Ratgeber
Um Signale oder Datenpakete innerhalb eines Netzwerkes zu senden und zu empfangen, werden Verbindungen zwischen Geräten hergestellt.
Neben der kabellosen Methode via WiFi ist das Ethernet ein weit verbreiteter Standard. Die Geräte werden über Kabel mit einem Router oder Switch verbunden.
Wer keine fertigen Systeme kaufen möchte, sondern kleinere Webserver, einen Telnet Client und Vergleichbares selbst aufsetzen möchte, findet hierfür passende Netzwerkmodule.
Um Computer, Fertigungsmaschinen und andere Systeme zu verbinden, werden sie lokal oder über das Internet verbunden. Der Anschluss mittels Ethernetkabel und Router ist bei fertigen Plug-and-Play-Systemen sehr einfach.
Innerhalb der Hardware befinden sich die Module. Sie ermöglichen die notwendigen Prozesse. Wer das nötige Fachwissen besitzt, kann die Module auch einzeln kaufen und ein eigenes Netzwerk mit ihrer Hilfe aufbauen.
Alternativ kann auch vorhandene Hardware kurzzeitig vom Betrieb genommen und um ein Modul erweitert werden. Auf diese Weise wird ein eigenes Netzwerksystem geschaffen, beziehungsweise eine weitere Schnittstelle in bereits bestehende Systeme eingefügt.
Module können in verschiedene Ausführung gekauft werden und unterscheiden sich in ihrer Beschaffenheit teils stark. Damit sind unterschiedliche Module für abweichende Funktionen verfügbar.
Zu den wichtigsten Funktionen gehört das Erweitern des allgemeinen Kommunikationsnetzwerks. Das Modul kann bei begrenzten Steckplätzen die Anzahl erweitern und damit mehr Geräte einbinden. Über den Einbau eines Erweiterungsmoduls wird Platz gespart und Verdrahtungen werden reduziert.
Eine andere Funktion konzentriert sich auf das Ermöglichen einer besonders hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit.
Eine weitere Funktionalität kann das Schaffen einer besseren Kontrollinstanz für IT-Administratoren sein. Die Daten im Netzwerk werden bei Versand und Empfang kontrolliert und gegebenenfalls reglementiert.
Das kommt beispielsweise in der Industrie zum Tragen, wenn Computerterminals und Produktionsanlagen kommunizieren sollen.
Anzahl der RJ45-Buchsen
Darüber entscheidet sich, wie viele Ethernet-Kabel insgesamt einen Slot finden. Je mehr Schnittstellen verfügbar sind, desto mehr Geräte können Netzwerkmitglieder werden.
Kontakte
Die Anzahl der Socket Pins sowie ihre Beschichtung ist wichtig für die Installation. Nickel oder Bronze sowie vergoldete Pins sind die Regel.
Materialwahl
Das Gehäuse besteht häufig aus Messing oder robustem Kunststoff.
Die Hersteller geben zudem die Stärke in Millimeter an und ob es sich um eine geschirmte Variante handelt.
Steckzyklen
Hierüber wird angegeben, wie viele Steck- und Ziehvorgänge im Kontaktsystem möglich sind, bis mit einer Materialermüdung zu rechnen ist. Viele Modelle geben einen Steckzyklus von über 750 Mal an.
Stromversorgung
Für den Betrieb ist eine Spannungsversorgung notwendig, daher ist die Volt-Angabe ein wichtiger Faktor. Gängig sind 3,3 Volt.
Geschwindigkeit der Datenübertragung
Für den Praxiseinsatz entscheidend ist die Datenrate. Hier sind häufig zwischen 1 GBit/s bis 40 GBit/s viele Abstufungen vertreten, die maximalem Rate liegt bei 112 GBit/s.
Überbrückbare Distanz
Es ist entscheidend, ob eine Multimode-Faser oder ein Singlemode-Port genutzt wird. Mit Multimode können bei hoher Datenübertragung vergleichsweise kurze Distanzen überbrückt werden. Direktanschlusskabel gibt es ab 0,5 Meter, sie können aber auch bis zu 30 Meter lang sein. Für größere Distanzen sind Singlemode-Ports gefragt. Mit ihnen werden bis zu 80 Kilometer überbrückbar.
