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2 Allgemeines Die Geschichte der Datentechnik ist untrennbar mit den Entwicklungen der Verkabelung und der Anschlusstechnik verbunden. Ohne entsprechende Kabel und Leitungen und ohne qualitativ hochwertige Anschluss- und Verbindungskomponenten sind leistungsfähige Datennetze (engl. local area networks, kurz LANs) nicht möglich. Angesichts von Hochgeschwindigkeitsnetzen wie Gigabit- und 10 Gigabit Ethernet ist es heute kaum noch vorstellbar, dass Datennetze ihren Ursprung in der Telefonverkabelung haben. In den Sechziger und Siebziger Jahren standen an den Arbeitsplätzen so genannte Terminals, die nur eine Tastatur und einen einfachen Bildschirm besaßen. Sie waren meist über Leitungen in Telefonqualität mit einem zentralen Großrechner, dem Mainframe, verbunden, der sämtliche Rechenaufgaben auszuführen hatte. Um den Mainframe von Zeit raubenden Routineaufgaben zu entlasten, führte man Zwischenrechner ein, die einfache Berechnungen selbst ausführen konnten. Im Laufe der Zeit verlagerte man immer mehr Rechenleistung vom Großrechner zum Benutzer, bis mit den PCs schließlich intelligente Endgeräte die meisten Berechnungen und Aufgaben selbst erledigten und nur noch gelegentlich auf einen zentralen Rechner zugriffen. Server, kaum größer als PCs mit Standgehäusen, ersetzten mehr und mehr die alten Mainframes; statt alle Rechenaufgaben für die Endgeräte auszuführen, stellten sie hauptsächlich gemeinsame Daten zur Verfügung und übernahmen deren Sicherung. Auch die Art, wie die Benutzer mit den Computern arbeiteten, änderte sich grundlegend. Der Mensch ist von Natur aus visuell veranlagt und denkt in Bildern. Mit leistungsfähigen PCs wurde es möglich, grafische Darstellungen zu nutzen, um Daten einzugeben oder Ergebnisse darzustellen. Noch zu Beginn der Neunziger Jahre teilten sich alle Endgeräte eines Teilnetzes die zur Verfügung stehende Übertragungsleistung, in dem sie abwechselnd Daten sendeten oder empfingen; man sprach dabei von Shared-Media- Techniken (engl. to share = teilen). Immer aufwändigere grafische Darstellungen und größere Dateien erforderten bereits nach wenigen Jahren leistungsfähigere Datennetze, bei denen die Datenströme nur noch zum betreffenden PC durchgeschaltet werden und alle übrigen Geräte unbehelligt bleiben. Bei diesen Switched-Techniken (engl. to switch = schalten) wird jedem Endgerät die volle Übertragungsbandbreite zur Verfügung gestellt, und es ist möglich, mehrere Datenströme zu verschiedenen Endgeräten gleichzeitig zu leiten. Entwicklung der LAN-Technologien Mittlerweile hat das Ethernet mit seinen Varianten die anderen LAN-Technologien verdrängt. Die wichtigsten Vertreter sind Fast Ethernet mit 100 Mbit/s, Gigabit Ethernet mit 1 Gbit/s (= Mbit/s) und 10 Gigabit Ethernet mit 10 Gbit/s. 24 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

3 Kupfernetze Während die Terminalnetze ursprünglich Telefonleitungen nutzten, verwendeten die ersten Computernetze eigene Leitungstypen. Das IBM-Verkabelungssystem IVS für Token Ring bestand hauptsächlich aus geschirmten, zweipaarigen Leitungen und relativ großen, vierpoligen Steckern, während die PCs beim ersten Ethernet an ein dickes Koaxialkabel, das so genannte Yellow Cable, über Transceiver angeschlossen wurden. ScEAD: unterbrechungsfreie Anschlussdose Auch heute noch verwendet die Ethernet-Variante 10Base-2 Koaxialkabel, die dünner und flexibler sind als das ursprüngliche