(Datanett og kabling for datanett)

Transkript

1 IKT FOR MEDISINTEKNIKERE MODUL 1 INTRODUKSJONKURS LEKSJON 7 DATANETT-INFRASTRUKTUR (Datanett og kabling for datanett) Kurt-Even Kristensen HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

2 1. INTRODUKSJON I et sykehus er det etterhvert et stort antall Edb-systemer. Det er en stor variasjon hva som finnes av systemer fra sykehus til sykehus. Nedenfor er det listet opp en del aktuelle systemer. Generelle kontorstøttesystemer (tekstbehandling, regneark osv.) Økonomi- og regnskapssystem Pasientadministrativt system Lønns- og personalsystem EDI/Epost og rekvisisjonssvar Klinisk informasjonssystem Laboratoriesystem Røntgeninformasjonssystem Innkjøp-, logistikk- og lagersystem Utstyrsregister FDV-system PACS-system Andre medisinsk tekniske systemer Kommunikasjonssystemer (for eksempel talekommunikasjon og alarmoverføring) etc. Karakteristisk for flere av disse systemene er at det er mange brukere av systemene, og at brukerne gjerne befinner seg spredt ut over sykehuset. Det er da et behov for at systemene er tilgjengelige over et datanett. Ansatte på sykehus har i dag blitt mer og mer avhengig av bruk av Edb-systemer når de skal utføre sine daglige arbeidsoppgaver. Denne situasjonen forventes å øke i tiden framover, og sykehusansatte vil benytte seg både av tradisjonelle kontor-pc er og bærbare trådløse terminaler. Datanettet blir en veldig kritisk ressurs for driften av et sykehus, og kravet til oppetid, tilgjengelighet og kapasitet for datanett blir svært strenge. I dette faget skal vi ikke se nærmere på de ovenfor nevnte systemene i dette emnet, men fokusere på infrastrukturen for disse systemene, dvs. at vi skal se litt nærmere på en del grunnleggende fundamenter for datakommunikasjon og nett-infrastruktur for datakommunikasjon. I tillegg vil vi se litt på felles kablingssystemer for datanett og andre kommunikasjonssystemer. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

3 2. FELLES KABLINGSSYSTEM FOR IT-SYSTEMER Tradisjonelt er det benyttet separate kablingssystemer for de forskjellige kommunikasjonssystemene ved norske sykehus. Dette skyldes både at systemene har blitt kjøpt inn til ulike tider, og fordi felles kablingssystemer for IT-systemer ikke har vært aktuelt som tema forut for de siste årene. I tillegg har teknologien i de ulike kommunikasjonssystemer tidligere ikke muliggjort bruk av et felles kabelnett. I nyere sykehusbygg har man benyttet felles kablingssystem for IT-systemer i forholdsvis utstrakt grad. Et felles kablingssystem for informasjonsteknologi vil kunne være en felles ressurs for blant annet datanettet og andre kommunikasjonssystemer som f.eks. telefonsystem, høyttalende hustelefon, bildeoverføring osv. Gjennom et felles kablingssystem oppnås en mye bedre løsning både økonomisk og driftsmessig, enn om det etableres individuell kabling for de enkelte system. Ved å ha en felles kablingsressurs som dekker hele sykehusområdet, har man en fleksibelt utnyttbar ressurs tilgjengelig for nye systemer og ved systemendringer. Med den raske teknologiutviklingen en har på systemsiden, vil et godt designet kablingssystem kunne overleve flere systemgenerasjoner for mange av de systemene det er bærer for. En vil ha best mulighet til å oppnå dette når kablingen ses under ett. Ikke alle IT-systemer vil kunne benytte et felles kablingssystem. Det kan være både ut fra spesielle krav til kabeltyper/-kvalitet, eller at det av sikkerhetsmessige årsaker kreves separat kabling og føringsveier. Eksempel på dette kan være: Brannalarmanlegg Elektroniske sikkerhetssystemer Kabling for høyttalere og mikrofoner i AV-anlegg "Buss-systemer" (f.eks. EIB) Tendensen er imidlertid at flere og flere anlegg/systemer benytter strukturert kabelnett fordi de helt eller delvis benytter datanettet for kommunikasjon, både internt i det enkelte anlegg/system og mot andre systemer. Det kan for eksempel være situasjonen innenfor byggautomasjon og sikkerhetssystemer der kommunikasjon fra undersentral og oppover typisk foregår over TCP/IP i datanett. 2.1 Standarder for kablingssystemer Det er utarbeidet internasjonale og nasjonale standarder for felles kablingssystemer. De norske standardene er basert på europeiske normer, og har fått prefikset NEK. Følgende standarder gjelder for kabling: Kablingstype og systemstruktur: NEK-EN og EN Installasjon: NEK-EN Testing: NEK-EN / EN Jording: NEK-EN Det er viktig at standardene overholdes. Det gjelder både ut fra mulighet for garantikrav, og for at systemene som skal benytte kablingen skal kunne fungere som tiltenkt. Den overordnede standarden er NEK-EN 50173, som angir struktur på nettet, maksimalavstander i ulike deler av nettet, samt krav til kabeltyper. Strukturen på et kablingssystem for IT-systemer er skissert i figur 1. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

4 2.2 Struktur for felles kablingssystem OF Områdestamkabel BF BF BF Bygningsstamkabel EF EF EF EF Horisontalkabel TP TO TO TO TO TO TO TO TO Mulig kabelforbindelse Mulig transisjonspunkt Figur 1: Felles kablingssystem for IT-systemer Systemstruktur med fordelere og kabelforbindelser for felles kablingssystem NEK-EN angir en struktur med kabling og fordelere (koblingsrom) for felles kablingssystem som angitt i figuren over. I praksis benytte ulike betegnelser på fordelerne. Andre navn for etasjefordelere (EF) er for eksempel telematikkrom eller kommunikasjonsrom. Bygningsfordelere (BF) betegnes hovedkommunikasjonsrom eller hovedtelematikkrom. Områdefordeleren (OF) kan være sammenfallende med en av bygningsfordelerne, eller det kan være et separat rom. Maskinrom er et navn som er benyttet ved flere sykehus. Systemet for områdestamkablingen (stamnettkabling) strekker seg fra områdefordeleren (OF) til bygningsfordelerne, som vanligvis er plassert i forskjellige bygninger. Når det fins et slikt delsystem, omfatter det områdestamkablene, den mekaniske avslutningen av områdestamkablene (både til område- og bygningsfordelerne) og krysskoplingene ved områdefordeleren. Områdestamkabelen kan også forbinde to bygningsfordelere. Systemet for bygningsstamkablingen (stigenettkabling) går fra en bygningsfordeler (BF) til etasjefordelerne. Delsystemet omfatter bygningsstamkablene, den mekaniske avslutningen av bygningsstamkablene (både til bygnings- og etasjefordelerne) og krysskoplingene ved bygningsfordeleren. Systemet for den horisontale kablingen (spredenettkabling) går fra en etasjefordeler (EF) til de tilknyttede telekommunikasjonsuttakene (TO). Delsystemet omfatter de horisontale kablene, HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

