10 Jahre Datennetzverkabelung an der Uni Wien

von Hermann Steinringer (Ausgabe 98/2, Juni 1998)

 

Bis vor ca. 12 Jahren wurde an der Universität Wien fast ausschließlich eine sternförmige Vernetzung über serielle Leitungen mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 110 bis 19200 kbit/s zu den zentralen Rechnern an den damaligen Versorgungsschwerpunkten (NIG, Boltzmanngasse, Neues AKH) verwendet. Bereits seit Mitte der achtziger Jahre beschäftigt sich das EDV-Zentrum mit der Technologie der lokalen Netze ("LANs"), bei der Standorte - z.B. einzelne Gebäude - mit Datenraten von 4 bis 10 Mbit/s vernetzt und zu einem größeren (Universitäts-)Datennetz zusammengeschaltet werden. 1986 veröffentlichte das EDV-Zentrum erstmals ein Konzept zur Vernetzung des Hauptgebäudes auf der Basis eines lokalen Netzwerks. Im Herbst 1988 erteilte das BMWF schließlich die grundsätzliche Zusage zur Finanzierung von Gebäudeverkabelungen. Somit konnte mit der Errichtung des ersten LAN der Uni Wien begonnen werden. Das Ziel war, in jeder als Standort für EDV-Einrichtungen in Frage kommenden Räumlichkeit einen Netzzugang zu schaffen.

Angesichts des enormen Nachholbedarfs beim Aufbau einer Kommunikationsinfrastruktur und des daraus resultierenden hohen Investitionsvolumens war es nicht möglich, in allen Institutsgebäuden gleichzeitig Verkabelungen zu errichten. Daher wurden im Rahmen eines allgemeinen Strukturkonzepts schrittweise sämtliche Universitätsgebäude mit einer LAN-Verkabelung ausgestattet, während gleichzeitig für unversorgte Bereiche durch technisch einfache und kostengünstige Lösungen provisorische Netzwerkanschlüsse mit geringer Leistung und Funktionalität geschaffen wurden. Das EDV-Zentrum wurde währenddessen durch größere Investitionen mit zukunftsorientierten Netzeinrichtungen versorgt, um eine entsprechend leistungsfähige Netzinfrastruktur und eine ausreichende Anbindung im nationalen und internationalen Bereich zu gewährleisten. (Das Datennetz der Uni Wien ist innerhalb Wiens mit den anderen Universitäten und wissenschaftlichen Einrichtungen im Rahmen des UDN-Wien vernetzt; für die Verbindung zwischen den einzelnen Universitätsstandorten Österreichs sorgt das österreichische Wissenschaftsnetz ACOnet, welches wiederum an die internationalen Netze angeschlossen ist.)

Ende März 1998 konnte die erste Phase der Verkabelung im wesentlichen fertiggestellt werden: Alle 83 Standorte der Uni Wien, für die die Errichtung eines LAN notwendig erscheint, sind nun an das Datennetz der Universität angeschlossen (siehe Kasten). Mit der zweiten Bauphase - Steigerung der Netzperformance und lokale Netzerweiterungen - wurde jedoch bereits im Sommer 1997 begonnen: Einerseits müssen manche der aktiven Netzwerkkomponenten aus Altersgründen ausgetauscht werden, andererseits gibt es im Bereich der Thin-Ethernet-Verkabelung teilweise Probleme mit der Störungsanfälligkeit von Kabelverbindungen, mit Engpässen in der Netzperformance und unzureichenden Anschlußkapazitäten. An diesen Stellen des Netzwerks werden daher Umbauten und Erweiterungen vorgenommen und neue Hardwarekomponenten installiert.

Interessierte Leser finden im folgenden einen Einblick in die Abgründe moderner Verkabelungstechniken.

Vom Terminalnetz ...