Yellow Cable. Um für Änderungen und Erweiterungen nicht jedes Mal sämtliche Endgeräte herunterfahren zu müssen, wurden unterbrechungsfreie Anschlussdosen von Telegärtner entwickelt, die es erlauben, Endgeräte während des laufenden Betriebes des Datennetzes ein- oder auszustecken. Mit ScEAD (Screened Ethernet- Anschlussdose) können bestehende 10Base-2-Netze sinnvoll erweitert und kleinere neue Netze wirtschaftlich und flexibel aufgebaut werden. ScEAD: Gerätekabel von Telegärtner Telegärtner-Tipp: ScEAD-Anschlusskabel immer doppelt zur Länge der bereits verlegten Leitung zählen, um Hin- und Rückweg des Signals zu berücksichtigen. Maximale Gesamtlänge des Busses incl. Horizontal- und Anschlusskabel: 185 m. Die Forderung nach herstellerunabhängigen, dienstneutralen Verkabelungen führte zur internationalen Norm ISO / IEC 11801, deren deutschsprachige Ausgabe als DIN EN erhältlich ist. Sie beschreibt eine strukturierte Verkabelung, die unabhängig von der aktuellen Nutzung der zu verkabelnden Räume und unabhängig von irgendwelchen LAN-Technologien ausgeführt werden soll. In dieser Norm sind Anforderungen an die einzelnen Komponenten und an die komplette Übertragungsstrecke sowie entsprechende Prüfvorgaben enthalten. Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 25

4 Eine strukturierte Verkabelung gliedert sich in Primär-, Sekundär- und Tertiärverkabelung. Die Primärverkabelung verläuft zwischen den einzelnen Gebäuden desselben Standortes. Sie besteht mit Ausnahme von Telefonkabeln fast ausschließlich aus Glasfaserkabeln, die von jedem Gebäude zu einem zentralen Standortverteiler verlaufen. Als Sekundärverkabelung werden die Leitungen zwischen getrennten Datenverteilern innerhalb eines Gebäudes bezeichnet. Sie laufen von den einzelnen Verteilern sternförmig zu einem Gebäudeverteiler. In jeder Etage sollte nach Norm (DIN EN 50173) mindestens ein so genannter Etagenverteiler installiert werden, es ist aber zulässig, mehrere spärlich besiedelte Etagen von einem Verteiler aus zu erschließen. Dabei können je nach Elektronetz jedoch Probleme mit dem Potenzialausgleich auftreten. Vom Etagenverteiler verlaufen die Datenleitungen zu den Anschlussdosen, was als Tertiärverkabelung bezeichnet wird. Hier werden hauptsächlich Kupferdatenleitungen (Twisted Pair) und Anschlussdosen/Verteilfelder mit RJ45-Buchsen eingesetzt. Glasfaserleitungen (LWL) bis zum Arbeitsplatz können je nach Bauvorhaben oder Netzgröße eine interessante Alternative darstellen. Das Telefonnetz wird bereits in vielen Projekten über Datenleitungen realisiert, für Telefonanschlüsse ist lediglich eine andere Pinbelegung erforderlich; sind alle acht Adern einer Leitung in der RJ45-Buchse aufgelegt, kann sie wahlweise für Telefon oder EDV verwendet werden. Eine Telefon- und EDV-Verteilung über dieselbe Netzwerkinfrastruktur nennt man auch converged network (engl. to converge = zusammenlaufen). Beispiel zur strukturierten Verkabelung Beispiele für RJ45-Anschlussdosen und Stecker von Telegärtner 26 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

