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Planung und Optimierung von Rechnernetzen

Methoden, Modelle, Tools für Entwurf, Diagnose und Management im Lebenszyklus von drahtgebundenen und drahtlosen Rechnernetzen

Authors: Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

Publisher: Vieweg+Teubner Verlag

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Das Lehrbuch vermittelt theoretisch anspruchsvoll und praxisnah Kenntnisse zur qualifizierten Planung von Rechnernetzwerken.

Der Netzentwurf ist nichttrivial wegen der hohen Komplexität moderner Netzwerke ( z. B. kombinierte Netze in Gebäuden mit LAN Ethernet, WLAN IEEE802.11, WiMAX IEEE 802.16, WSN). Eine sorgfältige Netzwerkplanung vermeidet Entwurfsfehler und trägt damit zur Verhinderung unnötiger Übertragungsengpässe und kostspieliger Veränderungsarbeiten bei.

Die erforderlichen Arbeitsschritte werden als detaillierter Workflow beschrieben.

Es werden Hinweise gegeben, welche aktuelle Netzwerktechnologien die jeweiligen Nutzeranforderungen erfüllen, sowie Optimierungsempfehlungen genannt.

Z. B. werden für WLAN Ausleuchtungsmodelle vorgestellt, die es ermöglichen, die Anzahl und die Position von Access Points zu optimieren und eine Last- und Frequenzplanung vorzunehmen.

Auf dem Markt verfügbare CAD-Werkzeuge zur Unterstützung des Rechnernetzentwurfes werden vorgestellt und kritisch bewertet und Anforderungen an optimale Tools formuliert, u. a.

- computerverarbeitbare Projektdokumentation

- Import von CAD-konformen Gebäudebeschreibungen

- Erfassung aller Netzwerkkomponenten

- Optimierung der Trassierung für strukturierte Verkabelung

- Optimierung der Position von Access Points, Basisstationen, Sensor Nodes usw.

- Lastanalyse, Schwachstellenermittlung, Korrekturmaßnahmen

- Zugriff auf Hochleistungsrechner für rechenintensive Simulationsaufgaben usw.

- Projektdokumentation über gesamten Lebenszyklus.

Nachteilig an den verfügbaren Tools ist, dass sie spezialisiert sind und daher keinen integrierten Ansatz für die relevanten Planungsaktivitäten im Lebenszyklus von Rechnernetzen bieten.

Deshalb wurde von den Autoren an der TU Dresden das CAD-System CANDY Framework entwickelt mit dem Hauptziel, die Unterstützung eines integrierten Projektierungsworkflows durch mehrere zu entwickelnde Projektierungstools für IEEE802.3 Ethernet, IEEE802.11 WLAN, IEEE802.16

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Table of Contents

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Die Entwicklung der Rechnernetze kann man in mehrere Phasen einteilen.

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

2. Grundlagen

Zusammenfassung

Für qualifizierte Planungen und Optimierungen von Rechnernetzen ist ein theoretisches Basiswissen erforderlich. In diesem Kapitel werden Kenntnisse auf dem Niveau eines Informatikgrundstudiums beschrieben und darauf aufbauend vertieft.

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

3. Infrastrukturplanung kabelgebundener Netze. Strukturierte Verkabelung

Zusammenfassung

Kapitel 3 befasst sich mit der Infrastrukturplanung kabelgebundener lokaler Rechnernetze, speziell werden hier die Eigenschaften der Übertragungsmedien und deren Eignung für die strukturierte Verkabelung sowie typische Fehlerquellen behandelt. Die aktuellen Netzwerkklassen bzw. -kategorien werden vorgestellt und es wird auf die Methodik der Qualitätsmessung und der Zertifizierung eingegangen [4]–[8], [18], [39], [40].