5 den mekaniske avslutningen av horisontalkablene til etasjefordeleren, krysskoplingen ved etasjefordeleren og telekommunikasjonsuttakene. For noen applikasjoner er det ønskelig og tillatt med ekstra direkte forbindelser mellom etasjefordelerne eller bygningsfordelerne. Bygningsstamkabelen kan også forbinde to etasjefordelere. Slike sammenkoplinger skal imidlertid komme i tillegg til dem som utgjør den grunnleggende hierarkiske stjernetopologien. Bygningsinntak kreves når områdestamkabler og kabler for offentlige og private telenett (inkludert antenne) går inn i bygninger, og det skjer overgang til interne kabler. Det omfatter et inntakspunkt på veggen til bygningen og kabelføringen frem til område- eller bygningsfordeleren. Tilkoplingene til offentlig telenett for å få tilgang til offentlige telekommunikasjonstjenester, skjer ved grensesnittet til det offentlige telenettet. 2.3 Avstander NEK-EN angir anbefalte maksimalavstander for de ulike kabelsegmentene. Horisontal kabling (spredenettkabel) Maksimal lengde av kabel i fast installasjon er 90 m. I tillegg kommer lengden av snor i arbeidsområdet (A), krysskoplingssnor i etasjefordeler (B) og utstyrskabel (E) - til sammen maksimalt 10 m. Merk at bare krysskoplingssnor i fordelere er dekket av denne standarden. Krysskoplingssnor i etasjefordeler er begrenset til maksimalt 5 m. System for bygningsstamkablingen (stigenettkabel) Lengde av fast kabel bør begrenses til 500 m. System for områdestamkablingen (stamnettkabel) Lengde av fast kabel bør begrenses til 1500 m. 2.4 Installasjon Installasjon av felles kablingssystem er spesifisert i NEK EN Innholdet i denne standarden omfatter forskjellige aspekter fra klimatisk og elektrisk miljø (EMC-problematikk, overspenningsvern, jording og bonding), sikkerhetsaspekter ved montasje og drift til dokumentasjon og merking. I tillegg kommer så prosjekteringen (valg av materiell, dimensjonering av plass- og kapasitetsbehov), rutiner for installasjon og noen juridiske forhold. Det må stilles krav til alle faser av byggingen av et kabelnett, både til nettkomponenter og utført arbeid. Kravene kan klassifiseres etter prosjektfasene: prosjektering, installasjon, dokumentasjon, overtagelse og drift. Jording/ekvipotensialering skal være i henhold til NEK-EN Kabeltyper Følgende kobberkabelklasser kan være aktuelle for parkabel i spredenettet: Sambandsklasse D (kategori 5 og 5e), samband opp til 100MHz, revidert i 2000 med noe strengere tekniske krav. Det er viktig å merke seg at kat. 5 og 5e nå er slått sammen og kun benevnes med kat. 5, mens kravene tilsvarer tidligere kat. 5e Sambandsklasse E (kat. 6) som er en ny sambandsklasse. Dekker samband med båndbreddebehov opp til 250MHz, benytter RJ45 koblingsmateriell. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

6 Sambandsklasse F (Kat 7) som er en ny sambandsklasse. For samband opp til 600MHz. Det er viktig å merke seg at denne sambandsklassen ikke benytter standard RJ45 koblingsmateriell. Fiber i spredenettet har ingen problemer med elektromagnetisk støy eller jording, og kan benyttes til dataoverføring utover 90m kravet. I tillegg har optiske fibre høy overføringskapasitet (se for øvrig tabellen under). Imidlertid har kostnadene spesielt for konnektorer og grensesnitt-/nettverksutstyr vært høye. Selv om prisene gradvis utjevner seg, anses det foreløpig som fornuftig med spredenett basert på kobber. I spesielle tilfeller vil det kunne være behov for fiberuttak. For overføring av høy datarate (over 1Gbit/s) kreves i dag fiberkabel. For så korte avstander som er aktuelle i spredenettet er det generelt multimodusfiber av dimensjon 50/125µm eller 62,5/125µm som er aktuell. For helt spesielle formål kan singelmodusfiber (SM) også være aktuelt i spredenettet. Utvikling rettet mot høyere hastigheter enn 1Gbit/s over kat. 6 og 7 parkabel lar vente på seg. I stigenett og stamnettkabling er det aktuelt å installere 50/125µm MM-fiber til erstatning for tradisjonell 62,5/125µm MM-fiber på grunn av bedre ytelse over lengre avstander. Overføringskapasitet i SM-fiber 9/125µm er suveren, men kan kun brukes sammen med kostbar laserteknikk. Ved behov for 10Gigabit Ethernet over større avstander enn 300m, er det bare singelmodusfiber som er aktuelt. For multimodusfiber bør det velges fiber av typen 50/125µm av hensyn til applikasjoner som Gigabit Ethernet over størst mulig avstand. 2.6 Redundans Kravene til oppetid, tilgjengelighet og kapasitet i kommunikasjonssystemene som skal benytte et kablingssystem vil kunne være ekstremt høye. For å kunne tilfredsstille slike krav, er det en forutsetning at kablingssystemet innehar redundans, dvs. at det alltid finnes to alternative traséer for forbindelsen mellom to noder (etasjefordelere). Som et generelt redundanstiltak bør det alltid være minimum en alternativ kabelforbindelse mellom en etasjefordeler (EF) og en bygningsfordeler (BF). Det kan også være aktuelt å legge kabel mellom en etasjefordeler i ett bygg til en bygningsfordeler i et annet bygg som en ekstra sikkerhet. Mellom bygningsfordelerne bør kablingen ha maskenettstruktur. I praksis vil omfanget av redundans avhenge av økonomi, og hva som er mulig ut fra tilgjengelige føringsveier. I en eksisterende bygningsmasse der redundans ikke er planlagt i utgangspunktet, vil det kunne være vanskelig å få etablert en høy grad av redundans uten store kostnadskonsekvenser. I et nybygg er det mulig å ta hensyn til etablering av redundans i planleggingsfasen, og prislappen trenger dermed ikke å bli så høy. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

7 2.7 Sammenheng mellom struktur for datanett og kabelsystem for IT-systemer Strukturen for et moderne datanett vil typisk bli etablert med utgangspunkt i strukturen for et felles kablingssystem for IT-systemer. Strukturen vil bestå av tre ulike nett-nivå: Stamnett, stigenett og spredenett sammenkoblet v.hj.a. svitsjer. En enkel prinsippskisse av en typisk nettstruktur er vist i figuren nedenfor. Spredenett Etasjefordelere Stigenett Bygningsfordeler Stamnett Figur 2 Prinsippskisse for datanettstruktur I etasjefordelerne (EF) plasseres kantsvitsjer, og et spredenett etableres innenfor dekningsområdet av en etasjefordeler. Brukerne får aksess til datanettet via kantsvitsjene. Etasjefordelere må plasseres slik at maksimumsavstandene (90m) i spredenettet i NEK-EN er ivaretatt. Det er viktig at avstandskravene overholdes. For store avstander i spredenettet kan medføre nettverksproblemer, og vil spesielt kunne gå ut over ytelse/kapasitet for de posisjonene dette gjelder. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