Datenfernverarbeitung war bis vor ca. 10 Jahren hauptsächlich durch zeichenorientierte Datenübertragung auf dedizierten Terminalnetzen geprägt: Die einzelnen Terminals waren mit ihrem jeweiligen Hostrechner fix verbunden (meist in Form einer sternförmigen Leitungsstruktur) und Daten konnten nur zwischen Terminals eines Hostrechners bzw. nur durch "Vermittlung" desselben ausgetauscht werden. Bei diesen Daten handelte es sich im wesentlichen um Zeichen, also reine Textdateien. Durch die rasante Verbreitung der PCs und ihre vielfältigen Anwendungen wurden jedoch flexiblere Netzwerkstrukturen erforderlich, bei denen jeder Benutzer selbständig eine Verbindung zwischen seinem Arbeitsplatzrechner und einem beliebigen anderen Rechner im Netz herstellen kann. Der Anordnung und Plazierung der Server und Arbeitsstationen ("Clients") im Netzwerk kommt daher in Zukunft schon bei der Planung besondere Bedeutung zu. Hierbei spielt nicht nur die Art und Weise der Verkabelung eine Rolle, sondern auch die strategisch günstige Einbindung aller Arten von Netzwerk-Komponenten und der damit unterstützten Netzwerkdienste.

In den Anfängen der Vernetzung erforderte jedes Kommunikationssystem seine eigene, spezifische Verkabelung. So war z.B. TokenRing zunächst nur für ein vieradriges, geschirmtes Kabel definiert (IBM-Kabeltypen 1 und 3), und Ethernet akzeptierte nur das Koaxialkabel (10Base5- und 10Base2-Kabel). Das daraus resultierende Nebeneinander verschiedener Netzwerkstrukturen, Übertragungsmedien und Steckverbindungen war mit einigen Komplikationen verbunden. In den letzten Jahren entwickelte man daher eine einheitliche Kommunikationsinfrastruktur, die neben der Übertragung von Computerdaten auch die Integration anderer Kommunikationsformen erlaubt. So werden beispielsweise auch die Verbindungen der einzelnen Subsysteme des neuen digitalen Telefonsystems der Universität Wien über das Kupfer- und Glasfasernetz der EDV-Infrastruktur abgewickelt, und in manchen Gebäudeteilen - teilweise sogar in ganzen Gebäudekomplexen, wie z.B. im Universitätscampus AAKH - wird bereits die gesamte Telefonie inklusive der Nebenstellen-Anschlüsse über die EDV-Infrastruktur versorgt.

... zur strukturierten Verkabelung

Solche flexiblen Einrichtungen sind nur realisierbar, wenn auf der untersten Ebene der Kommunikationsinfrastruktur (der Verkabelung) möglichst einheitliche, von den verschiedenen Verbindungstechniken und transportierten Netzdiensten weitgehend unabhängige Übertragungsmedien eingesetzt werden. Bei der Planung einer optimal einsetzbaren Gesamtstruktur ist daher vieles zu berücksichtigen:

Das Verkabelungssystem muß gängige Industriestandards unterstützen (z.B. IEEE 802.3, 10Base-T, 100Base-T, ATM oder FDDI, wobei je nach Anforderung entsprechende Kabeltypen zu verlegen sind) und über Jahre hinweg eingesetzt werden können. Jeder theoretisch nutzbare Arbeitsplatz sollte von vornherein mit mindestens einem Kabel versorgt werden. Unabhängig vom Verlauf der Leitungen muß die logische Abbildung von Stern-, Bus- oder Ringtopologien möglich sein. Die Störungsanfälligkeit sollte wie der Aufwand für Administration, Wartung, Fehlerlokalisation und -behebung möglichst gering gehalten werden; hierfür sind geeignete Netzwerkkomponenten ebenso wichtig wie eine intelligente, modulare Netzwerkstruktur. Spätere Umstellungen und Erweiterungen müssen durch einfache Anpassungen im bestehenden Netz realisierbar sein, da ansonsten gewaltige Folgekosten entstehen können (am kostengünstigsten ist die Verkabelung natürlich beim Neubau eines Gebäudes oder bei Generalsanierungen). In das Verkabelungskonzept müssen sich viele unterschiedliche Systeme und Geräte - auch noch unbekannte Anschaffungen - integrieren lassen. Da multimediale Anwendungen immer wichtiger werden, sollten mit einem Kabel außerdem die verschiedensten Kommunikationsströme übertragbar sein: Analoge und digitale Sprachübertragung, Bildübertragung, Videoschaltungen (z.B. für innerbetriebliche Konferenzen) sowie Sensorsignale für die Sicherheits- und Gebäudetechnik.

Begründet auf diesen Anforderungen hat sich in den letzten Jahren ein allgemeines Modell für ein unabhängiges, flexibles und zukunftssicheres Verkabelungssystem ("Strukturierte Verkabelung") durchgesetzt, das auch Eingang in die Normung gefunden hat und daher einheitlich ausgeführt werden kann. Das Prinzip der strukturierten Verkabelung beruht auf drei Hierarchiestufen, die an definierten Punkten mit Hilfe bestimmter Geräte gekoppelt werden.

