Strukturierte Verkabelung, Klasse und Kategorie

1. Anforderungen

Strukturierte Verkabelung

Für die Realisierung einer Netzstruktur muss ein Verkabelungskonzept erarbeitet werden bei dem viele Faktoren eine entscheidende Rolle spielen.

Die verwendeten Kabeltypen, Verteiler und Anschlusseinheiten müssen unternehmensweit festgelegt werden. Die Einhaltung dieser Vorgaben ist sinnvoller Weise bei jeder Installation zu überwachen. Eine Änderung der Kabelsysteme sowie deren Betrieb und Wartung kann hohe Kosten verursachen. Auch eine mögliche Integration mehrerer Anwendungen wie Daten, Sprache und Video kann berücksichtigt werden, um zusätzliche Leitungsverlegungen zu sparen.

An eine Verkabelungsstruktur sind insbesondere folgende Anforderungen zu stellen:

• Funktionalität

Funktionen und Leistungen müssen erfüllt werden

• Hoher Investitionsschutz

möglichst langfristige Nutzungsmöglichkeit der Struktur (10-15 Jahre)

• Installationsreserven

Ausbaufähigkeit der Struktur

• Anpassungsfähigkeit

die Struktur muss späteren Erfordernissen angepasst werden können

• Dienstneutralität

auch andere Dienste wie z.B. Sprachübertragung können genutzt werden

• Verwaltbarkeit

erleichterte Überwachung und Verwaltung

Die Entwicklung und Planung der Verkabelungsstruktur ist Bestandteil der Gesamtnetzwerkplanung, dem so genannten LAN-Design.

2. Definition, Normen

Definition

Als strukturierte Verkabelung bezeichnet man eine Verkabelungsinfrastruktur, die  Anwendungsunabhängig ist und angemessene  Installationsreserven bietet.  Hierbei unterscheidet man zwischen  der Primär-, sekundär- und Tertierverkabelung.

Die Standardisierung erfolgt durch internationale, europäische und deutsche Gremien. Aus dem internationalen Systemstandard ISO/IEC 11801 sind die europäische Norm EN 50173 und die deutschen DIN-Versionen DIN 50173 bzw. DIN 44312-5 hervorgegangen.

Diese Normen enthalten Vorschriften für den generellen Aufbau eines Verkabelungssystems. Darüber hinaus werden die einzusetzenden Kabeltypen und Steckersysteme sowie die Ende-zu-Ende-Verbindungen (Link-Klassen) klassifiziert. Festgelegt werden dazu auch die Anforderungen bezüglich der Dämpfungseigenschaften und des Übersprechverhaltens.

Da der Geltungsbereich der Norm sich auf große Gelände-Ausdehnungen von bis zu 3 km, eine Bürofläche bis zu 1 Million Quadratmetern und bis zu 50.000 Endgeräte bezieht, werden lokale Netze in drei Bereiche gegliedert.

3. Primärbereich

Primärbereich

Im Primärbereich (Geländeverkabelung) werden zentrale Komponenten und einzelne Gebäude miteinander verbunden. Definiert ist der Bereich mit einer Entfernung von 1500 m zwischen Standort- und Gebäudeverteiler. Es ergibt sich somit eine maximale Ausdehnung von 3000 m.

Solche Hauptnetze müssen eine besondere Leistungsfähigkeit und Ausfallsicherheit besitzen.

Im Primärbereich wird überwiegend LWL-Technik eingesetzt. Die Primärnetze werden in Sternform (collapsed Backbone) oder Ringform (distributed Backbone) realisiert und zur Erhöhung der Ausfallsicherheit zusätzlich in einer doppelten (redundanten) Topologie. Primärnetze können als Backbone-Netze für eine komplexe Unternehmensvernetzung betrachtet werden (Geländeverkabelung).

4. Sekundärbereich

Der Sekundärbereich befasst sich mit der Gebäudeverkabelung. Hier sind der Steigleitungsbereich und die Gebäudeverteiler angesiedelt.

Es ist also eine Vertikalverkabelung, mit der die einzelnen Stockwerke sternförmig an den Gebäudeverteiler angeschlossen werden.

In den Verkabelungsstandards werden für eine universelle Verkabelung im Sekundärbereich entweder symmetrische Kupferkabel wie TP-Kabel oder LWL vorgeschlagen.

Die Sekundärverkabelung ist auf 500 m begrenzt und darf eine maximale Dämpfung von 11 dB nicht überschreiten. Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen über Twisted-Pair-Kabel ist die maximale Entfernung auf 100 m begrenzt. Es hat sich allerdings durchgesetzt, dass im Sekundärbereich ausschließlich LWL zum Einsatz kommen (wegen Potenzialverschleppung, hohem Datendurchsatz und auch wegen der Längenrestriktion).

5. Tertiärbereich

Die Verbindung der einzelnen Arbeitsstationen mit den Etagenverteilern kennzeichnet den Tertiärbereich (Etagenverkabelung). Der Tertiärbereich wird vorzugsweise in CAT6- und CAT7-Leitungen verdrahtet. Für besonders bandbreitenintensive Anwendungen werden auch Lichtwellenleiter verlegt.

