3M Telecommunications. Solutions for Networks. White. Paper. 10 Gigabit-Ethernet über Kupferleitung

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1 3M Telecommunications Solutions for Networks White Paper 10 Gigabit-Ethernet über Kupferleitung

2 10 Gigabit-Ethernet über Kupferleitung Zusammenfassung Für die zukunftssichere strukturierte Verkabelung setzt die 10 Gigabit-Ethernet Technologie den Stand der Technik. Auch wenn die zur Verfügung gestellten Bandbreiten noch nicht fl ächendeckend ausgeschöpft werden, ist die Notwendigkeit für steigende Bitraten absehbar. Dabei behält die Kupfertechnologie ihre wichtige Rolle als wirtschaftliche Verkabelung für kurze Strecken. Innovative Verbindungssysteme für Kupfer- und LWL-Verkabelungen senken die Anschlusskosten und erhöhen den Freiheitsgrad von Fachplanern, anforderungsgenaue Lösungen zu entwickeln. Inhalt Seite 1. Markttreiber 3 2. Ethernet-Technologie Entwicklung des Ethernet 2.2. Der 10 Gigabit-Ethernet Standard IEEE Herausforderung Übersprechen 3. Installation Vorteile Kupfertechnologie 3.2. Systemlösungen für strukturierte Verkabelung Die zukunftssichere Verkabelung 2

3 1. Markttreiber Ethernet hat sich seit mehr als 30 Jahren als Standard- Netzwerkprotokoll in der Büro- und zunehmend auch in der Telekommunikation etabliert. Nach der Ergänzung des Standards IEEE verbindet das 10 Gigabit-Ethernet Local Area Networks (LAN), Metropolitan Area Networks (MAN) und Wide Area Networks (WAN) mit einer durchgängigen Architektur. In LANs geben Anwender immer häufi ger 10 Gigabit-Ethernet als Standard vor, um ihre Investition für die Zukunft mit deutlich erhöhtem Datenverkehr abzusichern. 2. Ethernet-Technologie 2.1. Entwicklung des Ethernet Das Ethernet geht auf eine Entwicklung des XEROX Palo Alto Research Centers Mitte der 70er Jahre zurück veröffentlichte die IEEE die ersten Standards, die seitdem stets den gestiegenen Bandbreiten angepasst wurden. Zunächst beschränkte sich der Einsatz auf den reinen Bürobereich. Aber mit der Entwicklung des 100MBit Fast Ethernet eroberte das Protokoll zusätzlich zahlreiche neue Anwendungen wie z.b. in der Automatisierungstechnologie. Die aktuellen 1 Gigabit- und 10 Gigabit-Standards bieten eine so hohe Übertragungsrate, so dass sie sich auch in den Next Generation Networks der Telekommunikationsbetreiber durchsetzten werden. NGN bezeichnet das Zusammenwachsen von Telefon-, Daten- und mobilen Netzen auf Basis der IP-Technologie. Damit kommt erstmals ein durchgängiger und offener Standard in allen Stufen, von den interkontinentalen WAN über die Zugangsnetze MAN bis in die lokalen Netzwerke zum Einsatz. Das vereinfacht die Architektur erheblich und senkt die Infrastrukturkosten deutlich. 3

4 2.2. Der 10 Gigabit-Ethernet Standard IEEE für Kupferkabel Der Mitte 2006 verabschiedete IEEE-Standard 802.3an beschreibt acht Übertragungsmedien für das 10 Gigabit-Ethernet. Er umfasst sieben Singlemode und Multimode Lichtwellenleiter-Medien sowie ein Kupfermedium, 10GBase-T, für die wirtschaftliche Punkt-zu- Punkt-, sowie die In-House-Verkabelung. Alle Medien sind voll Duplex fähig und unterscheiden sich vor allem in den möglichen Übertragungslängen. Wie beim 1 Gigabit-Ethernet besteht das Kupferkabel aus vier Paaren verdrillter Leiter. Die verdrillten Adernpaare bieten einen guten Schutz gegen den störenden Einfl uss von äußeren elektromagnetischen Feldern auf die übertragenen Signale. Unterschiedliche Schlaglängen der Adernpaare reduzieren darüber hinaus ein Übersprechen zwischen benachbarten Adernpaaren im Kabel. Das 10GBit/s Signal wird in 4 separate Signale mit je 2,5GBit/s aufgeteilt und diese auf den 4 Adernpaaren eines Kabels separat übertragen. Dabei kommt ein spezielles Kodierverfahren zum Einsatz, um die benötigte Übertragungsfrequenz zu reduzieren. RJ45-Stecker und Buchsen haben die Electronic Industries Alliance (EIA), die Telecommunications Industry Association (TIA) und die International Telecommunications Union (ITU) im Standard TIA/EIA 568 defi niert. Während bis zum Fast Ethernet ungeschirmte Unshielded Twisted Pair (UTP) Komponenten bis zur Kategorie 5 eine ausreichende Übertragungsqualität zur Verfügung stellen, erfordern 1 und 10 Gigabit geschirmte, Shielded Twisted Pair (STP) Komponenten mindestens der Kategorie 6, besser noch der Kategorie 6A. Der Übertragungskanal bestehend aus der Installationsstrecke von 90 Metern, dem Installationskabel und zwei RJ45 Verbindern, plus zwei Patchkabeln mit bis zu 5 Meter Länge müssen bei der Kategorie 6A dabei eine Bandbreite von mindestens 500MHz gewährleisten. Die Übertragungsstrecke von 100 Meter markiert aktuell die physikalische Grenze der Kupferverkabelung. Mit Power ins Netz 4

