiste" (om elkaar gedraaide) draadparen. Deze draadjes kunnen bestaan uit een koper-, ijzer- of aluminiumkern. Een combinatie kan ook. Als koper van een TP-kabel heb je het liefst koper, omdat deze de beste resultaten geeft. Let dus op welke kabel je koopt, want goedkoop kan duurkoop blijken.[2]

Op zo'n kabel moet een connector geplaatst worden. Als er niet veel kabel vereist is, is het beter om kant-en-klare kabels te kopen. Dan hoef je niet te investeren in een tang, ben je zeker dat de kabels werken en ben je weinig tijd verloren. Wil je toch de kabel zelf afmonteren, dan leer je hoe dit te doen in het Wikibook "TP-Connectoren plaatsen".

Waarom getwist?[bewerken]

Waarom bestaat een UTP-kabel uit getwiste draadparen? Het komt omdat de signalen op een netwerkkabel verstoord kunnen worden:

  • Bij een FM-radio heb je een antenne die de FM-signalen opvangt, zodat je naar de radio kan luisteren. Een TP-kabel is in feite ook een antenne die deze FM-signalen opvangt. Deze FM-signalen zijn ongewenst en kunnen de signalen op de TP-kabel verstoren. Zo zijn er nog andere draadloze signalen die voor de TP-kabel storingen zijn. Mogelijks heb je het ontvangen van een SMS al "gehoord" in jouw luidsprekers.
  • Iedere geleider waar een stroom doorheen loopt, wekt een elektromagnetisch veld op, die het signaal op de TP-kabel kan verstoren. Zo ligt een TP-kabel vaak in dezelfde kabelgoot als de elektriciteitskabel, of kan het ene kabeltje van de TP-kabel een storing geven op een ander kabeltje.

Er moet dus iets op gevonden worden om de kabel zo ongevoelig mogelijk te maken voor zulke storingen. Een netwerk werkt namelijk met kleine spanningen en is dus extra gevoelig voor storingen. Men maakt hiervoor gebruik van een "gebalanceerd circuit". Als je een signaalspanning wil detecteren, moet je altijd een referentie hebben. Als men zegt "op een stopcontact staat 230 V", dan bedoelt men eigenlijk: "het spanningsverschil tussen de beide draden van het stopcontact bedraagt 230 V". Dit is te vergelijken met de werking van een hevel: als het ene waterniveau op 50 cm staat en het andere op 20 cm is er waterdruk. Als het waterniveau allebei op 35 cm staat, is er geen waterdruk meer.

Stel dat de storing komt van een kabel op 230 V, dan zal deze een elektromagnetische storing geven, voorgesteld door de pijl op onderstaande tekening. Als de draden niet getwist zijn, dan zal de storing het grootst zijn op de kabel het dichtst bij de stoorzender. Bijgevolg wordt aan de ene kant van de kabel een ander spanningsverschil gemeten, dan is verstuurd (voor het gemak zijn ronde getallen gebruikt).

UTP-noTwists.png

Om deze invloeden te vermijden wordt er bij iedere draad een referentiedraad gevoegd. Deze vormen dus de draadparen. Omdat deze draden getwist zijn, zijn ze gemiddeld genomen evenveel blootgesteld aan een eventuele storingsbron. Omdat de inwerking op beide draden gebeurt, zal de spanning in beide draden dus evenveel dalen/stijgen. Het verschil in spanning tussen beide draden nog steeds even groot!

UTP-twisted.png

Bij kabels die niet getwist zijn zullen storingen (de overspraak) een veel groter effect op hebben op slechts één draad. Hierdoor wordt het spanningsverschil beïnvloed en dit kan tot gevolg hebben dat het originele signaal onbruikbaar is geworden. Als je de aanbevelingen bij UTP volgt, dan kan deze zonder problemen zijn signaal 100 meter ver vervoeren.

Soorten kabel[bewerken]

Wikimedia Commons Meer afbeeldingen over dit onderwerp vindt u in Categorie Twisted-pair cables op Wikimedia Commons

UTP versus STP of FTP[bewerken]

Bij een twisted pair-netwerk kan je een combinatie hebben van onderstaande twisted pairs[3], bestaande uit 4 draadparen (8 draden dus). Ieder draadpaar bestaat uit een "kleur" en een bijhorende "witte" draad.