Räumlich begrenzt ist der Tertiärbereich auf ca. 90 m. Bei der Neuinstallation mit Twisted-Pair-Leitungen sind die verschiedenen Anschlussvarianten zu berücksichtigen. Es ist sinnvoll, eine komplette 8-adrige Verbindung des Links vorzunehmen. So können bei gängigen Ethernet-Standards (100BaseTX) zwei Geräte angeschlossen werden oder der 1000BaseTx Standard genutzt werden.

6. Beispiel

7. Installationsstrecke (Permanent Link) und Übertragungsstrecke (Channel)

Die DIN EN 50173 definiert verschiedene Leistungsklassen. Dabei gilt die Netzanwendungsklasse für die gesamte Verkabelungsstrecke,die in Installations- und Übertragungsstrecke unterschieden wird.

Die Installationsstrecke (engl. permanent link) enthält die fest verlegten bzw. fest angeschlossenen Komponenten, sie besteht also typischerweise aus Verteilfeld, Verlegekabel und Anschlussdose.

Die Übertragungsstrecke (engl. channel) ist die gesamte Verbindung zwischen zwei Geräten, beispielsweise einem PC und einem Switch im DV-Schrank, einschließlich aller Rangier- und Anschlusskabel (also Installationsstrecke zu- Beispiel für Permanent Link und Channel züglich Verbindungs- und Anschlusskabel).

Die Übertragungsstrecke wird meist nur bei der Fehlersuche gemessen um sicherzustellen, dass sämtliche Komponenten der Verkabelung fehlerfrei arbeiten. Nach der Installation der Verkabelung wird fast immer nur die Installationsstrecke gemessen. Der Grund dafür ist einfach: Würden bei der Abnahme Protokolle der Übertragungsstrecke gefordert, dann müssten die gemessenen Anschlusskabel in allen Dosen und Verteilfeldern eingesteckt bleiben.

8. Verkabelungsklassen vs. Komponentenkategorien

Die Netzanwendungsklasse muss streng von der so genannten Kategorie unterschieden werden. Die Netzanwendungsklasse (kurz Klasse) bezieht sich immer auf die installierte Verkabelungsstrecke, die Kategorie nur auf eine einzelne Komponente, beispielsweise das Kabel oder die Anschlussdose alleine und wird vom Hersteller oder einem Prüflabor gemessen. Im Feld ist immer nach Klassen zu messen.

Verkabelungsklassen nach ISO/IEC:

• Klasse D: bis 100 MHz, geeignet für Datenraten bis 1 Gbit/s
• Klasse E: bis 250 MHz, geeignet für Datenraten bis 1 Gbit/s
• Klasse EA: bis 500 MHz, geeignet für Datenraten bis 10 Gbit/s
• Klasse F: bis 600 MHz, für Multimedia-Anwendungen
• Klasse FA: bis 1.000 MHz, für Multimedia-Anwendungen

Komponentenkategorien nach ISO/IEC:

• Kategorie 5e: bis 100 MHz, geeignet für Datenraten bis 1 Gbit/s
• Kategorie 6: bis 250 MHz, geeignet für Datenraten bis 1 Gbit/s
• Kategorie 6A: bis 500 MHz, geeignet für Datenraten bis 10 Gbit/s
• Kategorie 7: bis 600 MHz, für Multimedia-Anwendungen
• Kategorie 7A: bis 1.000 MHz, für Multimedia-Anwendungen

Abgestimmte Systeme und Mix & Match

Nach DIN EN 50173 von 2007 wird die Klasse einer Übertragungsstrecke nach deren leistungsschwächster Komponente bestimmt.

Enthält sie beispielsweise nur eine Komponente der Kategorie 5 (100 MHz) und ansonsten ausschließlich der Kategorie 6 (250 MHz), so wird sie trotz der leistungsfähigeren Kat. 6-Komponenten lediglich als Klasse D (100 MHz) eingestuft, unabhängig davon, wie weit die leistungsschwächste Komponente die Anforderungen der Kategorie 5 übertrifft oder ob die Übertragungsstrecke die Anforderungen der Klasse E erfüllt.

Obwohl die Verkabelungsnormen geschaffen wurden, um Komponenten verschiedener Hersteller innerhalb derselben Übertragungsstrecke verwenden zu können, kann ein Herstellermix zu Problemen führen. Die Normen gestatten einen relativ großen Toleranzbereich, und es kommen in den Komponenten je nach Hersteller verschiedene Verfahren zur Kompensation von Beeinflussungen zum Einsatz. In der Praxis kommt es durchaus vor, dass Komponenten, die nicht aufeinander abgestimmt sind, zu Signalreflexionen und dadurch zu hohen Bitfehlerraten führen. Höhere Antwortzeiten sind die Folge, das Datennetz arbeitet weit unter seiner vorgesehenen Leistung.

9. Aufgabe 1 - Strukturierte Verkabelung

10. Lösung

11. Aufgabe 2 - Strukturierte Verkabelung

12. Lösung

12.1. Permanentlink

Permanent Link ist die Strecke von Arbeitsplatzdose zum Verteilfeld im Etagenverteiler ohne die Anschlusskabel (Patchkabel). D.h. die fest verbaute Verkabelungsstrecke, die später mit Patchkabeln beschaltet wird.

12.2. Chanellink

Channel Link ist die Strecke von Arbeitsplatzdose zum Verteilfeld im Etagenverteiler einschließlich Anschlusskabel (Patchkabel). D.h. die komplette passive Verkabelungsstrecke wie Sie später im Betrieb ist.