Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen

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1 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen Dipl.-Ing. Frank Weberbauer 3.1 Einleitung Seit Erscheinen des Jahrbuchs 2001 im letzten Jahr hat sich wieder einiges bei den Kabelinfrastrukturen getan. Das Erscheinen des Entwurfs der zweiten Ausgabe der ISO/IEC respektive der zweiten Ausgabe der EN rückt immer näher. Bereits jetzt sind einige Details bekannt und in verschiedenen Medien diskutiert worden. Mit den wichtigsten Neuerungen befasst sich dieses Kapitel. Mit den ersten Veröffentlichungen über den zukünftigen 10 Gigabit- Ethernet-Standard der 10 Gigabit-Ethernet Alliance ergeben sich beachtliche Neuerungen, die unbedingt bei Planungen von physikalischen Infrastrukturen berücksichtigt werden sollten. Gerade diese Entwicklungen bringen wieder Schwung in die alte Frage der Tertiär-Verkabelung: Kupfer oder Glas. Aber nicht nur neue Übertragungstechniken, sondern auch Techniken wie»voice over IP«oder Wireless LAN bringen Änderungen oder zumindest neue Fragen bezüglich der Verkabelung. 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Für den Aufbau von passiven Daten- und Telekommunikationsnetzen existieren bereits seit einigen Jahren Standards. Diese ermöglichen, sofern nach ihren Empfehlungen gehandelt wurde, einen gewissen Investitionsschutz über einen längeren Zeitraum für die Verkabelung. Als Internationale Norm ist die ISO/IEC zu nennen, die mit Kommentaren und Änderungen versehen als Europäische und auch als Deutsche Industrie Norm nationale Gültigkeit erreicht. Weiterhin existieren verschiedene Standards und Normen aus den Vereinigten Staaten der 65

2 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... EIA/TIA. Hier liegt eindeutig der Vorteil gegenüber den aktiven Netzen: Es gibt keine festgeschriebenen Normen, nach denen man ein vollständiges aktives Datennetz aufbaut. Lediglich einzelne Standards existieren, die sich auf bestimmte Netzanwendungen, wie Fast Ethernet, Gigabit-Ethernet oder WLANs nach beziehen. Leider hat sich der Markt, angekurbelt durch die Hersteller, schneller entwickelt als es die Norm vertrug. Die bis zum Erscheinen der zweiten Ausgabe gültige erste Version der EN50173 einschließlich der Änderungen A1 vom Juli 2000 definiert nur Komponenten der Kategorie 5 bis 100 MHz und kleiner. Die aktuelle Version EN50173: A1:2000 hat mit einer Verschärfung der Grenzwerte der Kategorie 5 und der Einführung von neuen Messparametern der breiten Einsatzmöglichkeit von Gigabit-Ethernet über TP-Kupferkabel (1000Base-T) eine Basis verschafft. Details dieser Norm und deren Neuerungen sind im letztjährigen»jahrbuch 2001 Kommunikationsnetze«in Kapitel 6 nachzulesen. Da unterschiedliche Angaben bezüglich der Gigabit-Ethernet-Tauglichkeit von bestehenden»alten«kategorie-5-verkabelungen bestehen, möchte ich darauf nicht näher eingehen. Ob das eigene Netz für Gigabit-Ethernet tauglich ist, sollte im Einzelfall an der Anlage geprüft werden. Hierbei muss nicht unbedingt das gesamte Netz ausgemessen werden, einzelne eventuell markante Strecken zu testen, dürfte ausreichend sein. Eine Messung sollte jedoch durchgeführt werden, um nicht hinterher, wenn bereits Gigabit-Ethernet-Komponenten angeschafft wurden, ein böses Erwachen zu erleben. Verbindungen durch Komponenten der Kategorie 5 (Panel, Kabel und Dose) werden, sofern diese selbst die geforderten Grenzwerte einhalten, als Verbindung (Link) der Klasse D bezeichnet. Kommen ausschließlich Komponenten der Kategorie 6 zum Einsatz, würde ein Link nach Klasse E entstehen. Bereits seit zwei Jahren gibt es aber Kupferkabel und Kupfersteckverbindungen, die der Kategorie 6 bzw. 7 (bei Kabel) des Normentwurfs entsprechen sollen. Dieser Normentwurf wurde mitunter durch den deutschen Normentwurf E DIN geprägt. Besonders der deutsche Markt war hier beim Vorantreiben der neuen Kategorien aktiv, der amerikanische Markt hingegen verhielt sich eher zurückhaltend den europäischen Interessen gegenüber. Wenn ein Hersteller seine Produkte als Kategorie 6 oder 7»tauglich«bezeichnet hatte, war und ist er gezwungen, das Datum des Treffens des Normungsausschusses der ISO/IEC, welches der Klassifizierung zugrunde lag, mit anzugeben. Somit kann es passieren, dass zwei Hersteller ihre Produkte nach Kategorie 6 definieren, sie aber mitunter trotzdem nicht den 66

3 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel gleichen Maßstäben entsprechen. Mit dem Normentwurf der zweiten Ausgabe der EN50173 ist nach jetzigem Stand (August 2001) im vierten Quartal 2001 zu rechnen. Wie alle Normen ist dieser als E DIN beim Beuth-Verlag zu beziehen. Damit wird hoffentlich endlich wieder Licht in den Bezeichnungsdschungel der Hersteller kommen und die Produkte können an einheitlichen Maßstäben gemessen werden Neue Entwicklungen in der ISO/IEC nd Edition Auf dem im Februar in Nizza veranstalteten Normungstreffen legten die 51 Delegierten aus 17 Ländern den Fokus der Arbeitsgruppe ISO/IEC JTC 1/ SC 25/WG 3 wieder auf die zweite Ausgabe des Verkabelungsstandards»ISO/IEC 11801: 1995 Information technology Customers premises cabling«. Den ersten CD (Committee Draft) der zweiten Ausgabe versendete die Arbeitsgruppe WG 3 Anfang September 2000 an die nationalen Komitees zur Abstimmung und Kommentierung. Bis Mitte Januar konnten die nationalen Gremien reagieren, woraufhin die WG 3 mehr als 1200 Kommentare erhielt, die sie in Nizza diskutierte, um darauf basierend einen neuen Entwurf zu erstellen. Nach Schätzungen der Arbeitsgruppe ist mit der endgültigen Verabschiedung dieses Standards erst Mitte bis Ende 2002 zu rechnen. Daneben überarbeiteten die Teilnehmer den Entwurf»CD Information technology Pathways and spaces for customers premises cabling«. Dabei geht es um die Anforderungen an Kabeltrassen und Verteilerräume in strukturierten Gebäudeverkabelungen. Zudem aktualisierte das Projektteam SOHO vor dem Treffen der Arbeitsgruppe WG 3 den Entwurf CD für eine einheitliche Verkabelung für»small Offices Home Offices«. Neben den Belangen der zweiten Ausgabe der ISO/IEC11801 wurden folgende Punkte angesprochen: SP-4657 EIA/TIA: 1000Base-TX (1000Mbit/s over Cat. 6) IEEE Gigabit-Ethernet: 10 Gigabit-Ethernet über Entfernungen (40 km, 10 km, 2 km, 300 m und 65 m), Beibehaltung des Duplex- SC-Steckverbinders IEEE Fernspeisung: Fernspeisung kann über Datenpaare oder Reservepaare erfolgen. Die Spannungswerte variieren zwischen 44 und 56 Volt. Jedem ferngespeisten Gerät stehen 12,95 Watt zur Verfügung. Kabel müssen maximal 750 ma über Adern und Schirm transportieren. Pathways and Spaces: Final Committee Draft wurde fertig gestellt. SC25 leitet nächste Schritte zur Normierung ein. 67