8 3. HVA ER ET LOKALNETTVERK? Sammenkoblingen av småmaskiner (typisk PCer) i et nettverk innenfor et avgrenset område kalles lokalnettverk. Det kan være mange grunner til at en ønsker å gjøre en slik sammenkopling. En av de viktigste grunnene er deling av ressurser. Med ressurser i denne sammenhengen menes utstyr normalt koplet til PC, for eksempel skrivere eller CD-rom, og data (filer). Figur 3 Enkelt lokalnettverk For at maskiner som er koplet sammen skal kunne kommunisere på den måten som er omtalt her, må det være spesiell programvare i maskinene som muliggjør dette. Dette er kommunikasjonsprogramvare. Hvis vi tenker oss en vanlig PC, må vi ha et operativsystem som gjør det mulig å hente en fil fra en diskett eller harddisk og inn i minne. På samme måte må det være et operativsystem som gjør det mulig å kommunisere ut på en kabel og inn i en annen maskin. Dette operativsystemet kalles nettverksoperativsystemet (NOS). To utbredte systemer er Novell NetWare, en annen er Microsoft Windows NT. Vi går ikke nærmere inn på nettverksoperativsystemer her. Et annet meget viktig begrep i forbindelse med lokalnettverk er klient tjener- prinsippet. Vi hører ofte snakk om nettverksserveren (eller på norsk tjenermaskinen). Vi kommer tilbake til klient/tjener prinsippet i kapitel KLASSIFISERING AV NETTVERKSTYPER Avhengig av hvor stort et kommunikasjonsnettverk er (i utstrekning), settes det gjerne opp tre klassifiseringer av nettverk. 4.1 Local Area Network (LAN) Dette har vi allerede beskrevet og LAN er altså et nettverk som dekker et begrenset område, typisk innenfor en bygning eller nabobygninger. Kabler ligger da vanligvis internt, det vil si at det normalt ikke brukes fastlinjesamband (f.eks. Telenor). Dette er imidlertid nødvendig der kablene må krysse offentlig grunn for å komme fra en bygning til en annen (distribuert bygningsmasse). Fram til 1998 har Telenor monopol på all kabling på offentlig grunn. Overføringshastigheten i lokalnettverk er vanligvis høy, gjerne flere Mbit/s. Dette avhenger av valgt konfigurasjonsløsning og kabeltype. Vi kommer tilbake til konfigurasjoner, kablingstyper og typiske hastigheter senere. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

9 4.2 Metropolitan Area Network (MAN) Som navnet sier, så knytter MAN sammen enheter som er plassert langt fra hverandre. Vi sier gjerne at avstanden mellom enheter ved bruk av MAN er fra 5 til 50 km. Det som karakteriserer MAN er den høye hastigheten. Selv om avstanden er relativt stor, så kan vi med MAN få opp hastigheter over 100Mbit/s. Overføringsmediet for MAN er gjerne fiberoptiske kabler. 4.3 Wide Area Network (WAN) WAN bruker gjerne offentlige fastlinjer som overføringsmedium. I selve betegnelsen ligger det at avstandene mellom komponentene i et WAN er stor. WAN knytter ofte sammen flere LAN som er plassert fra hverandre. Et eksempel på et WAN kan være et firma med flere avdelinger som ønsker å bli sammenkoplet i ett nettverk 5. FORDELER OG ULEMPER MED LOKALNETTVERK 5.1 Fordeler med PC-nettverk. Som nevnt er det flere bruksområder for PC-nettverk. Et felles ord for dette er deling av ressurser. Under er det ført opp noen typiske eksempler på ressurser som kan deles: Skrivere Prosesseringskraft Data/filer Programvare Diskplass Andre inn/ut enheter (f.eks. CD-ROM) Sentral og rutinemessig sikkerhetskopiering Brukerne kan logge seg inn hvor som helst Sikkerhet (innlogging med brukernavn og passord) En annen stor fordel med PC-nettverk er at det gir mulighet for elektronisk kommunikasjon mellom brukerne. Dette kan blant annet foregå med elektronisk post, elektronisk konferanse eller ved å overføre filer. Ofte er dessuten lokale nettverk koblet til større nettverk (MAN - WAN). 5.2 Ulemper Sårbarheten blir større i et nettverk enn med enkeltstående PCer. Hvis for eksempel den sentrale disken går i stykker rammer det mange brukere. Det samme er tilfelle dersom tjeneren stopper helt opp. Selv en driftsstans på noen timer vil være alvorlig, fordi det rammer mange brukere. Regelmessig sikkerhetskopiering og andre tiltak vil kunne begrense skaden av slike hendelser. I nettverk kan også installasjons- og vedlikeholdsutgiftene bli store. Det er ofte langsommere å jobbe mot nettverk enn å jobbe mot en lokal harddisk. Det tar f.eks. lengre tid å hente fra filer som er lagret på tjeneren enn dersom de lå lagret lokalt på PCens harddisk. Dette kan gi store utslag dersom en kjører store programmer (for eksempel Windows), og disse er lagret på serveren. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

10 6. LAN TJENERMASKINER (KLIENT-TJENER LØSNINGER) Klient-tjener-løsning betyr at en bruker kjører et såkalt klientprogram på sin PC. Hvis PC-en er tilkoblet et nettverk kan klientprogrammet sende en beskjed til en annen maskin i systemet, og be denne maskinen utføre en tjeneste for seg. Brukerens PC opptrer da som en klient. Maskinen som utfører tjenesten kalles tjener. Tjeneren vil utføre tjenesten, og sende resultatet tilbake til klienten. Det er flere grunner til at dette er fornuftig: 1. Klienten kan jobbe videre med andre ting mens tjeneren behandler forespørselen. 2. Databehandlingen foregår der data er lagret, nemlig hos tjeneren. Dette reduserer netttrafikken. For eksempel tjenesten være et oppslag i en stor sentral database. Da slipper man å overføre en kopi av hele databasen. Isteden overføres bare resultatet av oppslaget. 3. En klient kan ha tilgang til mange forskjellige tjenere. En tjener kan betjene mange klienter. Tjenermaskinen (eller serveren) er selve hjertet i lokalnettverket. Gjennom denne går alle data og all kommunikasjon styres fra tjenermaskin(er). Figur 4 viser hva som kan foregå med en nettverksutskrift. Utskriften går fra klient-maskinen øverst til høyre, inn til tjenermaskinen, tilbake til kabelen og så til skriveren. I store nettverk er det mange tjenermaskiner. Disse kan da enten være satt opp slik at en er overordnet de andre (et hierarkisk nettverk) eller så er de satt opp slik at hver tjenermaskin har ansvar for sin del av nettverket. Figur 4 Nettverk med tjenermaskin 6.1 Filtjener Den viktigste jobben som gjøres i tjenermaskiner er filtjenestene. Svært mange av tjenermaskinens oppgaver går ut på å formidle filer frem og tilbake i nettverket. Utskrifter sendes til skrivertjener som en fil. Det er filtjener som sørger for at denne fila kommer fra arbeidsstasjonen og frem til skrivertjeneren. Også når en bruker i nettverket skal starte opp en applikasjon (for eksempel en tekstbehandler), må en filtjener sørge for å overføre den delen av fila som trenges for å starte opp applikasjonen. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