Lager- und Betriebstemperatur
Während die Komponenten arbeiten, entsteht Abwärme. Zudem können die Umgebungsbedingungen neben Zimmertemperatur auch besonders warm oder kalt ausfallen. Was Netzwerkmodule tolerieren, wird über den Lagertemperaturbereich sowie die Betriebstemperatur angegeben. Die Werte schwanken zwischen -10 bis +60 Grad Celsius bei der Nutzung und -40 bis +70 Grad Celsius bei der Lagerung.
Exkurs: Was bedeuten Singlemode und Multimode?
Singlemode
Wird mit Glasfaserkabel für eine schnelle Verbindung über Lichtwellenleiter gearbeitet, werden zwei Arten unterschieden. Singlemode-Glasfaser arbeiten mit einem geringen Durchmesser. Dieser führt dazu, dass wenig Reflexionen entstehen und damit die Signalübertragung besonders schnell ist, sowie weite Strecken überbrückt werden können.
Der geringe Kerndurchmesser sorgt allerdings gleichzeitig dafür, dass nur eine Signalquelle gesendet werden kann. Singlemode-Glasfaser ist die Wahl, wenn besonders lange Wege zurückgelegt werden müssen.
Multimode
Multimode-Glasfaser ist das Gegenmodell: Ein großer Durchmesser erlaubt es, dass mehrere Signalquellen transportiert werden können. Allerdings bringt der Kerndurchmesser auch mehr Potenzial für störende Reflexionen mit sich.
Je mehr Reflexionen das Glaskabel betreffen, desto höher fällt die Dämpfung aus. Daher ist Multimode die erste Wahl, wenn große Datenmengen über kurze Distanzen transportiert werden sollen.
Mini-Netzwerkmodul
Mit einem Mikrocontroller-Board lässt sich vieles in Elektronik-Hobbyprojekten selbst steuern, so etwa Displays und Lautsprecher. Ein bekannter Anbieter ist Arduino. Beim Arduino-Projekt handelt es sich um eine Hardware mit Open-Source-Lizenz.
Die Boards können bestückt werden, um Aufgaben im Smart Home oder beim Modellbau zu übernehmen. Häufig genutzt werden Mikrocontroller wie der Halbleiter-Chip ESP32 WT32-S1 und ein Ethernet-Adapter wie zum Beispiel das embedded Ethernet-Modul WT32-ETH01.
Andere Elemente sind etwa LED-Matrix-Module, um mit den verschiedenen LEDs auf einem Display Buchstaben und Zahlen anzuzeigen
Transceiver
Sehr häufig werden Transceiver als Netzwerkmodule nachgerüstet, um mehr Datengeschwindigkeit zu erzielen. Als Transceiver erlauben es die Komponenten, dass Signale zwischen Geräten gesendet und empfangen werden. In der Praxis werden SFP- und QSFP-Module genutzt.
SFP - Module
SFP (Small Form-factor Pluggable) sind standardisierte Module, die mit einem Multimode- oder Singelmode-Glasfaserkabel verbunden werden können. Drei Klassen werden gemäß der Datengeschwindigkeit unterschieden:
| Bezeichnung | Geschwindigkeit |
|---|---|
| SFP | bis zu 5 GBit/s |
| SFP+ | bis zu 16 GBit/s |
| SFP28 | bis zu 28 GBit/s |
QSFP - Module
QSFP-Module arbeiten mit vier unabhängigen Kanälen, daher der Name Quad Form-factor Pluggable. Auch sie erlauben den Anschluss von Singlemode und Multimode. Durch die Anzahl an Kanälen wächst die maximale Datenrate auf bis zu 112 GBit/s.
| Bezeichnung | Geschwindigkeit |
|---|---|
| QSFP | 4 x 1,25 GBit/s |
| QSFP+ | 4 x 10 GBit/s |
| QSFP28 | 4 x 28 GBit/s |