4 Kapitel 3... Neuerungen in der Struktur des Netzes Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Der aktuelle Normentwurf für die zweite Ausgabe der ISO/IEC sieht neben dem klassischen Aufbau einer passiven Verbindung zwischen dem Endgerät und der aktiven Komponente weitere Komponenten vor. War bisher die Verbindung auf Dose, Verlegekabel, eventuell einen Verbindungspunkt und das Panel beschränkt, werden nunmehr so genannte Consolidation Points, auch Sammelpunkte genannt, erlaubt sein. Sämtliche Varianten sind auch für Glasfaserverbindungen angedacht und somit äquivalent aufbaubar. Abb. 3.1 Struktur mit Consolidation Point Eine solche Struktur ist vor allem in den Bereichen nützlich, in denen eine Raumteilung z.b. durch Ständerwände den Anforderungen einer Gruppierung von Arbeitskräften dient. Hier bietet es sich an, in der Zwischendecke die Consolidation Points zu platzieren und von dort aus variabel per CP- Kabel (in der Regel Patchkabel) oder Verlegekabel die Anschlussdosen in Installationskanälen zu versorgen. Dadurch können aufwendige Kabelverlegearbeiten minimiert werden. Der Consolidation Point (CP) kann auch mehrere Anschlussdosen voneinander abhängig versorgen, d. h., immer nur eine Anschlussdose kann durch einen CP aktiv beschaltet werden. Zwischen der Anschlussdose und dem Etagenverteiler ist nur ein einziger Consolidation Point erlaubt, dieser darf nur aus passiven Komponenten bestehen. Die Verwendung eines Consolidation Point zur Herstellung einer Querverbindung, also einer Verbindung zwischen zwei Consolidation Points und damit zwischen zwei Etagenverteilern, ist nicht erlaubt. Im Falle des Einsatzes von Consolidation Points wird empfohlen, dass jede Arbeitsgruppe durch mindestens einen CP versorgt wird. ein CP maximal zwölf Arbeitsplätze (ein Arbeitsplatz soll mindestens mit zwei Anschlussdosen versehen sein) versorgt. der CP an nicht veränderbaren Stellen wie Zwischendecken oder Unterflursystemen positioniert wird. 68

5 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel die Kabellänge zwischen Etagenverteiler und CP mindestens 15 Meter beträgt. der Consolidation Point ein Bestandteil des Netzwerkbetriebs und der Dokumentation ist. Die bereits in der Änderung A1:2000 der EN50173 eingeführte Übertragungsstrecke (Channel-Link) wurde gemäß den folgenden Abbildungen angepasst bzw. erweitert. Die Länge des Channel-Links darf in allen Fällen 100 Meter nicht überschreiten. Abb. 3.2 Interconnect TO Model Das Interconnect TO Model stellt wohl die häufigste Realisierungsform einer strukturierten Verkabelung dar und besteht aus Patchkabel, Panel, Verlegekabel, Anschlussdose und Anschlusskabel. Dieser Channel ist für das Erreichen der Channel-Link-Grenzwerte am besten geeignet, da sich der Link aus nur fünf Komponenten zusammensetzt und nur zwei Connector-Übergänge besitzt. Genau diese Übergänge gehen mit ihren qualitativen und quantitativen Eigenschaften am stärksten in die Gesamteigenschaft des Links ein. Die folgende Grafik stellt eben diesen Link nochmals dar, veranschaulicht durch Komponenten. Die Anzahl der in den Kreisen bezeichneten Übergänge ergibt die»connector-klasse«, hier also der zwei Connector Channel. Das Interconnect TO Model Direktverbindung zur Anschlussdose Abb Connector Channel Interconnect TO 69

6 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Abb. 3.4 Crossconnect TO Model Das»Crossconnect TO Model«Zwischenverbindung zur Anschlussdose Durch Erweiterung des 2 Connector Channel im Verteilerbereich erhält man den folgenden 3 Connector Channel»Crossconnect TO«. Das zweite Panel im Verteilerschrankbereich stellt ein Systempanel dar, das in der Praxis z.b. zur Spannungseinspeisung für Endgeräte wie Access- Points oder VoIP-Telefone oder zur Vereinfachung der Administration und der Übersichtlichkeit dienen kann. Weiterhin könnten hier Panels denkbar sein, die durch Telco-Steckverbinder (RJ21) von aktiven Komponenten gespeist werden, um dann wiederum über RJ45-Patchkabel die Verbindung zu den Kupferpanels, an denen die Anschlussdosen aufgelegt sind, herzustellen. Die Vielfalt der Möglichkeiten ist groß. Somit gestaltet sich der Channel-Link aus Systemkabel, Systempanel, Patchkabel, Patchpanel, Verlegekabel, Anschlussdose und Anschlusskabel. Abb Connector Channel Crossconnect TO Aus der Anzahl der Übergänge ergibt sich ein 3 Connector Channel ohne Consolidation Point. 70

7 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Die nächste Variante ist das so genannte»interconnect CP TO Model«, also das Modell eines Channel, bestehend aus Patchkabel, einem Panel im Verteilerbereich, dem Verlegekabel, dem so genannten Consolidation Point (CP) und der Anschlussdose (AD) (engl. Telecommunication Outlet, TO) sowie zu guter Letzt dem Anschlusskabel. Das»Interconnect CP TO Model«Direktverbindung zum Consolidation Point Abb. 3.6 Interconnect CP TO Model Diese Variante wird nach der 2 Connector Channel-Version wohl am häufigsten Anwendung finden. Und zwar dort, wo flexibel auf Veränderungen der Raumaufteilung reagiert werden muss. Abb Connector Channel Interconnect CP TO Die folgende Darstellung zeigt den so genannten»4 Connector Channel«, der alle Eventualitäten eines Channel-Links beinhaltet. Abb. 3.8 Crossconnect CP TO Model 71