11 Fordeler med en filtjener er: Trenger ikke å ha applikasjonen (f.eks. tekstbehandleren) liggende på alle harddiskene. Brukere kan ha sine egne private områder med data (passordbeskyttet) Bruk av filtjener tillater også at data kan ligge på fellesområder. Ulemper med å legge program på filtjener er: Nedlasting krever selvsagt mye av kapasiteten til nettverket. Brukere blir også svært sårbare for slike feil som at filtjener er ute av drift. 6.2 Applikasjonstjenere Dersom en applikasjon krever for stor del av kapasiteten til en arbeidsstasjon, kan en la en applikasjonstjener gjøre jobben. Man lar altså tjenermaskinen gjøre det tunge arbeidet ved at man gir maskinen en oppgave som krever mye kapasitet. Tjenermaskinen jobber til den er ferdig med oppdraget og gir tilbake et svar som er resultatet av jobben. Applikasjonstjenere er ofte kraftigere maskiner fordi de skal betjene mange brukere og blir svært ofte satt til å gjøre slaveoppdrag som er meget arbeidskrevende. 6.3 Skrivertjenere Skrivertjeneren tar imot alle utskrifter fra arbeidsstasjonene i nettverket, tar vare på utskriften dersom skriveren er opptatt og administrerer køen til skriver. En skrivertjener kan vanligvis tilby valg av forskjellige køstrategier. Det innføres da et prioritetssystem hvor brukeren kan velge prioritet på sin utskrift. Da vil skrivertjener skrive ut den jobben som har høyest prioritet. Andre kø-ordninger kan også være aktuelle, for eksempel rangering etter størrelse på utskriftsjobb, rangering etter personer (noen brukere har høyere prioritet enn andre) eller kombinasjoner av disse. 7. PROTOKOLLER For at nettverkskortene i et nettverk skal kunne kommunisere over nettverkskabelen, må det finnes et sett med detaljerte regler for hvordan denne kommunikasjonen skal foregå. Et slikt sett med regler utgjør en protokoll. En protokoll er en standard - altså et sett med regler - som i detalj beskriver hvordan dataoverføringen skal skje. Det finnes protokoller for alle deler av nettverket. Fra angivelse av mekaniske dimensjoner på plugger, ledninger mm, via angivelse av strøm og spenningsnivå på komponentene, og helt opp til detaljerte beskrivelser av hvordan programvaren skal sende og motta data. 8. TOPOLOGI Oppbyggingen av datanettverk kan følge flere forskjellige topologier. Med topologi menes hvordan den fysiske oppbyggingen av nettverket er, og hvordan de tilknyttede enhetene - eller nodene - kommuniserer. Den tradisjonelle topologien er stjernetopologi. Denne er bl.a. kjent fra stormaskinløsningene. På små nettverk med liten geografisk utstrekning - såkalte lokale nettverk eller LAN (Local Area Network) - er derimot de to vanligste topologiene ringtopologi og busstopologi. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

12 8.1 Stjernetopologi Her er nodene tilkoblet en sentral tjenermaskin med hver sin ledning slik figur 5 viser. Kabeltypen som brukes er i dag som regel tvunnet parkabel. Figuren nedenfor viser et eksempel på stjernetopologi. - Node, f.eks en PC eller en terminal - Tjenermaskin - Nettkabel Figur 5 Stjernetopologi 8.2 Ringtopologi Ved ringtopologi ligger nettkabelen i en ring, og nodene er koblet inn på forskjellige steder i ringen. Dette er fremstilt i figur 6. Alle tilknyttede maskiner er likeverdige sett fra nettet. For eksempel blir ikke en tjenermaskin spesielt behandlet. Med ringtopologi kan en melding sendes gjennom hele ringen, og komme tilbake til avsenderen. Den mest brukte typen lokalnett med ringtopologi er IBM s Token Ring Token Ring På engelsk betyr token stafettpinne. Et token ring nettverk virker slik at det til enhver tid er bare en node som kan sende en pakke ut på nettet. Vi sier at denne noden har stafettpinnen. Pakkene går rundt nettet i en fast retning. Når noden som har stafettpinnen sender en pakke vil neste node motta pakken, sjekke adressefeltet for å se om meldingen er til seg og sende meldingen videre til påfølgende node. Pakken sendes altså alltid videre. Den noden som er rett mottager merker pakken på en slik måte at senere noder forstår at pakken allerede har vært innom mottageren. Til slutt kommer pakken tilbake til sender. Senderen sjekker om pakken kom vel frem, og overlater deretter stafettpinnen til neste node. Den vanligste hastigheten på et slikt nett er 16Mbit/s. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

13 - Node, f.eks. en PC eller en tjenermaskin - Nettkabel Figur 6 Ringtopologi 8.3 Busstopologi Ved busstopologi ligger det en sentral nettkabel hvor PC-ene tilknyttes på forskjellige steder langs kabelen. Heller ikke her vil noen av de tilknyttede enhetene spesialbehandles. Busstopologi er vist i figur 7. - Node, f.eks en PC - Terminering - T-ledd - Nettkabel Figur 7 Busstopologi 9. ETHERNET Det mest utbredte LAN-standarden er IEEE802.3 (buss-topologi), også kalt Ethernet (litt feilaktig). Historien bak Ethernet er forholdsvis lang, og vi skal ikke gå detaljert inn på den her. Den første varianten av Ethernet ble opprinnelig utviklet av Xerox (1976) og hadde en hastighet på 2.94Mbit/s. Den ble videreutviklet av DEC og Intel til en standard for 10Mbit/s Ethernet. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

14 Denne danner grunnlaget for IEEE standarden Forskjellen mellom standarden og Ethernet er at beskriver en hel familie av systemer for ulike transmisjonsmedia. Tabellen under viser de mest vanlige LAN-systemer med hastighet 10Mbit/s. Navn Kabel Maksimal Antall Fordeler segment lengde noder/segment 10Base5 Tykk koax. 500m 100 Bra som stamkabel 10Base2 Tynn koax. 200m 30 Billigst 10Base-T Parkabel 100m 1024 Enkelt vedlikehold 10Base-F Optisk fiber 2000m 1024 Best mellom bygninger Historisk kom 10Base5, populært kalt tykt Ethernet, først. Notasjonen 10Base5 betyr at den opererer ved 10Mbit/s og at den tillater segmentlengder på 500m. Deretter kom 10Base2 (tynt Ethernett), som var mye billigere og enklere å installere. Det var imidlertid mer begrenset mhp. segment lengde og antall noder/segment. I moderne bygg er det vanlig å benytte seg av parkabel å trekke tvunnet parkabel enn koaksialkabel. Ved hjelp av en nettverkskomponent som kalles HUB (betyr nav direkte oversatt) er dette gjort mulig. Parkabler fra hver node føres til HUBen. Tilsynelatende kombineres da Ethernet med stjernetopologi. Ved nærmere ettersyn viser det seg imidlertid at det busstopologi som brukes også her. En HUB er nemlig en boks som tar parkablene fra nodene og tilknytter dem til Ethernetkabelen med busstopologi. Denne varianten av kalles 10Base-T. Fra HUB til node kan det maksimalt være 100m. I de tilfeller der en har behov for større avstander enn 100m, må en bruke fiber, 10Base-F. Nye installasjoner bruker utelukkende parkabel eller optiske fibre. Siden Ethernet er en gammel og svært populær standard, er det imidlertid installert et enormt antall tynne Ethernet. Derfor kan man regne med å finne tynne Ethernet i flere år ennå. Et av problemene i datanett er båndbredden. I utgangspunktet deler alle brukerne på den tilgjengelige båndbredden. Vi skal senere i denne leksjonen se på metoder for å utnytte båndbredden best mulig, f.eks. ved bruk av svitsjer. Andre alternativer er å benytte nettløsninger som tilbyr høyere hastighet, f.eks. Fast Ethernet (100Mbit/s), FDDI (100Mbit/s), ATM (25Mbit/s, 52Mbit/s, 155Mbit/s, 622Mbit/s) og Gigabit Ethernet (1Gbit/s). Dette vil vi også beskrive i en viss grad i senere kapitler. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

