Netzwerk-Infrastruktur

Kleine Unternehmens-Netze richtig planen

Bevor Sie ein Netzwerk für Ihr Büro oder eine kleine Agentur aufsetzen, gilt es, einige Grundlagen und Regeln zu beachten. PC Magazin Professional hilft Ihnen beim Planen, Aufsetzen und Pflegen, damit Sie alle Fallstricke vermeiden. Dann funktioniert auch Ihr kleines Netzwerk.

Netzwerk

© Hersteller/Archiv

Netzwerk

Wer selbst darangeht, in seinem Büro, seiner Agentur oder vielleicht sogar nur daheim ein kleines Netzwerk aufzubauen, benötigt dazu ein gewisses Grundverständnis darüber, wie Computernetzwerke funktionieren. Dann ist er auch dazu in der Lage, unterschiedliche Lösungswege besser zu verstehen, abzuwägen und umzusetzen. Soll die - möglichst reibungslose - Kommunikation zwischen verschiedenen Computern und Geräten gewährleistet sein, so müssen diese miteinander verbunden werden. Das kann entweder per Kabel oder per Funk geschehen.

Koaxial-Kabel

© J. Wagner

So wurden früher häufig PCs in kleinen Büro-Umgebungen miteinander vernetzt: Koaxial-Kabel mit Anschluss an einer Netzwerkkarte.

Auf dieser physikalischen Verbindung muss dann auch eine logische Verbindung aufsetzen: Das beinhaltet unter anderem solche Fragen, wie die zu übertragenden Daten aufgebaut sind, oder welche Computer überhaupt miteinander kommunizieren dürfen. Auf dieser logischen Ebene kommen dann die tatsächlichen Programme zum Einsatz, die dem Anwender gestatten, die Daten auszuwählen und mit ihnen zu arbeiten. Da dieser Schichtaufbau seit Jahrzehnten als Standard genommen wird, halten sich heutzutage alle bekannten Netzwerke daran, und eine Mischung der unterschiedlichsten Komponenten funktioniert im Regelfall sehr gut.

Fragen zur Planung des eigenen Netzwerks

Werden die Nutzer befragt, wozu sie ein Netzwerk einsetzen wollen, so werden sie wohl zunächst einmal an ihre Word- und Excel-Dateien und die damit verbundenen Druckaufträge sowie an die E-Mail-Nachrichten denken. Auch der Zugang zum Internet soll in der Regel von allen Rechnern im Netzwerk aus möglich sein. Grundsätzlich stehen einem Anwender dann für das eigene Netzwerk ganz unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung, um eine Verbindung zwischen den Geräten herzustellen. Bestimmte Verbindungen sind selbstverständlich von der Art des Geräts vorgeschrieben.

Schließlich möchte kein Nutzer sein Smartphone mittels Kabel mit dem Büro-Netzwerk verbinden müssen. Für die logische Verbindung zum Netzwerk und damit auch für die Anwendungen, die darin zum Einsatz kommen, ganz gleich wie ein Gerät auf das Netzwerk zugreift, muss der Verantwortliche bei Aufbau und Betrieb seines Netzes natürlich einen Unterschied zwischen einer kabel- und eine funkbasierten Anbindung der Geräte machen. Häufig bestimmen schon bauliche Gegebenheiten, welche Verbindung zum Einsatz kommen kann und welche nicht. Trotzdem sollten sich Anwender schon im Vorfeld sehr genau überlegen, ob es möglicherweise nicht sinnvoller ist, die baulichen Gegebenheiten zu optimieren, als sich permanent über ein instabiles Netzwerk zu ärgern. Wer dazu zwischen den verschiedenen Verbindungsarten und -Möglichkeiten richtig wählen will, sollte dazu zunächst einmal die Unterschiede kennen.

Ein erster Blick soll dabei der Verkabelung gelten: In den Anfangszeiten der Büroverkabelung wurden alle Computer an einen einzigen Kabelstrang angeschlossen. Dabei handelte es sich zumeist um Koaxialkabel, wie sie heute im Heimbereich noch als Antennenkabel bei Fernsehgeräten verwendet werden. Dabei wurden alle Computer über das gleiche Kabel miteinander verbunden. Sendete dann ein Computer Daten an einen anderen, so musste er zunächst einmal prüfen, ob nicht bereits ein anderer Computer Daten über das Kabel schickte. Dieses Verfahren wird als CSMA (Carrier Sense Media Access) und verfährt nach dem Prinzip, dass Geräte das Medium zunächst überprüfen, bevor sie eine Übertragung starten. Stellen sie dann fest, dass das Kabel belegt ist, so muss der eigene Computer kurz warten und es dann nochmals versuchen. Damit das Kabel nicht zu lange belegt wird, werden dabei alle Daten in kleine Blöcke aufgeteilt.