8 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Dieses Modell stellt den so genannten Worst Case einer Verkabelungsstrecke dar, da alle Eventualitäten vorhanden sind. Da der Normentwurf bis auf zwei Ausnahmen keinen Unterschied zwischen dem herkömmlichen 2 Connector Channel und dem aufwendigeren 4 Connector Channel macht, müssen bis auf ACR und PS ACR alle anderen Parameter gleichermaßen erreicht werden. Der Installateur und auch der Hersteller müssen also für alle Connector-Modelle z. B. einen Klasse-E-Link sicherstellen. Dass dies mit steigender Anzahl von Komponenten immer schwieriger wird, ist ganz klar. Deshalb muss mehr denn je auf eine exakte Abstimmung der Komponenten und eine gute Verlege- und Auflegearbeit geachtet werden. Als äußerst wichtig gilt hier die Anpassung des Wellenwiderstands. Sind die einzelnen Komponenten nicht gut aufeinander abgestimmt, können Reflexionen auftreten, die sich negativ auf die Rückflussdämpfung auswirken. Abb Connector Channel Crossconnect CP TO Praxisnahe Anwendung eines Consolidation Point Der CP als zusätzlicher Steckverbinder zwischen dem Patchpanel und der Anschlussdose am Arbeitsplatz wird in Nordamerika vor allem im so genannten»open-office«-umfeld eingesetzt. Der Consolidation Point kann entweder aus einer festen Kabelverbindung oder aus einer steckbaren Verbindung etwa über RJ45 bestehen. Bei dem CP-Kabel zwischen dem Consolidation Point und der Anschlussdose kann es sich sowohl um ein verlegtes Datenkabel als auch um ein flexibles Kabel handeln. Wie oben bereits beschrieben, kann die Verbindung am Consolidation Point (CP) fest oder lösbar aufgebaut sein. Was genau die Hersteller von passiven Systemen anbieten werden, ist offen. Denkbare Produkte für die lösbare Variante wären kleine Panels mit z. B. fünf Anschlussmöglichkeiten, möglicherweise in Form von»jacks«oder LSAplus-Technik. Für die fest verbundene Variante wären Verbinder denkbar, die man jetzt bereits in ähnlicher Form zur Reparatur von beschädigten Strecken heranzieht. Hierbei werden beide Enden der Kabel per LSAplus-Technik verbunden. 72

9 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Abb Anwendung eines 3 Connector Channel Zu beachten ist jedenfalls, dass die Komponenten alle einer Kategorie entsprechen, um den Anforderungen der gesamten Übertragungs- bzw. Verkabelungsstrecke gerecht zu werden. Vor allem im letzteren Fall kann es notwendig sein, nach der Installation bei der Abnahme nicht nur die Installationsstrecke (Strecke vom Patchpanel bis zur Anschlussdose), sondern vorher auch schon den CP- Link (Strecke vom ersten Patchpanel zum Consolidation Point) zu messen. Es wäre möglich, dass zuerst nur der CP-Link fertig gestellt und dieser erst später zur Installationsstrecke oder Übertragungsstrecke ergänzt wird. Der CP-Link wurde in Anhang G des aktuellen Entwurfs mit elektrischen Grenzwerten spezifiziert. Die elektrischen Grenzwerte sind mit Ausnahme von Nahnebensprechen (NEXT) und Rückflussdämpfung schärfer als bei der Installationsstrecke oder Permanent-Link. Dadurch können auch die Grenzwerte des Permanent-Link eingehalten werden, nachdem der CP- Link um das CP-Kabel und die Anschlussdose ergänzt wurde. Wichtig für die Planung der Länge von Übertragungsstrecken ist der Umstand, dass die flexiblen Kabel eine höhere Dämpfung, mindestens 20-50% verglichen mit einem Verlegekabel der gleichen Kategorie, aufweisen dürfen. Somit ergibt sich die Notwendigkeit, die maximale Länge von 90 Meter für die Verkabelungsstrecke bei Verwendung eines Consolidation Point und eines flexiblen Kabels als CP-Kabel zu reduzieren. Am Consolidation Point sollten keine Endgeräte oder aktiven Komponenten angeschlossen werden. Neben der Datenverkabelung in Form von Consolidation Points darf die Niederspannungsversorgung nicht vergessen werden. Was nützt eine flexible Verkabelung zwischen Enddose und Consolidation Point, wenn die Stromversorgung nicht genauso flexibel ist. 73

10 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Beim NEXT und bei der Rückflussdämpfung (Return Loss) sind die Grenzwerte für den CP-Link allerdings mit denen des Permanent-Links identisch. Das kann zur Folge haben, dass der CP-Link zwar diese Anforderungen erfüllt, der später ergänzte Permanent-Link aber bei der Messung durchfällt. Der Grund für die identischen Grenzwerte liegt im Berechnungsmodell, das für NEXT und Rückflussdämpfung keine weitere Differenzierung zwischen CP-Link und Permanent-Link macht Problempunkte des Entwurfs Der letzte Komitee-Entwurf der ISO/IEC JTC 1 SC25 WG3 vom , der den stimmberechtigten Mitgliedern zur Verfügung stand, wurde beim Treffen in Nizza durch die Länder nicht autorisiert. Uneinigkeit herrschte bei den wenigen mit»nein«stimmenden Teilnehmern in folgenden Bereichen: 20% Zusatzdämpfung flexibler Kabel und höherer Installationsdämpfung Berücksichtigung der Zusatzdämpfung bei Fehlanpassung (Insertion Loss Deviation, ILD) Entfernen des Kapitels 11»Elektromagnetische Eigenschaften«und der Koppeldämpfung Keine Rückfallposition bei Nahnebensprechdämpfungsmessungen an der Verkabelungsstrecke Im Entwurf war es erlaubt, für die Verkabelungsstrecke (Permanent- Link) die weniger kritischen Übertragungsstreckengrenzen zu verwenden, falls sie die Messung nicht besteht. Dieser Passus wurde gestrichen. Weiterhin gilt, dass statt der Verkabelungsstrecke (z. B. falls diese durchfällt) die gesamte Übertragungsstrecke (Channel) abgenommen werden kann. Rückflussdämpfungswerte bereits ab 1 MHz Weiterhin erst ab 4 MHz, jedoch mit angepassten Grenzwerten. Die neuen Rückflussdämpfungswerte entsprechen bis 250 MHz den EIA/ TIA-Werten und bleiben ab 250 MHz für Kategorie 7 konstant. Zusätzlich muss der mittlere Wellenwiderstand bei 100 MHz 100 ± 5 Ohm betragen. Zitiere IEC-Normen statt Kapitel 9 (Anforderungen an Kabel) Maximal 2000 m vom Gebäudeverteiler zur Anschlussdose Reduzierung der maximalen Entfernung von 2000 m (Backbone) plus 100 m Horizontalverkabelung auf insgesamt 2000 m. 74

11 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Diese Hindernisse wurden bis auf das erste bereits beseitigt und im zweiten Komitee-Entwurf berücksichtigt. Dennoch ist weiterhin mit»nein«-stimmen einiger Länder zu rechnen. Basierend auf den beschlossenen Änderungen zum Entwurf zur zweiten Ausgabe des Verkabelungsstandards ISO/IEC werden die Autoren ihre Kapitel überarbeiten. Danach wird das Dokument erneut als»committee Draft for Vote«(CDV) an die nationalen Gremien zur Abstimmung und Kommentierung mit einer Frist von drei Monaten durch SC 25 verteilt. Dieses Abstimmungsergebnis sollte mit den Kommentaren dann zur nächsten Sitzung von ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 im August vorliegen, um dort erneut diskutiert zu werden. Da das künftige Steckergesicht der Kategorie 7 immer noch nicht feststeht, ist diese Tatsache an sich auch als Problempunkt anzusehen. Aufgrund seiner Wichtigkeit ist diesem Thema das folgende Kapitel gewidmet GG45 der neue Stecker für Kategorie 7? Auf dem Meeting der gemeinsamen technischen Arbeitsgruppe von ISO und IEC vom in Nizza kam es zu einer Abstimmung, die die zukünftige Kategorie-7-Stecktechnik hätte festlegen sollen. Man konnte sich nicht auf einen der beiden Stecker einigen. Zur Auswahl stehen der RJ45-Steckkompatible GG45 der Firma Nexans und der Stecker TERA von der Firma Siemon. Nexans installierte das Netzwerk, auf dem die Standardisierungsmitglieder gearbeitet haben (70 GG45 Ports und Mini Hubs). Abb GG45 und GP45 der Firma Nexans Abb TERA-Stecker der Firma Siemon 75