15 - Hub - Node, f.eks en PC eller en tjener - Tvunnet parkabel - Koaksialkabel Figur 8 Ethernet HUB-løsning 9.1 Datakommunikasjon på Ethernet Vi skal se litt mer på detaljene rundt dataoverføringen på denne nettverkstypen. Utgangspunktet er altså en busstopologi, hvor alle noder er tilknyttet en og samme nettverkskabel. Alle nodene kan sende data ut på kabelen, og alle noder kan lytte på kabelen. Det som en node sender blir altså kringkastet til de andre, og vi kaller nettverkstypen kringkastet nett (broadcast network på engelsk). Dataene sendes i rammer (mellom 64 og 1519 byte inkludert adresseinformasjonen) for å unngå lange tidsforsinkelser som nødvendigvis oppstår hvis en PC får eksklusiv rett på kabelen for å sende mye data på en gang. Når nodene må spalte opp større datamengder i rammer sikrer man seg at ingen node får monopol på kabelen over lang tid. Alle noder vil få overført noe data, selv om det kan ta litt tid hvis alle prøver å sende omtrent samtidig. For å takle problemet med at mange noder kan komme til å ville sende samtidig, bruker Ethernet en standard som kalles CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. Noder som skal sende på kabelen venter så lenge det er opptatt. Så snart det er ledig sendes en dataramme ut på kabelen. Hvis det oppstår kollisjoner, dvs flere PC sender samtidig, må pakken sendes på nytt etter en liten pause Adresser og datarammer For å kunne flytte data mellom maskiner i et lokalnett må hver maskin ha en adresse. Det må på forhånd være avklart hvilken maskin det skal sendes data til. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

16 Ethernet forlanger at hvert eneste nettverkskort er utstyrt med en såkalt MAC-adresse. MAC står for Media Access Control. Denne adressen er på 48 bit, og kan ikke endres. Vi sier den er hardkodet inn i kortet. Alle Ethernetkort har forskjellig MAC-adresse. Figur 9 viser hvordan en Ethernetramme er bygget opp, rammeformat. Rammen består av en mottaker- og en avsenderadresse som er 48-bits MAC-adresser, pluss et datafelt. I tillegg er det et felt som kalles CRC (Cyclic Redundancy Check). Dette er en kontrollsekvens som brukes for å sjekke at data ikke har blitt endret under overføringen (for eksempel på grunn av støy). Mottakeradresse Avsenderadresse Lengde Data CRC Figur 9 Ethernett ramme Den digitale koden som benyttes er Manchesterkode. Signalnivåene er +0.85Volt ( 1 ) og -0.85Volt ( 0 ). 10. OPPBYGNING AV STØRRE NETTVERK Som nevnt har en Ethernett-buss (et segment) en maksimallengde, og et maksimalt antall noder. For å få et større nettverk kan en kople sammen flere segmenter ved å bruke repeatere, broer og rutere Repeatere Repeat på engelsk betyr å repetere, og det er nettopp det repeaterne gjør. De tar i mot et elektrisk signal, og så gjentar de det og sender det videre. Noe forenklet kan en si at en repeater virker som en forsterker. Figur 10 viser at flere segment kan koples sammen ved hjelp av en repeater. Signaler som sendes fra en node på et segment sprer seg altså utover alle segmentene. Dermed kan bare en maskin om gangen sende på nettverket. Hvis to noder sender samtidig oppstår det en kollisjon, og ingen av pakkene kommer frem. Det er en grense for hvor mange segment man kan koble sammen med repeatere. Akkurat hvor mange segment man kan koble sammen er litt avhengig av hvilken type repeater man skal bruke. Fra 2 til 4 repeatere kan benyttes avhengig av hvor gode repeaterne er til å reprodusere signalene og hvordan nettverket er organisert, uten at vi skal gå videre inn på temaet her. For å få til enda større nettverk benytter man broer og rutere. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

17 Tjener segment 1 Repeater segment 2 Figur 10 Lokalt nettverk med to segment som kobles sammen med en repeater. Det finnes også repeatere hvor flere enn to segment kan kobles til. Slike repeatere kalles multiportrepeatere. Alt som kommer inn på et segment vil sendes ut på alle andre Broer og rutere Vi kan også koble sammen to segment med hjelp av ei bro (engelsk: bridge). Mens en repeater videresender alle elektriske signaler den mottar, så ser ei bro på adresseinformasjonen i pakken og sender dem bare over til det andre segmentet hvis mottakeren virkelig er på den andre siden. Broa isolerer støy, kollisjoner, kabelfeil og unødig trafikk. I figur 11 er det vist et eksempel på hvordan to segment kan kobles sammen med ei bro. Brukerne vil ikke merke noe til broa, så logisk sett er det hele ett nett. Bro Repeater Tjener Figur 11 Sammenkobling ved bruk av bro HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

18 For å koble sammen to eller flere forskjellige nettverk bruker vi rutere (engelsk: router). Rutere videresender data som skal til andre nettverk. Et eksempel er vist i figur 12. Her benyttes to rutere til å koble sammen fire nettverk. Legg merke til at mellom Ruter 1 og 2 er det en telefonlinje som følger en helt annen standard enn resten av nettet. Ruter 1 oversetter nettverksinformasjon til informasjon som kan sendes over telefonlinjen, og ruter 2 oversetter til den type nettverksinformasjon som Nettverk 4 bruker. Rutere kan også brukes mellom nettverk av samme type. Vi oppnår da en mer intelligent filtrering enn hva som oppnås med broer. Nettverk 1 Nettverk 2 Ruter 1 Nettverk 3 Telefonnett Nettverk 4 Ruter 2 Figur 12 Bruk av rutere til å koble sammen 4 lokale nettverk 11. SVITSJET ETHERNET 10Mbit/s Ethernet har lenge vært den mest vanlige nettverkstypen. Nettverkskomponentene er relativt billig. Nettet er enkelt å installere, konfigurere og drifte. Dessuten er båndbredden tilstrekkelig så lenge man ikke har alt for mange arbeidsstasjoner, og disse ikke genererer for stor trafikk til tjenerne i nettet. De fleste nettverk vokser imidlertid med tiden fordi nye brukere kommer til. Siden båndbredden er den samme vil stadig flere brukere føre til stadig langsommere respons. Dessuten blir datamaskinene stadig hurtigere, og er i stand til å generere stadig mer trafikk. Som vi har sett kan broer og rutere brukes til å skille trafikken i flere segmenter som opererer mer eller mindre uavhengig av hverandre. Dette vil hjelpe, men det er en relativt dyr løsning. Dessuten blir nettet vanskeligere å administrere og drifte etterhvert som det blir større og brukernes ønsker endrer seg. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