So hat jeweils ein anderes System die Chance, zwischen zwei Blöcken ein paar Blöcke seiner Daten zu schicken. Das Ergebnis dieser Technik ist klar: Je mehr Systeme mittels eines solchen Kabels verbunden werden, umso öfter war dieses mit den Daten belegt, und die Rechner mussten warten. Aktuell wird diese Art Verbindung nur noch in ganz alten Büroumgebungen genutzt.

Strukturierte Verbindung und schnelle Server

Abhilfe schafft hier eine strukturierte Verkabelung: Dabei wird jedes Gerät über ein eigenes Netzwerkkabel, ein sogenanntes Twisted Pair Kabel (kurz TP) direkt an einen Hauptverteiler - einen zentralen Switch - angeschlossen. Zwar kann auch auf diesem Kabel nur ein PC senden. Weil sonst kein anderer dieses Kabel nutzt, kommt bis zum Switch immer die volle Geschwindigkeit des Netzwerks zum Einsatz. Auch der Server ist natürlich mit diesem Switch verbunden. Wollen nun mehrere PCs gleichzeitig auf den Server zugreifen, so haben die Anwender grundsätzlich wieder mit dem zuvor beschriebenen Problem zu kämpfen, da ja das Server-System nur über ein Kabel mit dem Switch verbunden ist.

Durch die Aufteilung in kleine Blöcke erfolgt der Datenaustausch aber abwechselnd, so ist in der Regel und bei normaler Auslastung für einzelne PCs in einer derartigen Konfiguration kaum eine Verzögerung erkennbar. Ist dann aber die Kapazität der Serverbindung voll ausgelastet, weil mehrere Mitarbeiter sehr große Video-Dateien gleichzeitig auf den Server transferieren, so ist zwangläufig auch dieses Netzwerk langsamer und träge. Wer häufig mit derartigen Problemen zu kämpfen hat, muss dafür sorgen, dass die Verbindung zwischen Server und Switch schneller wird: Dann können wieder mehr Datenpakete der PCs übermittelt werden, und das Netzwerk wird insgesamt schneller.

Wie sieht es aus mit der Signalstärke? Wer sich weitgehend auf ein WLAN verlassen will oder muss, sollte die Ausleuchtung überprüfen. Die hier gezeigte Freeware Ekahau Heatmapper kann da einen ersten Eindruck vermitteln.

© Archiv

Wie sieht es aus mit der Signalstärke? Wer sich weitgehend auf ein WLAN verlassen will oder muss, sollte die Ausleuchtung überprüfen. Die hier gezeigte Freeware Ekahau Heatmapper kann da einen ersten Eindruck vermitteln.

Es ist bei dieser Problemstellung also eher kontraproduktiv, die Verbindungen der einzelnen PCs zum Switch schneller auszulegen. Dies würde im Gegensatz dazu führen, dass die Systeme noch schneller mehr Daten zum Server schicken, und es kommt noch schneller zum Engpass bei der Server-Verbindung. Heutige Kabelverbindungen arbeiten meistens mit 100 Mbit/s auf PC-Seite und 1 Gbit/s auf Serverseite.

Diese Geschwindigkeit ist für die meisten Büro-Umgebungen vollkommen ausreichend. Handelt es sich allerdings vornehmlich um riesige Datenmengen, etwa Videos oder großflächige Bilder, dann kann auch ein solches Netzwerk an seine Grenzen kommen. Hier empfiehlt es sich, auch die PCs mit 1 Gbit/s anzuschließen. Der Server wird allerdings weiterhin der Engpass bleiben. Inzwischen steht aber auch die 10 Gbit/s Technik zur Serveranbindung. Auch in solchen Fällen müssen sowohl Server als auch Switch einen entsprechenden Anschluss bereitstellen.

Gleich eine Vernetzung über Funk?

Ein Funknetzwerk, ein Wireless LAN, ist grundsätzlich überall dort angebracht, wo eine Kabelverbindung nicht möglich oder einfach nicht sinnvoll ist. So ist eine Verkabelung häufig nicht machbar, wenn keine Kabel in den Wänden verlegt werden können, weil beispielsweise der Bürovermieter keine baulichen Veränderungen zulässt. Auch der Kostenfaktor kann entscheidend sein, wenn sich herausstellt, dass die Verkabelung des Büros oder Studio sehr teuer wird. Schließlich ist der Einsatz eines kabelgebundenen Netzwerks auch dann nicht sinnvoll, wenn die Nutzer vornehmlich mobile Geräte wie Tablets oder Smartphones im Einsatz haben.