12 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Die technischen Anforderungen an die Kategorie-7-Stecktechnik definiert das Steckerkomitee IEC SC48B, nicht die technische Arbeitsgruppe, die für die Überarbeitung der ISO/IEC zuständig ist. Das zuständige Steckerkomitee IEC SC 48B erstellte für beide Steckgesichter die Interface- Standards IEC (GG45) und IEC (TERA). Die TERA-Stecktechnik, der Stecker T7P und die Buchse T7F wurden bereits im Januar 2001 durch das dänische Testlabor Delta auf Konformität als Kategorie-7-Verbinder nach dem Draft-Standard IEC erfolgreich getestet. Auch Nexans ließ die elektrischen Eigenschaften seines Steckverbinders mit Kategorie-7-Steckgesicht testen, und zwar beim Messinstitut 3P-Testing (Testbericht Nr vom ). Dieser Test ergab, dass der Steckverbinder die elektrischen Kategorie-7-Anforderungen nicht ganz erfüllt. Die Einfügedämpfung bei den Paaren 1-2 und 7-8 hält die Grenzwerte oberhalb von 320 MHz nicht ein. 3P vermutet, dass dies durch den Messaufbau bedingt sei. Im Laufe des Treffens hat es drei Abstimmungen gegeben: 1. Der Siemon-Stecker soll Nr. 1 und GG45 Nr. 2 bzw.»fallback«sein. Dieser durch den schweizer Kommentar eingebrachte Antrag erreichte nicht die notwendige Zweidrittelmehrheit und wurde daher abgelehnt. 2. Der Siemon-Stecker soll nicht»fallback«-lösung, sondern Alternative heißen. Der deutsche Antrag, den Siemon-Stecker alternativ und gleichberechtigt neben dem Nexans-Stecker an der Anschlussdose zu erlauben, erzielte auch nicht die notwendige Zweidrittelmehrheit und wurde ebenfalls abgelehnt. 3. Die Fußnote, die eine»fallback«-lösung definiert, soll komplett gestrichen werden. Dieser vom Vorsitzenden der WG3 formulierte Antrag, ob die Nexans- Lösung die Anforderungen für das Steckgesicht an der Anschlussdose für die Kategorie 7 erfülle und damit die Fußnote mit der Siemon- Rückfalloption gelöscht werden könne, wurde abgelehnt. Durch diese Abstimmung ist der GG45 weiterhin der zur Normierung zugelassene Connector. Der Stecker TERA der Firma Siemon ist keine Alternative, sondern»nur«eine»fallback«-lösung. Zwar sind die Arbeiten an der Kategorie-7-Stecktechnik bereits abgeschlossen, trotzdem überlegt das WG3, ob schärfere Grenzwerte noch nachgefordert werden sollten. Das 31. Treffen der ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3»Customers Premises Cabling«fand vom in Feldafing statt. 76

13 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Folgende Highlights sind als Ergebnisse zu nennen: Der Committee Draft wird nunmehr als FCD (final committee draft) geführt. Der Siemon-Stecker TERA (IEC ) wurde nun doch als zweites, alternatives Steckgesicht, neben dem GG45 (IEC ), für die neue Kategorie 7 zugelassen. Modifizierung der Faserklasse OM3. Laut der Firma Nexans wird der GG45 unter der Produktbezeichnung LANmark-7 frühestens Ende 2001 auf dem Markt verfügbar sein. Die Preisgestaltung ist noch nicht bekannt, deshalb kann nur spekuliert werden, inwieweit die Kosten für eine reine Kategorie-7-Verkabelung in Regionen einer Glasfaserverkabelung kommen oder diese sogar übersteigen. Lassen wir uns überraschen Elektrische Eigenschaften von symmetrischen Kabeln Die hier aufgeführten Tabellen stellen den aktuellen Stand der Anforderungen an symmetrische Kabel für die Kategorien 5, 6 und 7 dar. Die wohl wichtigste Änderung zur bisherigen Norm ist die Verschärfung der Varianz der»mean characteristic impedance«, also des Wellenwiderstands von bisher 100 O ± 15 auf 100 O ±. Hier trägt man der negativen Beeinflussung der Rückflussdämpfung Rechnung, die auftritt, wenn bezüglich des Wellenwiderstands schlecht angepasste Komponenten Reflexionen verursachen. Electrical characteristics Units f/mhz Cat. 5 Cat. 6 Cat. 7 Mean characteristic impedance 100O cable O ± 5 120O cable O ± 5 N/A Maximum attentuation db/100 m O cable db/100 m ,3 19,9 19 db/100 m 250 N/A db/100 m 600 N/A N/A 50,1 Maximum d.c. loop resistance O / 100 m 30 77

14 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Electrical characteristics Units f/mhz Cat. 5 Cat. 6 Cat. 7 Minimum d.c. voltage carrying capacity per pair Minimum d.c. current carrying capacity per conductor Nominal propagation delay per 100 m Delay Skew per 100 m Minimum NEXT loss 100O cable V 72 ma 750 µs / 100 m 1 ns / 100 m 100 0, ,036 /f ns / 100 m 250 N/A ns / 100 m 600 N/A N/A ns / 100 m ns / 100 m N/A ns / 100 m N/A N/A 25 db db , db 250 N/A db 600 N/A N/A 61 Minimum PS NEXT db loss 100O cable db db 250 N/A db 600 N/A N/A 58 Coupling attentuation Screened cable db log(f) 95-20log(f) Unscreened cable db Minimum Unbalance attentuation (transverse conversion loss, TCL) log(f) 80-20log(f) 95-20log(f) 80-20log(f) db db db 250 N/A db 600 N/A N/A f.f.s. 78

15 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Electrical characteristics Units f/mhz Cat. 5 Cat. 6 Cat. 7 Maximum transfer impedance for screened cables Minimum d.c. insulation resistance Minimum return loss 100O cable Minimum ELFEXT loss 100O cable Minimum PS ELFEXT loss 100O cable mo/m 1 50 mo/m mo/m MO km 150 db 1 N/A db ,1 db 250 N/A 17,3 db 600 N/A N/A 17,3 db 1 63,8 67,8 75 db ,8 27,8 54 db 250 N/A 19,6 46 db 600 N/A N/A 38,4 db 1 60, db ,8 25,8 51 db 250 N/A 17,8 43 db 600 N/A N/A 35, Mechanische Eigenschaften von symmetrischen Kabeln Cable characteristics Units Subsystem Mechanical characteristics Backbone Horizontal Diameter of conductor mm 0,4 to 0,8 Diameter over insulated conductor mm = 1,6 Number of conductors in a cable element 2 per pair / 4 per quads Screen around cable element Optional Number of cable element in a unit = 4 pairs 2, 4, n (n > 4) pairs = 2 quads 1, 2, n (n > 2) quads Screen around cable unit Screen around cable Optional Optional 79