19 Klient/tjener-løsninger blitt mer og mer vanlig. Dette er en type teknikk som belaster et nettverk mer enn de tradisjonelle løsninger som heller bruker arbeidsstasjonens lokale ressurser. Dessuten har klient/tjener-løsninger den egenskapen at en tjener oftest genererer mer trafikk på nettet enn en klient; rett og slett fordi en tjener betjener mange klienter. Som vi husker ble alle noder på et tynt Ethernet behandlet likt - tjenerne blir ikke forfordelt når det gjelder aksess til nettverkskabelen. Det kan av og til være ønskelig å tildele større båndbredde til tjenerne enn til arbeidsstasjoner. Dessuten kan forskjellige brukere ha forskjellig behov for båndbredde. Av dette ser vi at for liten båndbredde er et gjennomgangstema. Man kan gå over til høyhastighetsløsninger som Fast Ethernet (100Mbit/s) eller lignende, som har en større båndbredde og derfor vil være i stand til å takle den stadig større trafikken. Det vil imidlertid fortsatt være slik at alle noder må dele på den samme båndbredden. Hvis man skal gå over til slike løsninger på et eksisterende nettverk, må man dessuten bytte ut alt eksisterende utstyr. Det er svært kostnadskrevende. De siste årene har det blitt utviklet en teknikk som kalles svitsjet Ethernet. Denne teknikken gjør det enklere å utvide et nettverk uten å kjøpe inn alt materiell på nytt. Den gjør det også mulig å tilby større båndbredde til de deler av nettet som trenger det, og mindre båndbredde (billigere) der dette er tilstrekkelig. Vi skal nå se på hvordan vi bygger opp et nettverk med stadig økende størrelse Et lite nettverk Antall noder som kan kobles til en og samme HUB kan variere fra HUB-type til HUB-type, men åtte noder er ganske vanlig. Hva gjør man for å koble flere noder til segmentet? Jo, man stabler flere HUBer opp på hverandre (det finnes også en annen løsning - Chassis HUB, som er mer kostbar). HUBene er laget slik at de kan kobles sammen. Da kommuniserer de over en felles buss. I vårt lille nettverk kan vi tenke oss to HUBer av denne typen. HUBene kan også brukes som såkalte mediakonvertere. Det vil si at de har innganger for flere kabeltyper, for eksempel både for koaksialkabel og tvunnet parkabel. De fleste HUBer som kan stables er laget slikt at de trenger en kontrollenhet per stabel. Denne kontrollenheten sørger for at hver HUB i stabelen logisk sett virker på samme måte som en repeater. I nettverket vil altså alt som sendes ut på nettet fra en node bli kringkastet til alle andre. Datakommunikasjonen foregår med CSMA/CD slik vi kjenner fra før. Tjener A Arbeidsstasjoner HUB 1 Arbeidsstasjoner HUB 2 Figur 13 Et enkelt nettverk basert på HUBer som stables Et større nettverk La oss anta at det lille nettverket i figur 11 skal utvides til for eksempel et 50-talls arbeidsstasjoner og fire filtjenere. Vi skal se på noen måter å gjøre dette på. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

20 Flere HUBer i stabelen Utvidelsen kan gjøres ved å sette inn flere HUBer i stabelen, og koble til arbeidsstasjonene og tjenerne via 10BaseT-kabler. For eksempel kan vi tenke oss fire HUBer i en stabel, og at hver HUB tilkobles en filtjener og arbeidsstasjoner. Fortsatt vil alt som sendes ut på nettet av en node bli kringkastet til alle andre, så nettet vil oppføre seg som ett stort segment. Dette er vist i figur 14. Tjener A Arbeidsstasjoner Tjener B HUB 1 Arbeidsstasjoner Tjener C HUB 2 HUB 3 Arbeidsstasjoner Tjener D HUB 4 Arbeidsstasjoner Figur 14 Her er nettverket utvidet ved å stable flere HUBer. Hubene virker som repeatere slik at alle noder deler på båndbredden. Nettverket vil altså ha den samme båndbredde som det opprinnelige nettet, slik at båndbredde pr node vil synke kraftig. Vi vil få flere kollisjoner, og et langsommere nett sett fra brukerne. Problemene vil bli spesielt merkbar for brukere som kjører applikasjoner som belaster nettverket mye. For eksempel DAK/DAP-applikasjoner og databasemanipulasjon med mye dataoverføring Oppbygning ved bruk av Ethernett-svitsj En Ethernettsvitsj eller bare svitsj, kan betraktes som en utvidet bro. Vi antar at broa utstyres med flere enn to tilkoblingspunkter. Når en ramme kommer fra et segment så skal denne nye utvidede broa sjekke adresseinformasjonen og finne ut hvilket segment rammen skal til. Når broa har funnet ut hvor rammen skal, så kobler den sammen de to rette tilkoblingspunktene slik at rammen kan overføres til riktig segment. Tilkoblingspunktene kalles porter. En svitsj virker altså på tilsvarende måte som en telefonsentral. På telefonsentralen settes det opp punkt-til-punkt-kommunikasjon mellom to telefonapparat, slik at disse kan kommunisere uten avbrudd. Telefonsentralen kobler sammen telefonlinjer, mens svitsjen kobler sammen porter. Det finnes enda et likhetstrekk. På telefonsentralen kan det settes opp flere telefonsamtaler samtidig. Disse telefonsamtalene pågår helt uavhengig av hverandre. På samme måte kan en HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

21 svitsj koble opp flere sammenkoblinger samtidig. Hver av disse sammenkoblingene kan overføre informasjon med full hastighet helt uavhengig av andre sammenkoblinger. Dette er en svært viktig egenskap med svitsjen. Segmentene som er tilknyttet svitsjen kan kobles sammen to og to. De to sammenkoblede segmentene kan overføre data med full hastighet og helt uavhengig av andre samtidige sammenkoblinger. Det finnes også en viktig forskjell på telefonsentralen og svitsjen. Nå sentralen har koblet sammen to telefonapparater så brytes ikke kontakten før telefonene er lagt på. På svitsjen brytes kontakten med en gang en ramme har blitt overført. Figur 15 viser fire segmenter tilkoblet hver sin port på en svitsj. Segmentene opererer uavhengig av hverandre, og svitsjen formidler rammer som skal til et annet segment. Arbeidsstasjoner Tjener A Segment 1 HUB 1 Svitsj Port 1 Arbeidsstasjoner Port 2 HUB 2 Tjener B Segment 2 Port 3 Arbeidsstasjoner Port 4 HUB 3 Tjener C Segment 3 HUB 4 Arbeidsstasjoner Tjener D Segment 4 Figur 15 De fire segmentene kan kommunisere seg i mellom med hjelp av en svitsj. Når en ramme skal overføres mellom to forskjellige segment vil svitsjen kobler sammen de to riktige portene MAC-tabeller For at svitsjing skal virke, må svitsjen ha full oversikt over hvilke noder som er koblet til de fe segmenter. Som vi husker er hvert nettverkskort utstyrt med en unik Ethernettadresse. Denne HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