5 Die amerikanische Norm EIA/TIA 568 sieht prinzipiell zwei verschiedene Möglichkeiten vor, achtadrige Leitungen auf RJ45-Buchsen und Stecker aufzulegen. Sie sind im Prinzip gleichberechtigt, doch ist darauf zu achten, dass die Leitung an beiden Enden gleich aufgelegt ist. Die Farbzuordnung nach EIA/TIA steht nicht im Widerspruch zur DIN EN Die DIN EN 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 zuzüglich 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. 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. Die Klasse D gilt für Übertragungsstrecken bis 100 MHz, die Klasse E bis 250 MHz, die Klasse F bis 600 MHz. Die Kategorie 5 spezifiziert Komponenten wie Anschlussdosen, Verteilfelder oder Patchkabel bis 100 MHz, Kategorie 6 bis 250 MHz. Zur Zeit der Drucklegung gibt es kein Datenprotokoll, das die Klasse F bzw. Komponenten der Kategorie 7 (bis 600 MHz) voraussetzt oder zwingend benötigt. RJ45 Pin- und Farbzuordnung Beispiel für Permanent Link und Channel Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 27

6 Die erste Fassung der DIN EN erschien bereits Sie wurde 2000 überarbeitet und ergänzt, um die Anforderungen für Gigabit Ethernet aufzunehmen. Beide Fassungen definierten Systeme bis 100 MHz (Klasse D / Kategorie 5). In Amerika erschien eine Kategorie 5E, um Gigabit Ethernet Rechnung zu tragen. Auch in der DIN EN-Ausgabe von 2003 sind Systeme nach Klasse D mit Komponenten der Kategorie 5 enthalten. Dabei gilt zu beachten, dass sich die Werte der einzelnen Klassen D bzw. Kategorien 5 voneinander unterscheiden, so dass das Erscheinungsjahr der jeweiligen Fassung genannt werden muss, um Verwechslungen zu vermeiden. Telegärtner-Tipp: Am Messgerät immer prüfen, ob Channel oder Permanent Link gemessen wird die beiden Messvorgänge unterliegen verschiedenen Sollwerten. Telegärtner-Tipp: Bei Mess- und Prüfgeräten immer kontrollieren, nach welcher Ausgabe der Norm (Jahreszahl) gemessen wird. NEXT-Vorgaben und typische Messwerte Telegärtner Permanent Link Klasse E mit Cat.6 - Komponenten Typische Permanent Link Class E Werte (MPP24 Cat.6+ und AMJ45 8/8 Cat.6+) Nach DIN EN von 2003 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 der selben 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. Abgestimmte und nicht abgestimmte Systeme 28 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

7 Ein unterhaltsamer Vergleich hierzu: Ein abgestimmtes System gleicht einer Backmischung. Sämtliche Zutaten sind exakt abgewogen und aufeinander abgestimmt. Die Mischung wird unzählige Male getestet, verbessert und optimiert. Wenn sie dann zum Kauf angeboten wird, ist sicher gestellt, dass sie auch unter widrigen Umständen gleichbleibend gute Erfolge bietet. Bei so genannten MixandMatch-Systemen, bei denen Komponenten verschiedener Hersteller beliebig gemischt werden, ist es so, als wolle man eine Torte backen, indem man die Zutaten nach Gutdünken ein bisschen von diesem mit ein bisschen von jenem vermischt. Manchmal kann es sinnvoll sein, die Leitungen der Tertiärverkabelung gebündelt zu einem gemeinsamen Punkt, dem so genannten Sammelpunkt (engl. consolidation point), zu bringen und dort auf Dosen oder einen kleinen Zwischenverteiler aufzulegen. Von ihm werden Leitungen zu beweglichen oder fest montierten Dosen geführt, an die dann PCs oder andere Endgeräte angeschlossen werden. Sammelpunkte können beispielsweise kleine Zwischenverteiler in abgehängten Decken oder Doppelböden in Großraumbüros oder Industriehallen sein, bei denen Bodenplatten oder Installationssäulen mit Anschlussdosen je nach wechselnder Nutzung flexibel angeordnet werden. Auch Bodentanks können als Sammelpunkte eingesetzt werden, wenn beispielsweise nicht Endgeräte sondern Zuleitungen zu EDV-Möbeln, die wiederum Anschlussdosen enthalten, dort angeschlossen werden. Mit dem Sammelpunkt befinden sich dann bis zu vier Steckverbindungen in einer Übertragungsstrecke (sog. 4-Connector-Modell): Verteilfeld, Sammelpunkt, Anschlussdose und ggf. ein weiteres Verteilfeld für aktive Netzwerkkomponenten (hauptsächlich in Amerika gebräuchlich, in Europa selten). Die Steckverbindungen direkt an den Geräten (Switch / Hub, Endgerät / PC) werden bei diesem Modell nicht berücksichtigt. 