16 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Cable characteristics Units Subsystem Outer diameter of cable mm = 90 = 20 Temperatur range without neither mechanical nor elctrical degradation Minimum bending radius for pulling during installation Minimum bending radius installed C installation: 0 bis +50 C operation: -20 bis +60 as required by pathways and spaces used Pulling strength N = 50 * A CU min. / mm² Fire rating Color coding Cable marking According to IEC unless otherwise requested by local regulation IEC61156 as required Neue Trends bei Glasfaserstrukturen»Centralized Cabling«Mit dem Erscheinen der zweiten Ausgabe der ISO/IEC11801 bzw. EN50173 wird wohl auch die allgegenwärtige Praxis von Fiber-to-the-Desk (FTTD) standardisiert werden. Die aktuelle Norm sieht sowohl für die Kupfer- als auch für Glasfaser-Tertiärverkabelung eine maximale Verkabelungslänge von 90 Metern vor. Durch das so genannte Centralized Cabling wird gängige Praxis standardisiert. Abb Centralized Cabling Per Glasfaser können nun Endgeräte von einem zentralen Verteiler aus, beispielsweise der Gebäude- oder Campusverteiler, angebunden werden, was viele verschiedene Vorteile bietet. Zum einen vereinfacht dies natürlich die Administration des Netzwerks und die Komplexität des Netzes. Somit 80

17 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel genügt es, in einem oder wenigen Räumen für eine hochwertige Infrastruktur wie Klimatisierung, doppelter Fußboden, unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Brandschutz usw. zu sorgen. Auch sicherheitstechnische Aspekte kommen zum Tragen, es müssen weniger Räume mit Zugangskontrollen und Ähnlichem versehen werden. Das EIA/TIA-Dokument TSB-72»Centralized Optical Fibre Babling Guidelines«beschreibt ebenfalls die Möglichkeit der direkten Versorgung von Anschlussdosen durch Gebäude- oder Campusverteiler. Die EIA/TIA empfiehlt als maximale Kabellänge zwischen Verteiler und Anschlussdose 250 Meter. Diese Struktur ist auch unter der Bezeichnung»Collapsed Backbone«bekannt. Leider macht hier der Draft der zweiten Ausgabe der ISO/IEC keine genaue Angabe über die maximale Länge. Rein rechnerisch wäre im Falle, dass die Anschlussdose direkt an den Gebäudeverteiler angeschlossen wird, die maximale Linklänge 500 Meter (maximale Strecke zwischen Gebäudeverteiler und Etagenverteiler) zuzüglich 100 Meter (maximale Strecke zwischen Etagenverteiler und Anschlussdose). In diesem Fall ist es ratsam, sich an die durch die EIA/TIA spezifizierten 250 Meter zu halten. Auch die Entwicklung bei 10 Gigabit Ethernet spricht für diese maximale Länge. Der zweite Entwurf der ISO/IEC sieht nun ähnlich bei geschirmtem und ungeschirmtem Kupferleiter eine Klassifizierung von Glasfasern vor. Die einzelnen Gruppen heißen OM1, OM2 und OM3 und sollen es ermöglichen, die Performance von Glasfaserkomponenten zu spezifizieren. Beim 24. Treffen der CENELEC TC 215 WG1 am Juni 2001 in Frankfurt wurde ein Vorschlag durch Nexans eingebracht, nur zwei Klassen zu berücksichtigen. Dieser Vorschlag wurde beim Treffen der ISO/IEC in Feldafing am Starnberger See präsentiert. Innerhalb der Klassen wird zwischen»overfilled Launch Bandwith«, also einer Vollanregung der Glasfaser z.b. durch LEDs, und der»restricted Mode Launch Bandwith«der Laseranregung unterschieden. Da die Werte für Laseranregung zurzeit durch IEC SC86A entwickelt oder untersucht werden, sind diese noch nicht vorhanden bzw. f.f.s (for further study). Glasfaser, die nur die»overfilled Launch Modal Bandwith«(Modal Bandwith = Bandbreiten-Längen-Produkt) erfüllen, werden die auf den folgenden Seiten aufgeführten Glasfaser-Channel wahrscheinlich nicht komplett unterstützen. Die Fasergruppe OM3 soll über eine modale Bandbreite von 2000 MHz x km im ersten Übertragungsfenster (850 nm) verfügen und dadurch grö- Glasfaserklassen 81

18 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... ßere Strecken überbrücken können. Die Spezifikation der Faser OM3, der neuen noch nicht vorhandenen Multimodefaser (wahrscheinlich 50/125 µm) für Anwendungen mit hoher Bandbreite wie 10 Gigabit-Ethernet, steht noch aus. Bei der Telecommunications Industry Association (TIA) existiert bereits ein Entwurf (SP-3894-AD1) für eine solche Faser mit einem Bandbreiten-Längen-Produkt bei 850 nm von 500 MHz x km bei Vollanregung und von 2000 MHz x km bei Laser-Teilanregung. Damit sollte laut IEEE für 10-Gigabit-Ethernet eine Übertragung über 300 Meter möglich sein. Auch bezüglich der genannten Glasfaserklassen hat man beim Treffen in Feldafing weitere Festlegungen getroffen. Die Glasfaserklasse OM3 wurde genauer definiert. Die folgende Tabelle zeigt die aktuelle Festlegung der Glasfaserklassen. Tab st FCD ISO/IEC nd edition:»multimode Optical fibre modal bandwith«feldafing Minimum modal bandwith [MHz km] Optical fiber type Core diameter Overfilled Launch Bandwith µm 850 nm 1300 nm 850 nm Effective Laser Launch Bandwith OM1 50 or 62, Not specified OM2 50 or 62, Not specified OM Erste Fasern der neuen Klasse OM3 sollen laut den Faserherstellern im Oktober 2001 auf den Markt kommen. Generell kann gesagt werden, dass durch die Optimierung für das erste Wellenlängenfenster das zweite etwas»vernachlässigt«werden wird. Neben dem Bandbreiten-Längen-Produkt ist die Dämpfung der Faser an sich das wichtigste Qualitätskriterium einer Glasfaser. In der nachfolgenden Tabelle sind die von der IS0/IEC beabsichtigten maximalen Dämpfungswerte pro Kilometer Faser für die unterschiedlichen Fasertypen und Wellenlängen aufgeführt. Die maximale Dämpfung für Multimodefasern im zweiten Wellenlängenfenster (1300 nm) beträgt in der EN50173:1995+A1:2000 nur 1dB, stellt also höhere Anforderungen als der ISO/IEC-Entwurf. Tab st CD ISO/IEC nd edition:»optical fibre cable attenuation«maximum cable attenuation [db / km] OM1, OM2, OM3 Multimode OS1 Singlemode wavelength 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm attenuation 3,50 1,50 1,00 1,00 82