22 adressen kalles også MAC-adresse (Media Access Controll adresse). Svitsjen må kjenne til alle MAC-adresser i nettverket, og den må vite hvilken port de forskjellige MAC-adressene befinner seg på. Dette oppnår man ved at det for hver port på svitsjen finnes en tabell over de MAC-adressene som er tilkoblet porten. Det er med hjelp av denne tabellen at svitsjen vet hvilke segment som skal kobles sammen når en ramme ankommer. Når en ramme ankommer svitsjen, vil svitsjen gå igjennom alle tabellene og finne hvilken port mottageren befinner seg på. Deretter kobles de to riktige portene sammen Ren port-svitsjing I det spesielle tilfellet at det bare henger en eneste maskin på hver port til svitsjen, vil hver MAC-tabell bestå av bare en adresse. Det vi oppnår er en såkalt ren port-svitsjing. Da virker svitsjen egentlig som en svært avansert HUB. Maskinene som er tilkoblet svitsjen kan kommunisere to og to med full hastighet. Med det prisnivået som svitsjer har nå blir løsningen kostbar. Derfor er det sjelden at hele nettverket er bygget opp med ren port-svitsjing Segment-svitsjing Når man kobler et helt segment til hver port på en svitsj har man det som kalles segmentsvitsjing. Nå for tiden er dette den vanligste måten å organisere lokale nettverk på. Ved segment-svitsjing må MAC-tabellene ha like mange element som det finnes noder på segmentet Kombinasjon av ren port-svitsjing og segment-svitsjing Ved å kombinere ren port-svitsjing og segment-svitsjing kan vi tildele en større båndbredde til de deler av nettverket som trenger det - for eksempel tjenerne. En kobler da tjenerne til svitsjen med ren port-svitsjing. Følgelig har tjeneren segmentets fulle båndbredde til rådighet. Arbeidsstasjonene kan som tidligere være samlet i segmenter hvor de deler på båndbredden. Segmentene med arbeidsstasjoner kobles altså til svitsjen med segmentsvitsjing. På denne måten slipper man at rammene som sendes mellom arbeidsstasjonene og tjenerne kringkastes til flere noder enn høyst nødvendig Flaskehalser Når et nettverk går tregt skyldes det ikke nødvendigvis at hele nettet er tungt belastet. Det kan være deler av nettet som belastes så tungt at det begrenser hastigheten på hele nettet. Da sier vi at nettet har en eller flere flaskehalser. Et nettverk basert på svitsjet Ethernett har flere muligheter til å løse slike flaskehalser. Vi har allerede sett at vi kan flytte tjenerne til egne segment dersom kommunikasjonen med tjenerne er en flaskehals. Man kan også tenke seg at noen brukere har spesielle behov som genererer ekstra mye nettrafikk. Bruk av DAK/DAP er jo allerede nevnt som ett mulig eksempel. Man kan flytte slike brukere over på egne segment med svært få noder. Da får et lite antall noder dele på hele båndbredden. Dersom dette heller ikke er nok, kan slike maskiner tilkobles svitsjen med ren port-svitsjing slik vi gjorde med tjenerne. Ved å flytte noder med spesielt stort kommunikasjons-behov til egne segment vil de få større effektiv båndbredde rett og slett fordi de får hele båndbredden på 10Mbit/s alene. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

23 12. TEKNOLOGIER FOR HØYERE HASTIGHETER Selv om en ved bruk av 10Mbit/s Ethernetsvitsjer kan tilby 10Mbit/s reservert til en enkelt arbeidsstasjon eller tjener, vil dette i mange tilfeller ikke være nok. Tendensen er at det stadig tas i bruk nye og mer båndbreddekrevende applikasjoner. I sykehus vil blant annet en økende bruk av bildedannende teknikker sette større og større krav til båndbredde, både innen avdelinger og mellom avdelinger. Som et eksempel kan vi se litt på digitaliserte bilder. Et digitalisert bilde kan f.eks. bestå av 1024 x 1024 bildeelementer. 1 bilde-element 1024 elementer 1024 elementer Figur 16 Digitalisert bilde 1024 x 1024 elementer Hvert bildeelement (pixel) kodes med f.eks. 8 bit (gråtone) eller 24 bit (farge). Et fargebilde inneholder ut fra dette 1024*1024*24 bit = bit informasjon. Hvis for eksempel en lege ønsker å studere dette som en film med 10 bilder/s, så er vi oppe i en datarate på 252Mbit/s! Vi skjønner da fort at det ikke holder med 10Mbit/s Ethernett eller 16Mbit/s Token Ring. (Komprimering av bilder vil redusere kravene til båndbredde en hel del, men komprimeringen krever datakraft og tar også en del tid). Høyere båndbredde enn 10Mbit/s kan oppnås ved å bruke full dupleks og/eller ved å bruke høyhastighetsteknologier. Begrepet stamnett benyttes noen ganger i det følgende. Med dette menes nettet mellom fordelere (også kalt kommunikasjonsrom/telematikkrom) Full dupleks Ethernet Full dupleks betyr at kommunikasjon både til og fra en node kan foregå samtidig. Det sendes data med en hastighet på 10Mbit/s i hver retning. Totalt oppnås en båndbredde på 20Mbit/s. Man trenger en spesiell svitsj som tillater slik datakommunikasjon, og et spesielt nettverkskort i noden Fast Ethernet Fast Ethernet (egentlig IEEE 802.3u) er en standard som tillater en overføringshastighet på 100Mbit/s. Idéen er enkel. Det er bare bit-tiden som er redusert til en tiendedel i forhold til Ethernet. For øvrig er alle pakkeformatene, grensesnitt, og prosedyreregler beholdt. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

24 Kabeltypen er tvunnet parkabel, og det finnes svitsjer, HUBer og nettverkskort som benytter Fast Ethernett. Ethernet nettverkskort er ofte såkalte combo-kort, som både håndterer 10Mbit/s og 100Mbit/s. Navn Kabel Max. segmentlengde Fordeler 100Base-T4 Tvunnet trådpar 100 m Benytter kat. 3 kabel (kat.3) 100Base-TX Tvunnet trådpar 100 m Full dupleks ved 100Mbit/s (kat. 5) 100Base-F Optisk fiber 2000 m Full dupleks ved100mbit/s. Lange avstander Med slikt utstyr kan segmenter i et svitsjet Ethernet bygges opp med en båndbredde på 100Mbit/s. Svitsjer som typisk tilbys i markedet i dag består av noen få 100Mbit/s porter og flere 10Mbit/s porter. En velger da ut de segmentene som virkelig krever denne hastigheten, f.eks. tjenere. De øvrige segmenter kan fortsatt bruke 10Mbit/s standard Ethernet (som er billigere) eller 10Mbit/s full dupleks. Stikkordet her er altså fleksibilitet. Det kan her nevnes at det er kommersielle Ethernet-løsninger som tilbyr enda raskere Ethernet, Gigabit Ethernet (bitrate på 1Gigabit/s), og 10 Gigatbit Ethernet (10Gbit/s). Disse løsningene er typisk aktuelle i stamnettsammenheng FDDI FDDI (Fiber Distributed Data Interface) er et 100Mbit/s fiberoptisk Token Ring LAN, med rekkevidde opp til 200km og med opp til 1000 noder tilknyttet. Det kan benyttes på samme måte som et vanlig LAN, men den mest utbredte bruken er som ryggradsnett (backbone) for å knytte sammen lavhastighet LAN, som vist i figuren under. bro bro FDDI ring Token ring Ethernet Ethernet Figur 17 FDDI ring benyttet som ryggradsnett 12.4 ATM Den grunnleggende idéen bak ATM (Asynchronous Transfer Mode) er å overføre all informasjon i små enheter som kalles celler. Disse cellene er 55 bytes lang. ATM skal håndtere HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

