Was sind die Hauptkomponenten eines lokalen Netzwerks (LAN)?

Bevor wir in den Local Area Networks tiefer graben, beginnen wir mit den Grundlagen. Ein lokales Netzwerk ist eine Gruppe von Geräten, die sich einen gemeinsamen Kommunikationsweg zum Internet teilen oder gemeinsam mit einem Server innerhalb eines bestimmten Ortes und einer bestimmten Entfernung verbunden sind, wie z.B. eine Hauptverwaltung oder eine Geschäftsstelle. Diese Geräte können auch Ressourcen im selben LAN untereinander teilen. Das Local Area Network kann in einem kleinen Büro mit zwei oder drei Personen und in einem großen Gebäude mit Hunderten von Personen eingesetzt werden. In den letzten Jahren nutzten lokale Netzwerke die Ethernet- und Wireless-Spezifikationen. Erst in den letzten Jahren haben die Local Area Networks die Nutzung von Glasfaserverbindungen eingeführt. Ethernet ist eine Spezifikation für die physikalische Verbindung des gesamten Netzwerks und der Geräte im LAN mit Hilfe von Kupferkabeln und die Wireless-Spezifikation verwendet Funkwellen, um die gleichen Geräte mit dem LAN zu verbinden.

Für eine erfolgreiche Verbindung und ein einwandfreies Funktionieren muss das lokale Netzwerk aus mindestens sechs wesentlichen Komponenten bestehen:

  • Ein Netzwerkadapter - dies ist ein Netzwerkadapter, oder am häufigsten bekannt als Netzwerkkarte (Network Interface Controller- NIC), der die Aufgabe hat, Daten in elektrische Signale zu konvertieren und umgekehrt. Obwohl heute jeder Computer diesen Netzwerkadapter in das Motherboard integriert hat, war dies bei der frühen Entwicklung der Computer nicht der Fall und Netzwerkkarten mussten separat gekauft und auf dem Motherboard installiert werden. Das Netzwerkzugriffselement seines Jobs wird als MAC oder Media Access Control bezeichnet, allgemein bekannt auch als physikalische Adresse eines Gerätes. Der MAC stellt die Seriennummer des Netzwerkadapters dar. Das drahtlose Äquivalent zur Netzwerkkarte wird als Wireless Network Interface Controller bezeichnet.
  • Ein drahtgebundenes Medium - Im Zeitalter des Ethernet hat jede drahtgebundene Netzwerkverbindung den Bedarf an Kabeln. Das am häufigsten verwendete Kabel in lokalen Netzwerken ist das RJ45-Ethernet-Kabel. Abgesehen davon sind andere Kabel, die in lokalen Netzwerken verwendet werden könnten, zweiachsige, geschirmte Twisted Pair, Multimode-Fasern (MMF) und Singlemode-Fasern (SMF) für optische Verbindungen. Wenn es um drahtlose Netzwerke geht, sind keine Netzwerkkabel erforderlich, da das drahtlose Gerät Radiowellen von seinem WNIC aus sendet.
  • Kabelstecker - Heute ist der am häufigsten verwendete Kabelstecker der RJ45. Zur Zeit verfügt jeder Computer der Welt standardmäßig über einen RJ45-Anschluss.
  • Stromversorgung - Sowohl verkabelte als auch drahtlose lokale Netzwerke benötigen Strom. Dies ist notwendig, da kabelgebundene Netzwerke die Energie nutzen, um elektrische Signale in Daten umzuwandeln, und drahtlose Netzwerke den Strom nutzen, um Datensignale in Radiowellen umzuwandeln.
  • Router/Switch- In kabelgebundenen Netzwerken kann ein Computer ohne die Hilfe einer Art Splitter nicht mit mehreren anderen Computern verbunden werden. Um die Rolle des Splitters zu spielen, wurde der Schalter entwickelt. Der Switch wiederholt die von einem Computer empfangenen Signale und sendet sie über andere Ports, die mit anderen Computern über ein Ethernet-Kabel im selben lokalen Netzwerk verbunden sind. Router sind komplexere Geräte, mit denen der Datenverkehr aus dem LAN und aus dem Internet oder in ein anderes LAN weitergeleitet wird. Switches verwenden MAC-Adressen, um die mit ihnen verbundenen Geräte zu unterscheiden, und Router verwenden IP-Adressen. Es gibt keinen drahtlosen Schalter entwickelt, aber das drahtlose Äquivalent eines Routers wird als drahtloser Router bezeichnet.
  • Eine Netzwerksoftware - diese Software, die auf jedem Gerät installiert ist, hat die Fähigkeit, die Daten in ein Paket zu konvertieren. Anschließend wird das Paket mit Hilfe einer Kombination aus MAC-Adresse und IP-Adresse an sein Ziel gesendet. Dieses Paket wird dann über verschiedene Switches und Router durch das Local Area Network geleitet, bis es das Ziel erreicht.