Im Gegensatz zur Verkabelung werden die Daten jetzt per Funk übertragen, wofür unterschiedlichste Standards zur Verfügung stehen. Diese haben sich in den letzten Jahren weiterentwickelt und ermöglichen damit auch eine immer schnellere Datenübertragung. Bis vor Kurzem mussten sich die Nutzer hier noch mit einer Übertragungsrate von 54 Mbit/s zufriedengeben, was der Hälfte der im Kabel üblichen Übertragung entspricht. Somit war lange Zeit die geringe Geschwindigkeit ein gewichtiges Argument gegen den Einsatz reiner drahtloser Netze im Büroumfeld.

Die meisten aktuellen Geräte nutzen heute bereits den 802.11n-Standard und können somit - zu mindestens theoretisch - eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 300 Mbit/s erreichen, was der dreifachen Kabelgeschwindigkeit in einem Standardnetzwerk mit 100 Mbit entspricht.

Die neuesten Geräte, die schon den WLAN-Standard 802.11ac einsetzen, sollen dann theoretisch sogar Werte von bis 1,3 Gbit/s auf einer Entfernung von bis zu 70 Meter unterstützen. Diese Werte sind natürlich Optimalwerte, die in der Realität selten oder überhaupt nicht erreicht werden: Ähnlich wie beim kabelgebundenen Netzwerk kann es hier schnell zu Engpässen kommen, wenn mehrere Geräte gleichzeitig ihre Daten übertragen. Zudem ist es bei einer drahtlosen Anbindung unbedingt notwendig, dass der gesamte Datenverkehr noch ver- und später auch wieder entschlüsselt werden muss.

Dieser Vorgang nimmt für jedes übertragene Datenpakte entsprechende Zeit in Anspruch: Das werden die Nutzer an ihren Notebooks und Laptops kaum merken, die Engstelle ist hier dann der im Büro eingesetzte WLAN-Empfänger, auf dem all diese Pakete ankommen. Erfahrungsgemäß bekommen billigere Geräte häufig schon bei fünf gleichzeitig sendenden Geräten Probleme, während teurere Geräte ungefähr bei zehn Geräten an ihre Grenze kommen.

WLAN-Planung: Konfiguration ist entscheidend

Wer jetzt meint, dass er mit seinem kleinen Netzwerk nie in diese Bereiche kommt, sollte noch einmal genau nachrechen: Soll der Drucker übers WLAN angeschlossen werden und kommen dann noch ein Notebook und drei Desktop-PCs hinzu, so kann es beispielsweise für ein Tablet oder Mobiltelefon, das dann auch noch ins WLAN soll, schnell knapp und damit langsam werden. Aber selbst mit professionellen, leistungsstärkeren Geräten können Anwender bei der Planung des eigenen WLANs noch Fehler machen.

Die WLAN-Frequenzen sind in Kanäle aufgeteilt, wobei ein Funknetz immer einen Kanal für sich beansprucht. Funkt das WLAN des Nachbarn auf dem gleichen Kanal, geht das nur so lange gut, bis es zu viele Geräte auf diesem Kanal werden. Dann wird das WLAN langsam und bricht irgendwann komplett zusammen. Dann muss man auf einen anderen Kanal ausweichen. In der Hoffnung, dass der Nachbar nicht das Gleiche tut.

In Bürokomplexem in denen jede Firma ein eigenes WLAN betreibt, sind die Kanäle recht schnell alle belegt. Eine automatische Kanalauswahl, wie sie viele WLAN-Empfänger anbieten, kann erfahrungsgemäß nur wenig Erleichterung bringen. Wer einen aktuellen Access-Point oder Router einsetzt, kann dieses Gerät auch so einstellen, dass es auf dem 5 GHz-Band funkt, das in der Regel noch nicht so überfüllt ist.

Allerdings ändert sich das mit der weiteren Verbreitung von Routern, die 802.11n und 802.11ac unterstützen sehr schnell, sodass dieses Ausweichen auf das 5 GHz nur als kurzfristige Lösung dienen kann. Aber bei einer Vernetzung, die ausschließlich auf WLAN setzt, haben die Anwender mit noch einem Problem zu kämpfen: mit der sogenannten Ausleuchtung. Eine WLAN-Verbindung soll in geschlossenen Räumen zwar theoretisch sogar bis zu 100 Meter weit funktionieren. In der Praxis ist aber stets irgendeine Wand im Weg, eine Tür ist geschlossen, oder ein Metallregal steht im Weg. Solche Metallregale oder Eisengitter in den Wänden sind sehr schlecht für die Funktion eines Funknetzes: Das Metall stellt eine ganz hervorragende Abschirmung gegen Funkstrahlen dar, und schon bleiben von den 300M bit/s häufig nur noch 10 Mbit/s übrig.