19 3.2 Normen für passive Infrastrukturen Kapitel Bisher wurden nur die Eigenschaften der Glasfaser an sich behandelt. Der nächste Abschnitt beschäftigt sich mit der Übertragungsstrecke bzw. dem Channel-Link aus Glasfaserkomponenten. Die Übertragungsstrecken von Glasfaserverkabelungen richten sich nicht nur nach den Längen, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind, sondern werden vielmehr durch Anwendung bestimmt, die sich der passiven Infrastruktur bedient. Dadurch ergibt sich die maximale Länge entweder aus der Anwendung oder der Länge, die im Standard empfohlen wird. Channel Horizontal 100 Building backbone 500 Building backbone + campus backbone 2000 Length [m] Übertragungsstrecken bei Glasfaserverbindungen Tab st CD ISO/IEC nd edition: Maximum channel lengths Somit würde sich für eine 1000Base-LX Sekundär-Strecke über Monomode-Glasfaser eine maximale Länge von 500 Metern ergeben, obwohl der IEEE-Standard für diese Konstellation eine größere Länge vorsieht (siehe obige Tabelle). Die zweite Version der ISO/IEC wird drei Glasfaser-Channels mit und ohne Consolidation Point beinhalten. Diese drei Hauptgruppen unterscheiden sich erstens in der Form, wie im Etagenverteiler die Verbindung zum Tertiärkabel hergestellt wird, und zweitens darin, ob überhaupt ein Etagenverteiler vorhanden ist. Alle Varianten müssen die in der Tabelle»1 st CD ISO/IEC nd edition: Channel attenuation«aufgeführten maximalen Dämpfungen unterschreiten. Channel attenuation [db] Channel Multimode Singlemode 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm OF-300 2,55 1,95 1,8 1,8 OF-500 3,25 2, OF ,5 4,5 3,5 3,5 Tab st CD ISO/IEC nd edition: Channel attenuation Die maximalen Channel-Dämpfungswerte wurden im Vergleich zu EN50173 teilweise reduziert. Bei den oben abgebildeten Übertragungsstrecken handelt es sich um Teilstrecken. Für die Verbindung von Teilstrecken, 83

20 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... z. B. über mehrere Verteiler hinweg, wurde keine Angabe gemacht. Hier ist es jedoch sinnvoll, sich an das Optical Power Budget der Anwendung z.b. für 1000Base-LX zu richten. Andernfalls ist ja in der EN50173 die maximale Gesamtdämpfung solcher Verbindungen mit 11dB angegeben »Patched«combined Channel Abb. 3.14»Patched«combined Channel Diese Channel-Variante nutzt einen Etagenverteiler. Dort werden über lösbare Verbindungen, also Patchkabel, die Panels zum Gebäudeverteiler und zur Enddose miteinander verbunden. Als Etagenverteiler werden meist vollständige Verteilerschränke erforderlich sein, um die Patcharbeiten an notwendigen Patchfeldern sinnvoll und übersichtlich durchführen zu können »Spliced«combined Channel Abb. 3.15»Spliced«combined Channel Diese Variante stellt die Verbindung zwischen dem z.b. hochfasrigen Backbone-Kabel und dem niederfasrigen Tertiärkabel über mechanische oder thermische Spleiße her. Der Etagenverteiler kann in diesem Fall auch nur 84

21 3.3 Gigabit-Ethernet Kapitel aus einem oder mehreren kompakten Spleißverteilern bestehen. Spleißverteiler können aufgrund ihrer kleinen Abmessungen in Zwischendecken oder Steigebereichen positioniert sein. Trotzdem sollte der Standort gut erreichbar sein, um eine nachträgliche Fehlersuche und Fehlerbehebung zu ermöglichen »Direct«combined Channel Abb. 3.16»Direct«combined Channel Die letzte Version verzichtet auf einen Etagenverteiler und verbindet die Anschlussdose oder den Consolidation Point direkt mit dem ersten Panel im Gebäudeverteiler. Hier wie auch in den anderen Fällen können einseitig, zweiseitig oder feldkonfektionierbare Glasfaserkabel eingesetzt werden. 3.3 Gigabit-Ethernet Der Stand der Dinge Die Gigabit-Ethernet-Versionen 1000BaseSX/LX und 1000BaseT des IEEE- Komitees 802.3z bzw ab wurden 1998 bzw verabschiedet. Seitdem finden diese Techniken vielfachen Einsatz in Backbone-Strukturen von aktuellen Datennetzen. Sind die Glasfaserversionen prädestiniert für Serveranbindungen, so findet die Kupferversion immer mehr Einsatz auch im Desktopbereich. Dies wird besonders durch die Marktführer der Netzwerkkartenhersteller vorangetrieben. Diese kündigten an, dass die Preise für GE-Karten in ähnliche Preiskategorien vordringen wie FastEthernet-Karten. Viele Server werden heute schon vom Hersteller mit GE-Karten ausgeliefert. Gleiches gilt für den G4 von Apple Computer. Somit wird wohl ein Run auf diese Technologie entstehen, der über kurz oder lang zuerst auf Power-User und dann allmählich auf Normalnutzer überschwappt. 85

22 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Bekanntlich nutzt der Gigabit-Ethernet-Standard 1000Base-T alle vier Adernpaare wie sie bei der strukturierten Verkabelung vorgesehen sind, zur parallelen Übertragung von Daten. Dadurch wird erreicht, dass sich die Übertragungsgeschwindigkeit pro Transceiver auf 250 Mbit/s reduziert. Die Übertragung selbst findet auf jedem Adernpaar bidirektional statt, die Sende- bzw. Empfangssignale werden durch eine Echo-Cancelation-Logik voneinander getrennt. Durch die Anwendung der PAM5-Signalisierung, welche fünf Stufen (-2, -1, 0, 1, 2) zur Übertragung nutzt, wird ein Frequenzspektrum erreicht, welches meist unterhalb der durch Kategorie-5- Komponenten gesicherten Frequenz von 100 MHz liegt. Eine weitere technische Raffinesse ist die 8-State-Trellis-Kodierung, bei der je acht Datenund ein Paritybit über alle fünf Level der vier Adernpaare verteilt werden. Dadurch verbessert sich wiederum das Signal/Rausch-Verhältnis. Dass für Gigabit-Ethernet alle acht Adern eines Kabels benutzt werden, hat wahrscheinlich viele Netzwerkverantwortliche aufschrecken lassen, die sich vor nicht allzu langer Zeit für das so genannte Kabelsharing entschieden haben. Da bisher bei 10Base-T, 100Base-TX und ISDN, um nur einige Anwendungen zu nennen, nur vier Adern zur Datenübertragung notwendig waren, bot es sich an, die andere, unbenutzte»hälfte«des Kabels ebenfalls zur Datenübertragung heranzuziehen. Gut war der beraten, der nicht von Anfang an, also bereits bei der Planung, mit dieser stillen Reserve rechnete und seine Anschlusszahlen für acht Adern berechnete. Sollen jetzt oder in naher Zukunft Endgeräte per Gigabit-Geschwindigkeit ans Netz angebunden werden, reduziert sich unwillkürlich die Anschlussdichte und kostenintensive Nachverkabelungen könnten notwendig werden. Um einen sicheren Betrieb von 1000Base-T zu gewährleisten, wurde die Europa-Norm um neue Parameter (PS NEXT, PS ACR, ELFEXT und PS ELFEXT) erweitert und bereits bestehende Parameter wurden verschärft. Dies alles geschah, um über einen Link der Klasse D 1000 Megabit/s übertragen zu können Neueste Bestrebungen Der Standard IEEE 1000Base-T, wie er in 802.3ab festgelegt ist, sieht wie oben beschrieben für die Datenübertragung die Nutzung aller acht Adern vor. Die aus der»passiven«welt kommende Organisation EIA/TIA versucht mit einem neuen Gigabit-Ethernet-Kupfer-Standard, die Vorteile einer Kategorie-6-Verkabelung zu nutzen. Unter der Bezeichnung PN-4657 existiert ein Draft namens:»a Full Duplex Ethernet Physical Layer Specification for 1000Mb/s or greater operating over Category 6 Balanced Twisted Pair Cabling 1000BASE-TX«86