  • Primärverkabelung (Campus-Verkabelung)
    Der Primärbereich - die Verbindung zwischen den Gebäuden - wird aufgrund der relativ großen Entfernungen mit Kupfer- oder Glasfaserkabeln realisiert. Er beginnt und endet an Gebäude-Backbone-Verteilern, wobei der Übergang von einem Gebäudenetz in ein anderes stets das Durchlaufen zweier Koppelungselemente (meistens Router) erfordert. Diese dezentrale Struktur bietet den Vorteil, daß bei Ausfall eines Routers nur die Rechner eines einzelnen Gebäudes vom Netz abgeschnitten sind, das Netz selbst aber unverändert verfügbar bleibt.
  • Sekundärverkabelung (Vertikaler Steigbereich)
    Die Verbindung zwischen Gebäudeteilen - v.a. zwischen den Stockwerken - wird vorzugsweise mit Glasfaser- oder Twisted Pair-Kabeln (verdrillte, paarweise geschirmte Kabel) ausgeführt. Dabei sollten möglichst wenig verschiedene Kabeltypen zum Einsatz kommen. An zentralen Stellen des Gebäudes werden Verteilerschränke installiert (z.B. ein Schrank pro Etage), in denen jeweils Bereichsverteiler und aktive Netzwerkkomponenten (siehe unten) montiert sind. Die Bereichsverteiler sind direkt am Gebäude-Backbone-Verteiler angeschlossen und werden durch vertikale Rangierverbindungen - meist Glasfaserkabel - miteinander verbunden. Die Bereichsverteiler sorgen für die Segmentierung des gesamten Netzes und dienen auch als Ansatzpunkt für alle technischen Eingriffe wie z.B. Rangierungen, Messungen am Netz und Wartungsarbeiten.
  • Tertiärverkabelung (Etagenverkabelung)
    Diese wird vorzugsweise mit Twisted-Pair-Kabeln - teilweise auch mit Koaxialkabeln - ausgeführt. Sie geht sternförmig von den Verteilerschränken aus und verbindet jeweils einen Anschluß einer aktiven Netzwerkkomponente mit einer Datensteckdose, an der dann das Endgerät angeschlossen wird. Die Verkabelung endet meist in zweizügigen Fensterbank-Kabelkanälen. Der Einbau der Datensteckdosen wird im Schwachstrombereich dieser Kabelkanäle in einer universellen Steckertechnik ausgeführt, die möglichst im gesamten Verkabelungssystem Anwendung finden sollte. Die Anpassung der Schnittstelle des Endgeräts zum Verkabelungssystem wird mittels eines Adapters in der Datensteckdose realisiert.
  • Aktive Netzwerkkomponenten
    Das Verkabelungssystem wird allgemein als passives Netzwerk bezeichnet. Funktionsfähig wird es erst durch die Installation aktiver Netzwerkkomponenten (Fan-out-units, Repeater, Hubs, Bridges, Switches, Router) an seinen Verbindungspunkten, z.B. in den Etagenverteilern. Die aktiven Netzwerkkomponenten dienen unter anderem der Überbrückung von Beschränkungen des Übertragungsmediums (meist Kabel): Jedes Medium hat eine begrenzte Segmentlänge, die sich aus seinen physikalischen Eigenschaften, der Übertragungsrate, der Zugriffsmethode, der Signalstärke und dem "Abwehrmechanismus" gegen Datenkollisionen ergibt. Nur durch den Einsatz der jeweils geeigneten Komponenten kann eine optimale Verbindung der einzelnen lokalen Netze untereinander erfolgen und die bestmögliche Servicequalität gewährleistet werden.