  • Een UTP-kabel is unshielded en biedt dus geen extra bescherming tegen elektromagnetische storing (uitgezonderd de twists, zie eerder). In normale gevallen is standaard UTP goed genoeg. Het is het belangrijkste type kabel voor telefonie en wordt vaak gebruikt voor computernetwerken.
  • STP (Shielded Twisted Pair) of FTP (Foiled Twisted Pair), zorgen voor een betere afscherming en zijn dus minder storingsgevoelig, maar ook duurder. De bescherming kan toegepast worden op individuele paren of op een collectie van paren. Soms zal men een netwerk waar zowel UTP, als STP/FTP wordt gebruikt verkeerdelijk ook aangeven als een UTP-netwerk.

De categorieën[bewerken]

UTP CAT5.jpg

UTP-bekabeling is ingedeeld in verschillende categorieën. Deze categorieën zijn eigenlijk een maat voor de kwaliteit. Hoe hoger de categorie, hoe sneller je gegevens via deze kabel kan sturen. De categorie staat steeds op de kabel afgebeeld: voluit, CAT X, of een grote C met daarin een nummertje. Een hogere categorie van kabel kan men ook gebruiken voor een toepassing van een lagere categorie, maar niet omgekeerd. Men kan dus een Cat 6 kabel gebruiken voor 100BASE-TX, maar geen Cat 5 voor 10GBASE-T.

Ter info enkele verschillende categorieën:

Categorie Constructie Typisch gebruik
Cat 5; Cat 5e[4] UTP 100BASE-TX, 1000BASE-T
Cat 6 UTP 10GBASE-T (10-Gigabit Ethernet)
Cat 6A F/UTP, U/FTP 10GBASE-T
Cat 7 F/UTP, U/FTP 10GBASE-T Ethernet of POTS/CATV/1000BASE-T over enkele kabel
Cat 8.2 S/FTP, F/FTP 40GBASE-T Ethernet or POTS/CATV/1000BASE-T over enkele kabel

Cat5e- en cat6-netwerkkabels gaan snelheden tot 5Gbit/s ondersteunen

Om hogere snelheden te halen kan het te duur blijken om én kabels én netwerkapparatuur te moeten upgraden. Dus heeft men gezocht naar mogelijkheden om over de bestaande Cat 5e en Cat 6 kabels sneller data te versturen. Enkel een upgrade van de netwerkapparatuur zou dan nodig zijn.

(nl) Cat5e- en cat6-netwerkkabels gaan snelheden tot 5Gbit/s ondersteunen. tweakers.net (2016-09-29).

Soepel versus stug[bewerken]

Je hebt soepele kabels (en: stranded cable), bv. bij gebruik van een wandcontactdoos naar netwerkkaart. Deze is gemakkelijk in gebruik en kan vaak worden op- of afgerold, zonder snel te breken. Voor gebruik van wandcontactdoos naar wandcontactdoos wordt vaak een stugge kabel (en: solid cable) gebruikt.

Power over Ethernet[bewerken]

Wireless LAN access point, gevoed door een PoE splitter

Power over Ethernet of PoE/PoE+ is een technologie om spanning en data te leveren over een standaard twisted pair-kabel in een Ethernetnetwerk. De technologie wordt gebruikt om netwerkapparatuur zoals VoIP-telefoons, webcams, hubs, antennes voor draadloze netwerken en zeer kleine computers zoals ingebedde systemen van stroom te voorzien. Gelet op het beperkte vermogen dat een netwerkkabel kan overbrengen, is deze techniek niet haalbaar voor grotere verbruikers zoals servers of werkstations. Het gebruik van PoE maakt een extra voedingsadapter overbodig. Dit is vooral handig als het netwerktoestel ingezet moet worden op een plaats waar stroomvoorziening via het stopcontact moeilijk haalbaar is.

Glasvezel[bewerken]

Wat is het?[bewerken]

Algemeen is glasvezel, ook fibre (Brits Engels) of fiber (Amerikaans Engels) genoemd, een haardunne vezel van glas, maar in het kader van netwerkbekabeling denken we toch vooral aan 'snel internet'.[5] Deze optische vezels bestaan uit zeer helder glas waar licht doorheen wordt gestuurd om signalen betrouwbaar over grote afstanden te transporteren. Doordat het licht in de glasvezel een bijzonder kleine hoek met de buitenkant van de vezel maakt, is reflectie gegarandeerd en blijft het licht in de vezel door interne reflectie. Voor deze toepassing moet de vezel aan zeer specifieke eisen voldoen.