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

4. Infrastrukturplanung drahtloser Netze. Ausleuchtungsmodelle

Zusammenfassung

Die Planung moderner Rechnernetze erfolgt heute über die Berechnung der Ausbreitungseigenschaften von Funksignalen durch Simulationswerkzeuge wie Airmagnet Surveyor [47] oder Optimierungstools wie Ekahau Site Survey [46]. In diesem Abschnitt wird die Vorstellung aktueller Simulationsalgorithmen innerhalb solcher Tools und deren Anwendbarkeit präsentiert. Heute implementierte Simulationsmodelle für WLAN/WSN/WiMAX-Netze beschäftigen sich fast ausschließlich mit dem Dämpfungsverlauf des gesendeten Signals. Trotzdem spielen noch eine Reihe anderer Faktoren, wie z. B. Polarisation, Signalrauschabstand des Signals und Frequenzüberlappungen, eine entscheidende Rolle im Ausbreitungs- und Empfangsverhalten einer elektromagnetischen Welle. Der Grund für diese Vereinfachung ist der enorm hohe Rechenaufwand solch komplizierter Modelle. Ein Beispiel für eine solche Modellfamilie sind die feldtheoretischen Modelle. Sie stehen für eine extrem hohe Genauigkeit der Simulation, aber auch für unakzeptablen Berechnungsaufwand.

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

5. Planungsrelevante Eigenschaften konkreter Netzwerktechnologien

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden schwerpunktmäßig die Probleme diskutiert, die für die Planung von Netzwerken von Bedeutung sind, wie die Verwendung wichtiger Protokolle, Bandbreitenanforderungen, Dienstgüte (QoS), Fehleranfälligkeit, Einsatz aktiver Netzwerkkomponenten (Arbeitsstationen, Server, Switches, Router, Gateways usw.), sowie spezielle Probleme, wie Frequenzplanung oder Details zu energiesparenden Protokollen [4], [6], [13], [14], [15], [17], [18], [39], [54], [55], [56], [61], [60].

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

6. Logische Strukturierung komplexer Netze

Zusammenfassung

Kapitel 6 präsentiert die Strukturierung komplexer Netze, d. h. die Adressplanung, Subnetzbildung und den Einsatz der Protokolle NAT, PAT, IPsec und Mobile IP im Internet/Intranet, weiterhin Migrationsaspekte von IPv4 zu IPv6, Virtualisierungsund -integrationstechniken für Server und Netzwerke, wie z. B. VPN, NAS, SAN und MPLS. Weiterhin befasst sich das Kapitel mit technischen und rechtlichen Aspekten von Datensicherheit gewährleistenden Anwendungen und Web-Systemen, mit den dazu erforderlichen Technologien und Kommunikationsprotokollen und gibt eine Analyse nationaler Rahmenbedingungen [4]–[6], [7], [8], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [21]–[23].

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

7. Netzwerkqualität und Netzwerkanalyse. Tools zur Netzplanung

Zusammenfassung

Motivation. Die Effizienz von Unternehmen aller Größenordnungen, öffentlichen Organisationen und Universitäten wird wesentlich durch die Leistungsfähigkeit ihrer Rechnernetze bestimmt. Diese umfassen in der Regel kabelgebundene und drahtlose LAN und werden durch mobile Kommunikationsnetzwerke ergänzt. Der Entwurf derartiger komplexer Netze wird gegenwärtig nur ungenügend durch CAD-Tools unterstützt.

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

8. CANDY – Computer Aided Network Design Utility

Zusammenfassung

Dieses Kapitel stellt Ergebnisse des von den Autoren geleiteten Forschungsprojektes CANDY (Computer Aided Network Design utilitY) vor. Das Projekt hat das Ziel, Prinzipien zu entwickeln für eine neue Generation von Werkzeugen zur Unterstützung des Rechnernetzentwurfs und diese prototypisch zu implementieren. Die CANDY-Entwicklungsgeschichte lässt sich in drei Etappen einteilen [40].

Andriy Luntovskyy, Dietbert Gütter, Igor Melnyk

Backmatter

Title: Planung und Optimierung von Rechnernetzen
Authors: Andriy Luntovskyy
Dietbert Gütter
Igor Melnyk
Copyright Year: 2012
Publisher: Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN: 978-3-8348-8242-4
Print ISBN: 978-3-8348-1458-6
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-8348-8242-4