Universitätsstandorte mit LAN-Verkabelung

Folgende 83 Standorte von Universitätseinrichtungen und Instituten wurden in den vergangenen 10 Jahren vom EDV-Zentrum mit einer Datennetz-Infrastruktur versorgt:

  • 1010 Wien,
    • Doblhofgasse 5/9
    • Doblhofgasse 7
    • Dr. Karl Lueger-Ring 1 (Hauptgebäude)
    • Ebendorferstraße 10
    • Freyung 6
    • Gölsdorfgasse 3
    • Hanuschgasse 3
    • Heßgasse 1
    • Hofburg, Batthyanystiege
    • Hohenstaufengasse 9
    • Landesgerichtstraße 18
    • Liebiggasse 4
    • Liebiggasse 5
    • Neutorgasse 12
    • Neutorgasse 13
    • Postgasse 7?9
    • Rathausstraße 19
    • Rathausstraße 21
    • Reichsratstraße 17
    • Schottenbastei 10-16
    • Schottenring 21
    • Universitätsstraße 5
    • Universitätsstraße 7 (NIG)
  • 1020 Wien,
    • Schüttelstraße 115
  • 1030 Wien,
    • Dr. Bohr-Gasse 9
    • Rennweg 14
  • 1080 Wien,
    • Alserstraße 21
    • Alserstraße 33
    • Lenaugasse 2
  • 1090 Wien,
    • Alserstraße 4 (AAKH)
    • Alserstraße 48
    • Althanstraße 14 (UZA I und UZA II)
    • Berggasse 11
    • Berggasse 17
    • Berggasse 21
    • Boltzmanngasse 3
    • Boltzmanngasse 5 / Strudlhofgasse 4
    • Boltzmanngasse 9
    • Borschkegasse 8
    • Borschkegasse 8a
    • Frankgasse 1
    • Garnisongasse 3
    • Garnisongasse 7
    • Garnisongasse 13
    • Kinderspitalgasse 13
    • Kinderspitalgasse 15
    • Lazarettgasse 14 (NAKH)
    • Liechtensteinstraße 22/22a
    • Maria Theresien-Straße 3
    • Nordbergstraße 17
    • Rooseveltplatz 5
    • Rooseveltplatz 10
    • Rotenhausgasse 6
    • Schwarzspanierstraße 15
    • Schwarzspanierstraße 17
    • Sensengasse 2
    • Sensengasse 8
    • Severingasse 9
  • 1090 Wien, Spitalgasse 2 (AAKH)
    • Spitalgasse 4
    • Türkenstraße 23
    • Universitätsstraße 2
    • Van Swieten-Gasse 1
    • Währinger Gürtel 18-20 (NAKH)
    • Währinger Straße 10
    • Währinger Straße 13
    • Währinger Straße 13a
    • Währinger Straße 17
    • Währinger Straße 25
    • Währinger Straße 25a
    • Währinger Straße 28
    • Währinger Straße 38
    • Währinger Straße 42
    • Wasagasse 12
  • 1150 Wien,
    • Auf der Schmelz 4-6
    • Possingergasse 2
  • 1180 Wien,
    • Schopenhauerstraße 32
    • Türkenschanzstraße 17
  • 1190 Wien,
    • Franz Klein-Gasse 1
    • Gymnasiumstraße 50
    • Hohe Warte 38-40
    • Silbergasse 45
  • 1210 Wien,
    • Brünnerstraße 72
  • 1235 Wien,
    • Brunner Straße 59

Universitätsstandorte ohne LAN-Verkabelung

Einige Standorte wurden nicht vernetzt, da sie aufgelassen werden sollen oder eine Verkabelung dort nicht relevant ist:

  • 1020 Wien,
    • Augarten
    • Donauturm
  • 1080 Wien,
    • Lammgasse 8
    • Lederergasse 35
  • 1090 Wien, Berggasse 5
    • Ferstelgasse 5
    • Ferstelgasse 6
    • Garnisongasse 4
    • Rooseveltplatz 5a
    • Schlickgasse 4
    • Sensengasse 1?3
    • Strudlhofgasse 1
    • Währinger Straße 29-31
  • 2325 Himberg,
    • Brauhausgasse 34
  • 2572 St. Corona,
    • Schöpfl
  • 4645 Grünau im Almtal,
    • Auingerhof 11
  • 5652 Dienten am Hochkönig,
    • Dorf 11

Kenndaten zum Datennetz der Uni Wien

2875

Thin-Ethernet-Segmente

18

TokenRing-Segmente (ohne Neues AKH)

53 km

Glasfaserkabel in Gebäuden

21,37 km

Glasfaserkabel zwischen Gebäuden

122 km

Thin-Ethernet-Kabel

290 km

Category 5-Kabel (S/UTP)

216

Repeater

184

Hubs

69

Router

58

Switches

18

Zentrale Netzwerkserver

ca. 13000

Datensteckdosen