4-Connector-Modell Kupferdatenleitungen (Twisted-Pair) werden nach dem Aufbau des Kabelschirmes unterschieden: S/FTP F/UTP SF/UTP U/UTP Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 29

8 Immer höhere technische Anforderungen an die Verkabelungsstrecke und ein gleichzeitig immer höherer Zeitdruck bei der Montage und Verarbeitung konnten mit der Modultechnik erfolgreich gelöst werden. Wurden Anschlussdosen und Verteilfelder bislang bevorzugt auf der Basis von Leiterbahnen (Platinen) gefertigt, auf welche die Anschlussblöcke und RJ45-Buchsen gelötet wurden, so werden bei der Modultechnik einzelne, separate RJ45-Buchsen an die einzelnen Kabelenden montiert. Jedes Kabel wird also an beiden Enden auf eine eigene RJ45-Buchse aufgelegt. Die Buchsen werden dann nur noch in das Verteilfeld oder die Anschlussdose eingerastet. Die Modultechnik führt zu besseren übertragungstechnischen Werten sowie zu einem deutlichen Zeitgewinn beim Auflegen der Kabel und der Montage der Dosen und Verteilfelder. Darüber hinaus bietet sie den Vorteil, dass einzelne Kabelstrecken einfacher und damit kostengünstiger nachgerüstet werden können als bei herkömmlichen Verteilfeldern. Anschlussdose in Modultechnik von Telegärtner Telefonie und Sicherheitstechnik werden immer mehr Teil des Datennetzes. Ein herausragendes Beispiel hierfür ist Voice over IP (kurz VoIP), bei dem die Telefone nicht mehr wie früher analoge oder digitale Telefonsignale sondern IP- Datenpakete empfangen und senden. Ein IP-Telefon ist aus der Sicht des Netzwerks durchaus mit einem PC vergleichbar, es verfügt wie er über eine IP-Adresse. Anders als beim PC wird bei einem Telefon jedoch Wert darauf gelegt, dass es auch oder gerade bei Stromausfall funktioniert. Separate Netzteile für Telefone und die dafür benötigten Notstrom-Steckdosen sind allein schon aus Kostengründen unerwünscht. Wie bei den klassischen Telefonen soll die Spannungsversorgung (engl. power ) auch bei IP-Telefonen von zentraler Stelle aus erfolgen, und zwar ohne eine zusätzliche Leitung. Die Datenleitung, die das Ethernet- Protokoll überträgt, muss nun auch die Stromversorgung des Telefons übernehmen. Das amerikanische Normungsgremium IEEE hat im Standard IEEE 802.3af die dafür notwendige Technik definiert: Power over Ethernet, kurz PoE. PoE sieht zwei verschiedene Möglichkeiten vor, die Versorgungsspannung zum Endgerät zu bringen: Im so genannten Spare-Modus werden die Aderpaare 4-5 und 7-8 zur Energieübertragung benutzt; diese beiden Paare werden bei Ethernet und Fast Ethernet ohnehin nicht für die Datenübertragung verwendet. Im so genannten Inline-Modus wird die Spannungsversorgung der Endgeräte über die Datenpaare 1-2 und 3-6 vorgenommen, über die selben Paare also, über welche auch die Sprachdaten übertragen werden. PoE-Eckwerte: Gleichspannung 48 V max. Leistung: 15 W (am Endgerät 12,95 W) maximale Leitungslänge: 100 m Bei PoE sind qualitativ hochwertige Anschlusskomponenten (Anschlussdosen / Verteilfelder) außerordentlich wichtig, denn die filigranen Kontakte führen nun Daten und Strom gleichzeitig. Der Trend zu PoE wird sich in Zukunft noch verstärken, denn mittlerweile greift nicht nur VoIP sondern vermehrt auch die IP-basierende Sicherheitstechnik, allen voran die Videotechnik, auf Power over Ethernet zurück. Weitere Geräte, die PoE nutzen, sind Wireless Access Points, Scanner und Barcodeleser. 30 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