23 Gigabit-Ethernet Kapitel Dieser sieht, wie der Name schon sagt, die Nutzung der für höhere Übertragungsfrequenzen geeigneten Kategorie-6-Verkabelung vor. Die Intention ist hier ganz einfach nachzuvollziehen. Durch Verwendung eines größeren Frequenzspektrums soll es ermöglicht werden, die Logik in den Netzwerkschnittstellen zu vereinfachen und damit zu verbilligen. Es würden die hohen Anforderungen des 1000Base-T-Standards wegfallen: Reduzierung der Übersprecheffekte und des Return Loss. Dadurch entstünde eine Lösung, die einen geringeren Stromverbrauch, die Möglichkeit mehrerer Ports per Chip und die Implementierung zu einem weitaus günstigeren Preis bieten könnte. Der Draft sieht nur die Voll-Duplex-Übertragung über alle acht Adern vor, jedoch ohne eine bidirektionale Übertragung wie bei 1000Base-T. Vorgesehen sind deshalb zwei Sende- und zwei Empfangspaare. Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 500 Mbit/s über jedes Paar. Nun ist fraglich, ob sich diese Version überhaupt durchsetzt. Zum einen ist der Standard noch nicht verabschiedet und zum anderen fehlt die treibende Kraft der Hersteller von aktiven Komponenten. Warum sollten diese erneut hohe Entwicklungskosten in eine Technik stecken, wo doch schon eine bezüglich der Übertragungsgeschwindigkeit und Anwendung im Netzwerk gleichwertige Alternative besteht. Von der bereits aufgebauten Akzeptanz von 1000Base-T ganz zu schweigen. Eine echte Alternative und wettbewerbsfähige Version einer Gigabit- Übertragung würde wohl erst mit einer Version entstehen, die nur zwei statt vier Adernpaare nutzt. Dies könnte möglicherweise einige Netzwerkverantwortliche dazu motivieren, die Technik einzusetzen. Warten wir ab, was sich die äußerst findigen Ingenieure in Zukunft ausdenken. Dass solche und höhere Übertragungsgeschwindigkeiten mit weniger als vier Adernpaaren möglich sind, wurde bereits im Labor nachgewiesen. Vielleicht kommt ja doch noch eine solche Anwendung Gigabit-Ethernet Die 802.3ae Taskforce der IEEE beschäftigt sich mit der Standardisierung von 10 Gigabit-Ethernet. Eines der Ziele ist die Veröffentlichung des Standards für das erste Quartal Zum ersten Mal in der Erfolgsgeschichte des Ethernet wird der Schritt ins MAN und damit auch ins WAN gemacht. Dieser Schritt soll die Sprach- Daten-Konvergenz der Netze fördern, da auf ein und dieselbe Technik zurückgegriffen wird. 87

24 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Der Draft-Standard für 10 Gigabit-Ethernet weicht in einigen Aspekten stark von seinen Vorgängern, Ethernet, Fast Ethernet und Gigabit-Ethernet, ab. Primär wird 10 GE nur für Glasfaser standardisiert, sekundär wird 10 GE nur im Vollduplex-Verfahren arbeiten, damit die Notwendigkeit von kollisionserkennenden Funktionen entfallen kann. Unter diesen Voraussetzungen ist es möglich, 10 Gigabit pro Sekunde zu übertragen. Trotzdem bleibt 10GE zu Ethernet konform, behält das Rahmenformat bei und wird sich auch sonst wie Ethernet verhalten. Die Aufgabe des Proposed-Standards ist die Erweiterung des Standards für Übertragungsgeschwindigkeiten von 10 Gigabit pro Sekunde und Ethernet-Anwendungen mit WAN-Links. Dieses Vorgehen stellt einen signifikanten Geschwindigkeitszuwachs bei vollkommener Kompatibilität mit der installierten Masse von Ethernet-Schnittstellen. Um zum Standard zu werden, definierte die IEEE Taskforce 802.3ae folgende Kriterien, die der Entwurf des Standards erfüllen muss: Beibehalten des und Ethernet-Frame-Formats Beibehalten der heutigen minimalen und maximalen Frame-Länge Ausschließlich voll-duplex Mode nach IEEE 802.3x Unterstützung von Sternstrukturen mit»punkt-zu-punkt«-verbindungen Strukturierte Verkabelung nach ISO/ IEC11801 zweite Ausgabe Verwendung von Glasfaser (bisher kein Vorschlag für Kupfer) Optionales medienunabhängiges Interface (XGMII) Unterstützung von IEEE P802.3ad (Link Aggregation) Übertragungsgeschwindigkeit von Mbit/s am MAC Service Interface Zwei PHY-Familien: LAN PHY, Mbit/s WAN PHY, OC- 192c bzw. SDH VC- 4-64c (9.953,280 Mbit/s) Mechanismus, beide Geschwindigkeiten aufeinander abzubilden GE über Glas Die aktuelle Entwicklung von 10 Gigabit-Ethernet stellt folgende Varianten in Aussicht: Tab GE-Gruppen Bezeichnung Klasse Wellenlängenfenster Kodierung Typ 10GBase-SR 10GBase-R 850 nm 64b/66b seriell 10GBase-SW 10GBase-W 850 nm 64b/66b SONET/SDH 88

25 Gigabit-Ethernet Kapitel Bezeichnung Klasse Wellenlängenfenster Kodierung Typ 10GBase-LX4 10GBase-X 1310 nm 8b/10b WWDM 10GBase-LR 10GBase-R 1310 nm 64b/66b seriell 10GBase-ER 10GBase-R 1550 nm 64b/66b seriell 10GBase-EW 10GBase-W 1550 nm 64b/66b SONET/SDH Gemäß den nachfolgenden Kriterien kann die Bezeichnung entschlüsselt werden: 10GBase-Wellenlänge/Kodierung/Anzahl Wellenlängen Wellenlänge S: short (850) L: lang (1310 nm) E: extra lang (1550 nm) Kodierung X: LAN 8B/10B Kodierung R: LAN 64b/66b Block Kodierung W: WAN (SONET/SDH Rahmen Kodierung) Wellenlängen Multiplex 1: seriell (nicht erforderlich) n: Wellenlängen Anzahl (4 für WWDM) Folgende Grafik zeigt, wie sich der Aufbau des Physical Layers (PHY) der 10 Gigabit-Ethernet-Varianten (10GBase-R, 10GBase-W und 10Gbase-X) unterscheidet. Die WAN-Variante besitzt zusätzlich den WAN Interface Sublayer (WIS), der einen vereinfachten»sonet/sdh-framer«enthält. Abb P802.3ae: Bestandteile des Physical Layer LAN und WAN 89