Wikimedia Commons Meer afbeeldingen over dit onderwerp vindt u in Categorie Optical fiber cables op Wikimedia Commons

Eigenschappen[bewerken]

Waarschuwing voor laserstraal

Voor datatransport zijn de volgende eigenschappen belangrijk:

  • Bij 'glas' denken we aan iets hards, niet-buigzaam en bijzonder breekbaar. Wanneer het echter gesmolten is en er dunne draden van getrokken worden (zoals glasvezel) dan is het sterk en buigzaam.
  • Bij 'glas' denken we aan een materiaal dat licht doorlaat. Bij glasvezel willen we echter dat het licht in de vezel blijft, wat mogelijk is door interne reflectie. Korte bochten zijn echter uit den boze.
  • Er kan geen vermogen getransporteerd worden.
  • Volledig ongevoelig voor storing van buitenaf (interferentie) zoals door radiofrequente elektromagnetische velden.
  • Ook ongevoelig voor corrosie en blikseminslagen (in tegenstelling tot de coax- en ADSL-netwerken).
  • Niet af te luisteren met elektromagnetische middelen.

Opgelet als je zou moeten werken met (aangesloten) glasvezels. Het gaat hier om heel geconcentreerd licht: kijk dus nooit in de opening! Zelfs bij infrarood (dat wij niet kunnen zien), kan er schade aan de ogen zijn.

Glasvezelaansluiting[bewerken]

Bij het aansluiten van glasvezel wordt er onderscheid gemaakt tussen:

  • FTTN (Fibre to the node/neighbourhood): glasvezel tussen grote centrales.
  • FTTC/FTTK (Fibre to the curb/kerb): glasvezel naar de wijkverdelerkast in de straat.
  • FTTB (Fibre to the building): glasvezel naar een technische ruimte in een bedrijfspand.
  • FTTH (Fibre to the home: glasvezel tot aan de meterkast van je woning.

Omdat het aanleggen van glasvezel heel duur is, wordt eerst het centrum van het netwerk aangepakt, nl. FTTC. Vanaf de wijkverdeler wordt dan gebruikt gemaakt van de bestaande infrastructuur van kabelinternet of ADSL/VDSL. Deze vormen verreweg het grootste aandeel van de aansluitingen. Bij bedrijven of scholen worden gebouwen vaak onderling met elkaar verbonden door glasvezel (FTTB). De meesten zullen het plaatsen van de connectoren uitbesteden, omdat het fusielassen speciale apparatuur vereist.

Heb je geluk, dan is het laatste stuk naar de woning ook glasvezel en heb je FTTH. De term FTTH wordt overigens door de providers niet vaak gebruikt, waarschijnlijk omdat de term wat te technisch is. Vaak worden FTTH-abonnementen geleverd met snelheden variërend van 10 tot 200 Mbit/s. Een verschil met bijvoorbeeld ADSL of coax, is dat de geleverde snelheden symmetrisch zijn, wat wil zeggen dat de up- en downloadsnelheid gelijk zijn. De netwerkvertraging (ook wel latency of ping genoemd) is lager dan die van ADSL en coax.

Telenet mag niet met 'lichtsnelheid' adverteren

De Belgische isp Telenet mag niet meer met de slogan 'internet tegen lichtsnelheid' adverteren, zo heeft de Jury Ethische Praktijken beslist. Volgens de JEP kan het klanten makkelijk ontgaan dat het in de advertenties om overdrijving gaat. De Jury merkt op dat aangezien het in casu om een Fiber to the Node netwerk gaat en niet om een Fiber to the Home netwerk, de bewering 'tegen lichtsnelheid' onterecht wordt gebruikt en van aard is om de consument te misleiden.

(nl) Telenet mag niet met 'lichtsnelheid' adverteren. tweakers.net (2011-02-25).

Coaxkabel[bewerken]

Een coaxiale kabel (kortweg coaxkabel) is een kabel waarvan de twee geleiders concentrisch zijn: beide geleiders hebben dezelfde as (co-axiaal).

Andere kabelverbindingen zijn vaak ook coaxiaal. Voorbeelden zijn RCA-kabels tussen geluidsapparatuur en scart-kabels.

Opbouw en werking[bewerken]

RG-59 flexibele coaxkabel
  • D: de binnengeleider of kern waardoor het signaal overgedragen wordt.
  • C: de binnenste isolator.
  • B: de buitengeleider of mantel (massief of gevlochten).
  • A: een kunststofmantel om de kabel tegen weersinvloeden te beschermen.