9 Ethernet ist jedoch längst aus den Beschränkungen der Bürogebäude herausgewachsen. Als Industrial Ethernet hat es mittlerweile Einzug in die raue industrielle Umgebung gehalten. Doch Industrial Ethernet ist nicht gleich Industrial Ethernet: In vielen Bereichen der Industriegebäude herrschen nahezu die gleichen Bedingungen wie in herkömmlichen Bürogebäuden, und so können hier auch die gleichen Verkabelungskomponenten verwendet werden. Anders sieht es beispielsweise in der Produktion aus: In der rauen Fertigungsumgebung sind die Komponenten eines Datennetzes sehr viel größeren Belastungen ausgesetzt: Staub, Feuchtigkeit, Chemikalien, mechanische Belastungen, extreme Temperaturen und sehr viel höhere elektromagnetische Belastungen setzen der Verkabelung zu und stellen bislang nie gekannte Anforderungen. Gleichzeitig wird in der Fertigung höchste Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gefordert, denn ein Ausfall von auch nur kurzer Dauer führt unweigerlich zu hohen finanziellen Verlusten. Wenn ein PC in einem Verwaltungsgebäude eine Stunde ausfällt, so ist das ärgerlich; wenn eine komplette Fertigungsstraße eine Stunde steht, ist das für das Unternehmen meist eine Katastrophe. Gerade im industriellen Umfeld sind Qualität und Zuverlässigkeit der Komponenten besonders der Anschlussdosen und Steckverbindungen von Ausschlag gebender Bedeutung. Für Industriegebäude gelten daher auch andere Normen, für die Verkabelung allen voran die ISO/IEC 24702, für die Steckverbinder die IEC Anschlussdose / Stecker für Industrial Ethernet (Variante 6 nach IEC ) von Telegärtner Neben der Qualität sorgfältig aufeinander abgestimmter Komponenten ist bei industriellen Anwendungen zusätzlich der Schutz gegen feste und flüssige Stoffe wichtig. Die internationale Norm IEC definiert mit dem IP-Code (International Protection) ein einfaches Bezeichnungssystem: Die erste Ziffer gibt den Schutz gegen das Eindringen fester Körper wie beispielsweise Staub an, die zweite Ziffer den Schutz gegen Wasser / Feuchtigkeit. Schutzgrade gegen feste Fremdkörper Schutzgrade gegen Wasser Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 31

10 Wo es vor einigen Jahren noch eine Fülle unterschiedlicher Netzarten und Protokolle gab, hat sich Ethernet in nahezu allen Bereichen als das Übertragungsprotokoll etabliert; für die meisten Anwendungen ist Ethernet mittlerweile das einzig verfügbare Protokoll. Um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, gibt es eine Fülle verschiedener Ethernet-Varianten. Fast Ethernet bietet eine Übertragungsrate von 100 Mbit/s. Als 100Base-TX ist es für Kupferverkabelungen der Klasse D genormt und benötigt Komponenten der Kategorie 5. Die Variante für Glasfasern wird als 100Base-FX bezeichnet. Auf dem Markt sind Geräte für Multimode- und Singlemode-Fasern erhältlich. Gigabit Ethernet besitzt gegenüber Fast Ethernet die zehnfache Übertragungsgeschwindigkeit, also 1 Gbit/s (= Mbit/s). 