Das Local Area Network hat die Aufgabe, die Kunden mit dem Internet zu verbinden und ihnen die Bandbreite zur Verfügung zu stellen, die sie für eine schnelle und stabile Verbindung benötigen. Mit der Entwicklung neuer Technologien und Anwendungen und der weltweiten Verbreitung des Internets ist jedoch der Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Internet über weite Strecken unerlässlich geworden. Die neue Technologie, die in lokalen Netzwerken verwendet wird, die eine hohe Bandbreite über das Internet über weite Entfernungen bietet, ist die Glasfaserlösung. Diese Lösung nutzt das optische Licht und die Glasfaser, um die Daten von einem Gerät zum anderen zu übertragen. Die Daten werden mit Hilfe von optischen Lasern, die in ein optisches Modul, auch Transceiver genannt, integriert sind, über ein optisches Kabel mit einer oder mehreren optischen Litzen im Inneren gesendet und empfangen. Dieses Kabel ist mit einem anderen Sender-Empfänger oder Netzwerkgerät verbunden, das das optische Licht in Daten umwandeln kann.

Auch wenn die Kosten für den Einsatz einer Glasfaserlösung viel höher sind, sind die Vorteile und Leistungssteigerungen enorm. Das offensichtlichste und wichtigste Merkmal von Glasfasernetzwerken ist die Bandbreite, die sie bereitstellen können. Auch wenn schwere Kupferverbindungen im Vergleich zu optischen Verbindungen wachsen und weiter entwickelt werden, um größere Entfernungen zu ermöglichen, werden sie langsam aber sicher durch optische Verbindungen ersetzt. Mit der heutigen Technologie können Glasfasergeräte mit Leichtigkeit ein Vielfaches mehr Bandbreite bereitstellen und gleichzeitig weniger Strom verbrauchen als die üblichen Kupferverbindungen. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist die Möglichkeit einer höheren Portdichte als bei Ethernet-Kabeln. Die Anzahl der optischen LC-Ports, die auf einem Netzwerkgerät ausgerichtet werden können, ist aufgrund ihrer größeren und umfangreicheren Größe viel größer als die Anzahl der RJ45-Ports. Wenn wir die MPO-Lösung in diese Gleichung einbeziehen, die in einem kleinen optischen Stecker sogar 12 Linien haben kann, ist der Himmel die Grenze.  

Damit die optische Verbindung im lokalen Netzwerk mit maximaler Leistung funktioniert, benötigen wir eine optische Ausrüstung. Die wichtigsten optischen Komponenten sind optische Transceiver und optische Kabel:

  • Der optische Sender-Empfänger ist ein Modul mit der Aufgabe, den elektrischen Eingang in optisches Licht umzuwandeln. Dieses Licht wird dann mit Hilfe von optischen Lasern (Chips) über das optische Kabel nach unten geschickt. Diese Transceiver können, je nach Formfaktor, Geschwindigkeiten von bis zu 100 GB/s bei Entfernungen bis zu 160 Kilometern erreichen. Sie werden häufig in einem Netzwerkgerät (einem Switch) installiert, und da sie im laufenden Betrieb austauschbar sind, ist ihre Installation einfach. Beachten Sie, dass optische Sender-Empfänger sehr empfindlich auf Staub und andere Partikel reagieren, weshalb ein sorgfältiger Umgang mit ihnen ein Muss ist.
  • Die optischen Sender-Empfänger senden die optischen Daten über ein optisches Kabel. In Glasfasernetzwerken sind die Kabel in zwei Segmente unterteilt: Multimodale und Singlemode-Glasfaserkabel. Multimode-Kabel werden aufgrund ihres größeren Kerns für Glasfaserverbindungen mit kurzer Reichweite verwendet und der Abstand hängt vom Typ der Faser selbst, OM1, OM2, OM3 oder OM4, ab. Singlemode-Kabel werden aufgrund ihres viel engeren Kerns in einer weitreichenden Glasfaserverbindung eingesetzt.

Glasfasernetze bieten im Vergleich zu Kupferverbindungen eine viel größere Entfernungsgrenze. Am häufigsten muss bei Kupferanschlüssen in regelmäßigen Abständen, etwa 100 Meter, ein Repeater oder Schalter installiert werden, um das Signal so zu verstärken, dass es nicht zu stark verschlechtert wird. Auf lange Sicht ist dies für die Unternehmen kostspielig und erfordert einen großen Aufwand für Installation und Wartung. Bei Glasfaserverbindungen ist die Übertragungsdistanz deutlich größer. Ein Singlemode-Kabel hat die Fähigkeit, in Kombination mit der richtigen Ausrüstung bis zu 160 Kilometer zurückzulegen, und 160 Kilometer reichen für eine direkte Verbindung vom primären Serverraum, in dem sich der Kern befindet, zum Endziel. Ein weiterer Vorteil für die Glasfaserverbindungen ist ihre Langlebigkeit. Auch wenn verschiedene körperliche Belastungen sie schädigen können, sind sie sehr widerstandsfähig gegen Hochfrequenzen und magnetische Störungen. Lichtwellenleiter sind nicht leitfähig und im Gegensatz zu den Kupferverbindungen leiten die Kabel im Falle eines Blitzeinschlags den Strom nicht zum Gerät und beschädigen es, so dass kein Blitzschutz eingesetzt werden muss. Schließlich sind Glasfaserkabel viel leichter als Kupferkabel, was den Transport und die Installation erleichtert.

Heute mit dem großen Bandbreitenbedarf entscheiden sich die Unternehmen für ein Upgrade auf Glasfasernetze, obwohl die Anschaffungskosten höher sind. Sie sind überzeugt, dass die Glasfasernetze langfristig die Zukunft der Vernetzung sind. Und mit Hilfe von Glasfasermedienkonvertern können sie ihr bestehendes Kupfer-Netzwerk nahtlos mit der neu eingesetzten Glasfaserlösung kommunizieren lassen.