Eine Möglichkeit, diese Probleme etwas zu mindern, ist der Einsatz eines WLAN-Repeaters. Was Ihnen aber bei der Einrichtung einer derartigen Konstellation aber immer bewusst sein muss: Schneller wird das Netzwerk dadurch nicht. Wer also sein WLAN produktiv einsetzen möchte, muss zuerst die Ausleuchtung überprüfen, die sein WLAN in seiner Büroumgebung ermöglicht.

Dazu geht er am besten durch das gesamte Büro und misst beispielsweise mithilfe einer Software auf einem Notebook, wie gut die Funkverbindung zum WLAN-Empfänger ist. Zu diesem Zweck stehen die unterschiedlichsten professionellen Programme, aber auch die Freeware Ekahau Heatmapper zur Verfügung. Daraus ergibt sich dann eine übersichtliche Karte, die sehr schön zeigt, wo die Systeme am besten platziert werden, damit sie im WLAN einen möglichst guten Empfang haben.

Die dritte Alternative: das Stromnetz

Ist es nicht möglich Netzwerkkabel zu verlegen, und stellen Sie beispielsweise bei der Überprüfung des WLANs fest, dass derartige Verbindungen in Ihrer Umgebung nicht stabil oder einfach nur zu langsam ist, so bleibt noch die Alternative, auf die bereits verlegten Stromkabel zurückzugreifen. Diese Art der Netzwerkverbindung wird häufig auch als Power-LAN oder dLAN (für direct LAN) bezeichnet. Dabei gibt es einige Hersteller, die Netzwerksignale über die Stromkabel in der Wand übertragen und dabei Geschwindigkeiten bis 300 Mbit/s versprechen. Ähnlich wie bei den versprochenen Geschwindigkeiten in drahtlosen Netzwerken, sind solche Werte zwar theoretisch möglich, doch die meisten Stromkabel waren grundsätzlich niemals dafür ausgelegt, Daten zu übertragen.

So werden Anwender, deren Büroräume sich in Altbauten befinden, häufig noch Stromleitungen vorfinden, die solche Geschwindigkeiten nicht unterstützen können. Zudem gilt es zu bedenken, dass die Stromverkabelung ganz ähnlich wie die alten Koax-Kabel aufgebaut ist: Alle Geräte sind über eine Leitung verbunden.

Das gilt auf jeden Fall bis zum nächsten Sicherungskasten, an dem dann auch meistens die Datenübertragung endet. Wer sich für diese Art der Netzverbindung entscheidet wird zudem feststellen, dass Sicherungen oft die Stromkreise so voneinander trennen, dass eine Datenübertragung von einem Raum in den nächsten einfach nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Verkabelung: Schalten die Nutzer andere Elektrogeräte ein, so verursachen diese oftmals eine Spannungsspitze im Stromnetz.

Das führt dann dazu, dass die Datenpakete, die in diesem Moment unterwegs waren, zerstört werden und nochmals gesendet werden müssen. Das machen die Netzwerkkarten zwar automatisch, aber grundsätzlich wird dadurch das gesamte Netzwerk langsamer und die Übertragung instabiler. Eine komplette Vernetzung über die Stromleitung sollen Anwender für ihr Büro nur dann ins Auge fassen, wenn wirklich keine andere Möglichkeit mehr zur Verfügung steht: Oftmals funktioniert der Zugriff dabei in einem Büro, während er schon eine Tür weiter völlig unmöglich ist.

Fazit: Es gibt keinen Königsweg ...

Wer sich nun fragt, welche Lösung für sein Büro oder sein Studio die beste ist: Es gibt keine allgemeingültige Lösung für alle Umgebungen. Wenn Sie die Möglichkeit besitzen, Twisted Pair-Netzwerkkabel zu verlegen, dann steht Ihnen in der Regel schnell ein stabiles Netzwerk mit einer Übertragungsrate von 1 Gbit/s zur Verfügung - oder sogar mehr. Ergänzen Sie ein solches Netzwerk mit einem WLAN-Access-Point oder einem entsprechenden Router, sind Sie auch für mobile Geräte, Tablets und Smartphones gerüstet.

Bedenken Sie dabei immer, dass alle Geräte bis hinunter zu den Switches und Routern natürlich die entsprechend höchste Geschwindigkeit unterstützen sollten. Wobei es sicher kein Problem ist, wenn beispielsweise Drucker trotz eines 1 Gbit-Netzwerks nur mit einer Anbindung von 100 Mbit/s erreichbar sind. PowerLAN-Lösungen sind hervorragend dafür geeignet, um als Ergänzung in den Bereichen zum Einsatz zu kommen, die weder mit kabelgebundenen noch mit WLAN-Anbindungs-Techniken erreichbar sind.

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