1000Base-T, die Variante für Kupfernetze, setzt eine Verkabelung mindestens nach Klasse D gemäß DIN EN 50173:2000 voraus, ein Netz nach Klasse E (und Komponenten der Kategorie 6) bietet jedoch in vielen Fällen eine höhere Funktionssicherheit und größere Reserven. Die maximale Leitungslänge beträgt 100 m inkl. Rangier- und Anschlusskabel für die Endgeräte. Anschlusskomponenten von geringer Qualität können hohe Bitfehlerraten verursachen, die zu langen Antwortzeiten des Netzes und schlechter Leistung der EDV führen. Für Glasfasern gibt es verschiedene Gigabit Ethernet-Varianten, deren maximal zulässige Länge stark von der Faserqualität abhängt. Details siehe unter Glasfasernetze weiter unten. Immer größere Datenmengen und zu erwartende künftige Anforderungen führten zur Entwicklung von 10 Gigabit Ethernet. Lange Zeit war diese Ethernet-Art ausschließlich für Glasfasern verfügbar, mittlerweile gibt es sie auch in Kupfer-Technik. Dabei muss zwischen zwei Varianten unterschieden werden: 10GBase-CX nutzt Twinax-ähnliche Leitungen und bietet Leitungslängen von maximal 15 Metern. Es eignet sich bevorzugt zum Anschluss von Servern oder zur Verbindung benachbarter Switches. Für die strukturierte Verkabelung reichen die 15 Meter, die 10GBase-CX bietet, nicht aus. Zur Verkabelung von Gebäuden ist 10GBase-T nach IEEE 802.3an vorgesehen. Die Leitungslänge beträgt wie gewohnt 100 Meter, als Steckverbinder kommt der bewährte RJ45 zum Einsatz. Die Datenrate von 10 Gigabit/s wird auf vier Kanäle von jeweils 2,5 Gbit/s aufgeteilt; jedes Aderpaar der achtadrigen Leitungen überträgt dabei einen Kanal im so genannten Dualduplex: Im selben Aderpaar werden die Daten gleichzeitig in beide Richtungen übertragen. Obwohl weiterhin der RJ45-Stekcer verwendet wird, reichen Komponenten der Kategorie 6 nicht aus. Für 10 Gigabit Ethernet wurde eine neue Kategorie 6 a und Verkabelungsklasse E A geschaffen, die auch das Nebensprechen von benachbarten Kabeln und Leitungen (sog. Alien NEXT, kurz ANEXT) berücksichtigt. Anschlusskomponenten der Kategorie 7 werden nicht benötigt. 10 Gigabit Ethernet 10GBase-T (Prinzipskizze, stark vereinfacht) Im Bereich der Tertiärverkabelung, also vom DV-Schrank zu den Anschlussdosen im Raum, bietet 10 Gigabit Ethernet über Kupferdatenleitungen eine Fülle von Vorteilen gegenüber den Glasfaservarianten. 10GBase-T ist rückwärtskompatibel zu den bestehenden, langsameren Ethernet-Varianten; vorhandene Endgeräte und Netzwerkkomponenten können weiterverwendet und bedarfsabhängig durch 10 Gigabit ersetzt werden. Voice over IP (VoIP) kann ohne Umsetzer und Medienkonverter eingesetzt werden, ebenso ist Power over Ethernet (PoE) problemlos möglich. Glasfasernetze haben jedoch nach wie vor ihre Berechtigung und sind je nach Anwendung weiterhin unverzichtbar. 32 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

11 Glasfasernetze Ursprünglich wurden Kabel mit Glasfasern (Lichtwellenleiter, LWL) meist nur im Primärbereich zwischen verschiedenen Gebäuden eingesetzt. Mit zunehmenden Datenraten verdrängten sie jedoch die Kupferleitungen auch im Sekundärbereich zwischen den Verteilern eines Gebäudes. In vielen bedeutenden Projekten werden Glasfaserleitungen auch im Tertiärbereich eingesetzt, als Fiber to the desk mit LWL-Anschlussdosen oder als Fiber to the office mit kleinen Switches oder Hubs, die meist im Kabelkanal montiert werden und neben dem kanalseitigen LWL-Anschluss typischerweise vier RJ45-Anschlüsse für Kupfer-Anschlussleitungen besitzen. Ein solcher Installations-Hub / Switch kann vier herkömmliche Endgeräte versorgen und benötigt nur zwei Glasfasern