25 alle typer trafikk; tale, video, data og tekst. ATM teknologien er blir tatt i bruk både i datanett og i telekommunikasjonsnett. Opprinnelige påtenkte hastigheter var 155Mbit/s og 622Mbit/s med mulighet for gigabit/s senere. I utviklingsfasen har det også kommet til lavere hastigheter som 25Mbit/s og 52Mbit/s. Den største anvendelsen av ATM innen LAN til nå, er oppbygningen av WAN og stamnett ved bruk av ATM-svitsjer. ATM kan også tilbys helt ut til arbeidsstasjonen, men dette har ikke tatt av. Dette skyldes den hurtige utviklingen av nye generasjoner av Ethernet HIPPI HIPPI (High Performance Parallel Interface) har oppnådd en viss popularitet. HIPPI har sitt utspring fra det amerikanske forsvaret som ønsket å studere film av bombeeksplosjoner og spesifiserte en overføringskanal på 800Mbit/s. Senere ble denne spesifikasjonen utvidet til 1600 Mbit/s =1.6 Gbit/s. HIPPI ble opprinnelig designet for å være en datakanal punkt-til-punkt fra en datamaskin til en annen over en kort avstand. Etterhvert er også svitsjer tatt med i spesifikasjonen. HIPPI benytter en 50 pars kabel for å oppnå 800Mbit/s over en avstand på 25 meter. Toveis kommunikasjon krever 2 stk. 50-pars kabler. Ved 1600Mbit/s dobles kabelbehovet Fibre Channel Etter hvert som fiberoptikk ble billigere og vurdert å være mer pålitelig, har etterfølgeren til HIPPI, Fibre Channel blitt spesifisert. I stedet for mange parkabler som i HIPPI, vil Fibre Channel benytte en optisk fiber. Fibre Channel er spesifisert til å være mye mer omfattende enn HIPPI, og har derfor blitt mye mer komplisert og mer kostbar å implementere. Spesielt interessant vil det være å bruke Fibre Channel til å bære datakanaler som f.eks. HIPPI og LAN-trafikk, Internett-trafikk og ATM. Et konkret eksempel på bruk av Fibre Channel er i såkalte lagringsnettverk (Store Area Network = SAN), som for eksempel benyttes i tilknytning til lagring av digitale bilder ved sykehus. Til nå støtter Fibre Channel datarater på 100, 200, 400 og 800Mbit/s. 13. TRÅDLØST DATANETT (WIRELESS LAN = WLAN) På grunn av stadig større krav til effektivitet og fleksibilitet, må det trådbundne datanettet i stadig større grad suppleres med et trådløst datanett. I framtidens sykehus vil det være aktuelt å ha dekning over hele sykehuset, både innendørs og utendørs. Det trådløse nettverket må støtte en rekke funksjoner ved sykehuset, dvs. løsningen må: Støtte både fleksibel innredning, allrom/vrimlearealer og brukere i bevegelse/pdaer Støtte tilgjengelighet på informasjon og dermed tilstrekkelig kapasitet Sikre meldingsoverføring og kvittering/mottak av disse Tilby tjenestekvalitet (Quality of Service QoS) for en utvalgt del av applikasjoner typisk tale (IP-telefoni) Gi tilfredsstillende kryptering/autentisering Gi tilfredsstillende løsning for administrasjon og overvåking av utstyret HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur

26 IEEE-standarden omfatter den mest kjente familien av WLAN med tilgjengelige produkter. HiperLan2 er en annen mulig standard, men den har til nå ikke fått noe kommersielt gjennombrudd. Det finnes en rekke delstandarder i familien. Noen spesifiserer løsning for ulike hastigheter, mens andre spesifiserer for eksempel håndtering av QoS og sikkerhet. Noen av delstandardene er gjengitt nedenfor: b (11Mbit/s) i 2.4GHz båndet a (54Mbit/s) i 5GHz båndet g Tilbyr datarater på over 20Mbit/s i 2.4GHz-båndet tilgjengelig chips for inntil 54 Mbit/s e (MAC forbedringer- for å realisere QoS) h (spektrum managed a). Med denne utvidelsen kan a produkter også benyttes i Europa (ETSI) i (Enhanced security mechanisms) Baserer seg på 802.1x b er den mest utbredte standarden og har allerede blitt en velprøvd teknologi a, som tilbyr høyere kapasitet og mer avanserte funksjoner, er blitt en godkjent standard i Norge. De to versjonene vil trolig eksistere i parallell i flere år fremover a gir en mye høyere datarate enn b. Imidlertid er rekkevidde fra et aksesspunkt (basestasjon) betydelig mindre i 5GHz-båndet enn i 2.4GHz-båndet. Dette skyldes fysiske egenskaper ved radiotransmisjon i dette frekvensområdet. For å kompensere for dette må man ha en høyere tetthet av aksesspunkter for et 5GHz-system enn for et 2.4GHz-system a er mer følsomt for støy, og overføringsraten reduseres fort. Standardiserte hastigheter for a er 6, 12, 24 og 54Mbit/s. I tillegg til den økte kapasiteten i forhold til b, har a fordel av at det er få systemer som opererer i 5GHz-båndet, noe som innebærer liten risiko for forstyrrelser. Systemer i 2,4GHz-båndet er mer utsatt for forstyrrelser, fordi det kan være mange ulike systemer som benytter dette frie frekvensbåndet. Forstyrrelser kan påvirke og redusere kapasiteten i det trådløse nettet g skal være bakoverkompatibel med eksisterende b-utstyr. Full hastighet i g oppnås kun når hele nettverket er konvergert til g. Et trådløst nett etableres som en integrert del av et trådbundet Ethernett. Basestasjonene (aksesspunktene) knyttes til svitsjeporter i det trådbundne nettet via vanlige parkabeluttak i spredenettet. Basestasjonene må ha strømforsyning for å kunne fungere, og kan enten kobles til 230V lokalt ved den enkelte basestasjonen, eller de kan strømmates fra svitjsen via spredenettparkabelen. For å oppnå god dekning med et optimalt antall basestasjoner, vil det i en større bygningsmasse være nødvendig å gjennomføre dekningsmålinger før man plasserer ut basestasjonene. 14. FREMTIDSLØSNINGER Den rette nettverksløsningen for fremtiden krever planlegging. Det er viktig både å ta høyde for senere utvidelser av nettet og å finne en fleksibel løsning som gjør det enkelt å omkonfigurere nettet når bruksmønsteret endrer seg. Med utgangspunkt i en svitsjet nettverksløsning vil man ha et godt utgangspunkt for å oppnå den nødvendige fleksibiliteten. HIST/AFT/IET Datanett-infrastruktur