De 'kern' en de 'mantel' zijn de twee stroomvoerende verbindingen, waarbij de mantel op het aardpotentiaal wordt gehouden. Doordat de assen van beide geleiders samenvallen, heffen de elektrische en magnetische velden van binnen- en buitengeleider elkaar buiten de kabel vrijwel op, waardoor weinig tot geen stoorsignalen naar binnen of naar buiten kunnen lekken.

Wikimedia Commons Meer afbeeldingen over dit onderwerp vindt u in Categorie Coaxial cables op Wikimedia Commons

Consumenten[bewerken]

Een coaxiale kabel wordt onder meer gebruikt bij de Belgische ISP Telenet: er komt een coaxkabel vanaf de straat tot aan een netwerkverdeler (NIU) bij de klant. Deze splitst de signalen, zodat je tegelijk kan bellen, surfen en digitale televisie kan kijken. Vanuit de modem vertrekken dan weer kabels naar je toestellen.

Vroeger werd de coaxkabel rechtstreeks verbonden met het toestel, maar nu is er vaak een settopbox (bv. Telenets Digibox of Digicorder) aanwezig, waarbij meestal HDMI wordt gebruikt om het tv- of radiosignaal vanuit de settopbox door te geven.[6]

Voor de opbouw van een LAN wordt coax niet meer gebruikt, daar deze is vervangen door UTP.

Elektriciteitsbekabeling (PLC)[bewerken]

PLC (Power Line Communication) is datacommunicatie via het elektriciteitsnet. Je zou het a.h.w. kunnen beschouwen als het "omgekeerde" van Power over Ethernet.

Consument[bewerken]

Toen babyfoons nog niet via DECT werkten, werd smalband PLC gebruikt: in de babykamer werd een babyfoon in de stekker gestopt en in een andere kamer nog een babyfoon. De communicatie gebeurde via de elektriciteitskabel.

Een toepassing van breedband PLC is het gebruik binnenshuis als alternatief voor netwerkbekabeling. Bv. wanneer het aanleggen van een UTP-kabel lastig is in sommige gebouwen en/of draadloos niet goed werkt (bv. grote panden of panden met veel metaal). Via de bestaande elektriciteitsbekabeling kan je met PLC snel een netwerk hebben. Er kunnen wel problemen zijn in grote panden met veel elektriciteitsgroepen of in panden met een bijzondere elektriciteitsbekabeling. De bekendste PLC-standaard is HomePlug.

ISP[bewerken]

Breedband PLC kan in landen met weinig netwerkbekabeling interessant zijn, omdat een elektriciteitsnet er vaak al wel ligt. Zo zijn er experimenten geweest om in Schotland, Duitsland, Spanje en Nederland deze vorm van internet aan te bieden. Deze zijn gestopt, omdat er teveel nadelen zijn:

  • Het is storingsgevoelig, omdat de lantaarnpalen als zendmasten kunnen optreden, zodat ze storing veroorzaken in elektronische apparatuur.
  • De maximum haalbare snelheid voor grote groepen huishoudens blijkt te laag te liggen, terwijl via kabelinternet of ADSL hogere snelheden mogelijk zijn.
  • Er is vergelijkbare apparatuur nodig (PLC-modems) als voor kabelinternet of ADSL, waardoor er geen kostenvoordeel is voor breedband PLC.

Alternatieven zoals 4G, Wi-Fi en WiMax, die met name in landen zonder infrastructuur veel aangelegd worden, hebben een hogere vlucht genomen.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Meer informatie op leerplan D/2015/7841/003
  2. Hoe herken je slechte UTP kabel
  3. Bij een USB-kabel is het paar om het datasignaal te versturen ook getwist.
  4. Cat 5e (extended) is eigenlijk goede Cat 5 kabel.
  5. Toch heeft glasvezel ook andere toepassingen, zoals het verstevigen van allerlei kunststoffen. Zo wordt glasvezel onder meer toegepast in hengels, remblokken en ski's. Het materiaal dat zo ontstaat, wordt een composiet genoemd. Glasvezel in de vorm van glaswol wordt gebruikt als isolatiemateriaal. Ook is er glasvezelbehang. Voor de toepassing van datacommunicatie zijn andere soorten glasvezel in gebruik dan bij de voorgaande voorbeelden.
  6. Vroeger was scart een populaire aansluiting, maar kwalitatief minder goed dan HDMI.

[[Categorie:Netwerkbekabeling - inhoud|]]

Informatie afkomstig van http://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.