für die Verbindung zum großen, zentralen Switch im Verteilerschrank. Moderne Glasfaserleitungen enthalten Multimode-Gradienten-Fasern (Kennbuchstabe G ) oder Singlemode-Fasern (Kennbuchstabe E ). Stark vereinfacht sind bei Multimode-Fasern mehrere verschiedene Lichtstrahlen (Moden) gleichzeitig auf unterschiedlichen Wegen durch die Faser unterwegs, bei Singlemode-Fasern nur einer (diese Lichtstrahlen stehen symbolisch für die bevorzugte Ausbreitungsrichtung der Haupt-Energieverteilung der elektromagnetischen Welle Licht ). LWL-Switch mit PoE-Funktionalität und Gigabit-Uplink von Telegärtner LWL-Anschlussdose für Fiber-to-the-desk von Telegärtner Telegärtner-Tipp: Die Begriffe Fiber to the... werden in der Praxis oft nicht einheitlich gebraucht. Es empfiehlt sich daher genau festzulegen, wie das Netz konzipiert werden soll (mit LWL-Anschlussdosen, Installations-Switch, etc.) Im inneren Bereich der Faser wird das Licht geführt. Der äußere Bereich sorgt dafür, dass Licht, das einen bestimmten Einfallswinkel nicht überschreitet (Akzeptanzwinkel), im inneren Bereich bleibt, und Licht, das den inneren Bereich verlassen hat, nicht wieder dort hineingelangen kann, was zu Signalverfälschungen führen würde. Der innere Bereich heißt bei Multimode-Fasern Kern, bei Singlemode-Fasern Modenfeld. Der äußere Bereich wird bei beiden Faserarten als Mantel bezeichnet. Da Kern/Modenfeld und Mantel unterschiedliche Brechungsindices besitzen, wird das Licht an der Grenze zwischen den beiden Bereichen reflektiert (Totalreflexion). Dadurch wird möglichst viel Licht im Kern / Modenfeld geführt. In Europa werden bei Multimode-Fasern hauptsächlich Fasern mit einem Kerndurchmesser von 50 µm eingesetzt, in Amerika vorzugsweise mit 62,5 µm. Die beiden Faserarten dürfen nicht auf der selben Strecke gemischt werden, da sonst hohe Licht-Verluste auftreten, besonders beim Übergang von 62,5 µm auf 50 µm. Der Durchmesser des Modenfeldes bei Singlemode-Fasern ist je nach Faserhersteller verschieden und beträgt 9 10 µm. Der Durchmesser des Mantels beträgt bei allen drei Faserarten 125 µm. Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 33

12 Quelle: DIN EN :2003 bzw. ISO/IEC Ausgabe 2 Faseraufbau (vereinfacht) Telegärtner-Tipp: Nie in Glasfaser-Anschlüsse oder Stecker blicken. VCSELs und konventionelle Laser senden nicht sichtbares Infrarot-Licht, man würde ein Signal nur an den (bleibenden!) Augenschäden erkennen. Glasfasern für LAN-Verkabelungen werden nach ISO/IEC Ausgabe 2 und DIN EN :2003 in verschiedene Leistungsklassen eingeteilt. Für Multimode-Fasern gibt es drei Klassen (OM1 bis OM3), für Singlemode-Fasern nur eine (OS1). Für Übertragungsraten bis 100 Mbit/s werden hauptsächlich Leuchtdioden (LEDs) verwendet. Für Gigabit und 10 Gigabit Ethernet reicht das Schaltverhalten von LEDs jedoch nicht mehr aus hier werden Laser benötigt. Bei einer Wellenlänge von 850 nm können preisgünstige VCSELs (vertical cavity surface emitting laser) eingesetzt werden, bei anderen Wellenlängen (z.b nm oder 1550 nm) werden klassische Laser benötigt. Da auf Grund der hohen Datenraten bei Gigabit und 10 Gigabit Ethernet Laser eingesetzt werden, müssen hier auch die Multimode-Fasern für die Einkopplung von Laserlicht ausgelegt sein. Man spricht dabei von Laserlaunch-optimierten Fasern, und die Faserhersteller geben die maximal zulässige Leitungslänge für die einzelnen Ethernet-Arten bzw. die effektive Laser-Bandbreite an. Das herkömmliche