26 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen... Die folgende Tabelle enthält die möglichen 10 Gigabit-Ethernet-Standards mit deren voraussichtlicher Längenausdehnung. Tab GEA: Physical Layer Medium Dependent Distances Supported Fiber 62,5µm MMF 50µm MMF SMF Wavelength MHz*km GBase SR 28 m 35 m 69 m 86 m 300 m 850 nm 10GBase SW 10GBase LR 10 km 1310 nm 10GBase LW 10GBase ER 40 km 1550 nm 10GBase EW 10GBase LX4 300 m 240 m 300 m 10 km 1310 nm Am interessantesten für lokale Netze werden wohl die Typen 10GBase- SR und 10GBase-LX4 sein. Im Gegensatz zu 10GBase-SR nutzt 10GBase- LX4»Wide Wave Division Multiplexing«, kurz WWDM, bzw.»coarse Wave Division Multiplexing«(CWDM), mit vier Wellenlängen, die getrennt voneinander 2,5 Gbit/s übertragen. Wegen der geringeren Impulsfolge bei 2,5 Gbit statt 10 Gbit kann bei gleichem Bandbreiten-Längen-Produkt einer Multimodefaser eine höhere Distanz überbrückt werden. Natürlich wird sich die aufwendigere Technik im Preis der Komponenten niederschlagen. Es ist auffällig, aber natürlich gewünscht, dass die angestrebten Streckenlängen denen der Glasfaserklassen der zweiten Version der ISO/IEC entsprechen. Somit wären Primär- und Sekundärverbindungen das Einsatzgebiet für 10GBase-LX4, während 10GBase-SR für eine Tertiärverbindung verwendet wird, wie man der Tabelle 1.7 entnehmen kann. Obige Abbildung zeigt ebenfalls die angestrebten, überbrückbaren Längen in Abhängigkeit von der verwendeten Faser bzw. Wellenlänge. Man erkennt leicht, dass im dritten Wellenlängenfenster (1550 nm) bei Verwendung einer Singlemodefaser eine Distanz von 40 km angestrebt wird. Als Verwendungszweck definiert man hier eindeutig die MAN-Verbindungen. Für die Campusverkabelung bzw. die Verkabelung zwischen Gebäuden, also Primär- und Sekundärbereich, ist das zweite Wellenlängenfenster, 1310 nm bei Verwendung einer Singlemodefaser, für die Überbrückung von bis zu 10 km gedacht. 90

27 Gigabit-Ethernet Kapitel Abb GEA Anwendungen und PMD-Distanzen Erst für die Inhouse- (Tertiärverkabelung) und Gebäudeverkabelung ist die Verwendung von Multimodefasern vorgesehen. Diese sollen eine Länge von 300 Metern erreichen können. Unterscheidungen erfolgen zudem noch bei der Art der Signalübertragung: seriell oder Multiplex GE über Kupfer? Die Frage, ob 10 Gigabit-Ethernet über Kupfer kommt, muss zum heutigen Standpunkt verneint werden. Nach Aussagen von IEEE-Mitgliedern wird es vorerst keine schnellere Übertragungsgeschwindigkeit als 1 Gigabit pro Sekunde über kupferbasierende Infrastrukturen geben. Dies ist auch die Aussage, die in den Publikationen zu finden ist. Dass dies jedoch noch nicht das Ende der Fahnenstange ist, hoffen viele stolze Besitzer von Kupfernetzen der Kategorie 6 und besser. Dies muss nicht unbedingt so bleiben, wie man bereits in der Vergangenheit gesehen hat. Als Beispiele hierfür lassen sich die verspätete Verabschiedung des TP- Kabel nutzenden Gigabit-Ethernet-Standards oder aber auch die Entwicklung der 100 Mbit/s-Standards nennen. Hier gab es zuerst die konkurrierenden Systeme 100Base-T4 und 100Base-TX, die eine Übertragung über zwei bzw. vier Adernpaare nutzten. Während 100Base-T4 eine Übertragung über Kategorie-3-Netze sicherstellte, nutzte 100Base-T bekanntlich Netze der Kategorie 5. Es besteht also die Möglichkeit, durch Verwendung höherwertiger Netze und damit höherer Frequenzen eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit oder Einspaarung von Leitern zu erreichen. 91

28 Kapitel 3... Neue Trends bei Kabelinfrastrukturen Auswirkungen auf die Realisierung Kupfernetze Glasfasernetze Im Bereich der Kupfernetze bleibt es spannend. Steht bisher noch nicht endgültig das künftige Steckgesicht der Kategorie-7-Norm fest, ist es trotzdem fraglich, ob es sich bereits heute lohnt, Kategorie-7-Verbindungstechnik einzusetzen. Erste Preisangaben der Hersteller lassen ein reines Kategorie-7-Entwurf-Netz sehr teuer erscheinen. Außerdem befindet sich im Moment auch keine Applikation aus der Datenkommunikation in den Startlöchern, die solche Übertragungsfrequenzen nutzt. Ein Kompromiss wäre die Nutzung von Verlegekabeln nach Kategorie-7-Entwurf und der Stecktechnik nach Kategorie 6. Dadurch besteht die Möglichkeit, zu einem späteren Zeitpunkt einzelne oder flächendeckend auf eine Kategorie-7- Stecktechnik umzurüsten, falls Bedarf an hohen Übertragungsfrequenzen wie z. B. CATV oder ähnliche Anwendungen existiert. Wie sich in vielen Projekten herausgestellt hat, ist der Preisunterschied für Verlegekabel der Kategorien 5, 6 und 7 nicht so eklatant groß. Weiterhin sind die Hauptkosten beim Aufbau einer physikalischen Infrastruktur sowieso in Bereichen wie Trassierung, Montage, Brandschutz zu suchen und daher ist ein Aufpreis von ca. 0,05 DM pro Meter Kabellänge für das reine Kabel und Verlegekosten vernachlässigbar. Bei sachgerechter Kabelverlegung (nicht Kabelzug!!) machen sich die Vorteile eines solchen Kabels durchaus bemerkbar. Auf Kategorie-5-Komponenten sollte beim Aufbau eines zeitgemäßen Datennetzes verzichtet werden. Aufgrund der noch nicht festgelegten modalen Bandbreitenanforderungen von Multimodeglasfasern ist die Definition von Mindestanforderungen an diese Art von Faser für den Projekteinsatz wichtig. Bedingt durch die physikalischen Eigenschaften tritt bei der Multimodefaser die so genannte»intermodale Dispersion«auf, die sich negativ auf die maximal übertragbare Impulsfolge und damit die Daten auswirkt. Der Effekt bewirkt, dass der Empfänger aufgrund der entstandenen Laufzeitunterschiede zwischen den einzelnen Impulsen bzw. Moden nicht mehr richtig unterscheiden kann. Die Industrie wirkt diesem Phänomen, welches längenabhängig bei gleichzeitiger Übertragung von mehreren Moden entsteht, dadurch entgegen, dass sich der Brechzahlindex der Faser im Querschnitt ändert. Damit wird erreicht, dass die Moden, die sich in der Mitte der Faser bewegen, aufgrund eines anderen Brechzahlindex langsamer bewegen als die Moden, die sich am Rand befinden und durch Reflektionen einen längeren Weg durchlaufen müssen. Durch diesen Trick erreichen die einzelnen Moden den Empfänger mit einer höheren Flankensteilheit und können dadurch gut unterschieden werden. 92