Bandbreiten-Längenprodukt gilt nur für LEDs (sog. overfilled launch). Glasfasern können Licht abhängig von dessen Wellenlänge unterschiedlich gut übertragen. Liegt die Wellenlänge im Bereich von 1400 nm, wird das Licht durch die in der Faser eingeschlossenen Wassermoleküle stark gedämpft. Neue Fertigungsprozesse konnten diesen Effekt bei Singlemodefasern deutlich mindern, so genannte Zero-Waterpeak-Fasern sind auch in diesem Wellenlängenbereich nutzbar. Genormt sind solche Singlemodefasern unter ITU 652.c und 652d; Multimodefasern werden in diesem Bereich nicht verwendet. Zero-Waterpeak-Fasern sind für WDM-Systeme sehr wichtig. WDM steht für Wavelength Division Multiplexing. War bei der herkömmlichen Übertragung Licht nur einer Wellenlänge in einer Singlemodefaser unterwegs, so werden bei WDM-Systemen mehrere Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen in der selben Faser übertragen. Jedem Kanal wird dabei eine eigene Wellenlänge zugeordnet. Um eine gleichmäßige Übertragung zu gewährleisten müssen die optischen Eigenschaften der Glasfaser im gesamten genutzten Bereich möglichst gleich sein. Auch wenn in den LANs noch sehr wenig WDM-Systeme anzutreffen sind, ist doch bei der Faserauswahl darauf zu achten, dass eine künftige Migration zu WDM durch den Einsatz von Zero- Waterpeak-Fasern möglich ist. 34 Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com

13 Telegärtner-Tipp: Fasern sollten unbedingt mit dem Lichtquellentyp gemessen werden, mit dem sie später auch betrieben werden. Die meisten optischen Messgeräte (engl. optical time domain reflectometer, kurz OTDR) verwenden standardmäßig klassische Laser. Für Multimodefasern kommen je nach Netzart jedoch LEDs und VCSELs zum Einsatz, klassische Laser werden für Multimodefasern nur selten verwendet. Die falsche Lichtquelle im Messgerät kann die Messergebnisse verfälschen. Wie bei Kupfernetzen wurden auch für Glasfaser-Übertragungsstrecken Linkklassen definiert, um Mindestlängen der Strecken abhängig von der jeweiligen Netzart sicher zu stellen. Die Linkklassen werden als OF-xxx angegeben, wobei xxx für die Mindestlänge in Metern steht. Je nach Netztyp sind in einem gewissen Rahmen auch größere Längen möglich, im Einzelfall ist der jeweilige Netz-Standard heranzuziehen. Quelle: DIN EN bzw. ISO/IEC Ausgabe 2 Die DIN EN sieht für den Arbeitsbereich (Anschlussdosen) den SC-Duplex-Stecker vor. In anderen Bereichen lässt die Norm alle nach IEC genormten Steckerbauformen zu. Viele Hersteller von aktiven Netzwerkkomponenten (Switches) sind dazu übergegangen, besonders Platz sparende Stecker (nicht größer als eine RJ-45-Buchse) zu verwenden (engl. small form factor, SFF, z.b. MT-RJ, LC-Duplex). Im Bereich der passiven Verteiltechnik ist eine hohe Packungsdichte mit kleinen Steckern für das Rangieren eher nachteilig in puncto Handhabung, Robustheit und Übersichtlichkeit. Steckerfarben für SC-Duplex nach Norm: Multimode: beige oder schwarz Singlemode PC, Steckerende gerade geschliffen (PC = physical contact): blau Singlemode APC, Steckerende schräg geschliffen (APC = angled physical contact): grün LWL-Stecker LC-Duplex LWL-Stecker SC-Duplex LWL-Stecker MT-RJ Telegärtner-Tipp: Nie Gerad (PC)- und Schrägschliff (APC)-Stecker zusammenstecken. Bei Schrägschliffsteckern darauf achten, dass beide Stecker in einer Kupplung die selbe Ausrichtung des Schliffwinkels besitzen. Telegärtner Web: Tel: +49 (0) / Fax: +49 (0) / info@telegaertner.com 35