5 2.3. Herausforderung Übersprechen Ein Übersprechen ist der Signalpegel, der bei einer Signalübertragung über ein Adernpaar in einem benachbarten Adernpaar durch Induktion erzeugt wird. Je schwächer dieses induzierte Signal ist, desto weniger stört dieses Signal das Nutzsignal auf dem Paar. Dieser Cross Talk kann innerhalb eines Kabels auftreten, am nahen Ende NEXT, am fernen Ende FEXT genannt, und auch zwischen benachbarten Kabeln, dann als Alien Cross Talk (AXTLK) bezeichnet. Das Übersprechen ist der entscheidende Faktor für die Nutzung der vollen Übertragungsgeschwindigkeit. Die Paarschirmung reduziert das Übersprechen innerhalb des Kabels, die Kabelschirmung das AXTLK, jeweils auf der gesamten Kabellänge. Aber auch die Stecker und Buchsen müssen geschirmt sein, damit es an den benachbarten Anschlüssen nicht zu unerwünschten Übersprechungseffekten kommt. 3M setzt hier bei den Volition RJ45 K6 und Volition CAT6A PL Modulen auf eine 360 Schirmung aus Metallgefl echt. Sie wirkt wie ein Faraday scher Käfi g. Zusammen mit den einzelnen geschirmten Auslässen an den Anschlussdosen ergibt sich daraus ein Verbindungssystem, dass Cross Talk an der Anschlussstelle zuverlässig unterdrückt. 5

6 3. Installation Die Installation von strukturierten Verkabelungen für 10 Gigabit- Ethernet erfordert einen höheren Aufwand und größere Sorgfalt als die vorherigen Ethernet-Generationen. Grundsätzlich sollte jede Verbindung qualifi ziert, d.h. gemessen werden, um die Eigenschaften des Übertragungskanals zu bestimmen. Das ist besonders wichtig, da die meisten Anwender die volle Geschwindigkeit erst in einigen Jahren ausschöpfen werden und somit Fehler erst im Nachhinein wahrgenommen werden. Der Planer muss berücksichtigen, dass der Biegeradius geschirmter Kabel geringer ist als der ungeschirmter Kabel. Es empfehlen sich bei großen weitfl ächigen Installationen durchgängig metallische Trassen ohne Löcher und Schlitze, die abgedeckt werden können. Bei geschirmten Kabeln ist das Zusammenbinden der Kabelstränge mit Kabelbindern kritisch, weil die Kabel zusammengepresst werden, sich zu nahe kommen und auch die Geometrie des Kabels und somit dessen Übertragungseigenschaften verändert werden. Einfache Montage Demontierbar Interesse Fragen? 6

7 3.1. Vorteile Kupfertechnologie Die Kupfertechnologie eröffnet wirtschaftliche Vorteile bei deranschaffung der Komponenten sowie deren einfacher und schneller Installation. Vor allem bei den letzten Metern zum Endgerät wird Kupfertechnologie auch weiterhin eine große Rolle spielen. Aber auch in den WAN- und MAN-Netzen der nächsten Generation in der Telekommunikation bieten Kupferkabel geringere Anschlusskosten bei gleich hoher Übertragungsgeschwindigkeit Systemlösungen für strukturierte Verkabelung Durch das 10 Gigabit-Ethernet wachsen LWL- und Kupfertechnologie noch enger zusammen. Für Planer und Ausführende steigen damit aber die Anforderungen an Qualität und Wirtschaftlichkeit. Verbindungssysteme von 3M bieten hier einen wesentlichen Ansatzpunkt. So reduzieren die Volition RJ45 K6 und RJ45 CAT6A PL Module von 3M die Zahl der Einzelteile. Die Beschaltung erfolgt sicher und ohne Spezialwerkzeuge. Das beschleunigt die Montage und erhöht die reproduzierbare Qualität. Auch bei den Glasfaserkomponenten reduziert 3M mit dem Fibrlok für das schnelle mechanische Spleißen, dem Hot Melt-, NPC- und Volition VF-45- Glasfasersteckverbindern die Montagezeiten auf wenige Minuten. Damit sinken die Anschlusskosten für 10 Gigabit-Ethernet um bis zu 30 Prozent. 7

8 3M Deutschland GmbH Telecommunications Carl-Schurz-Straße Neuss Deutschland Tel.: ++(0)2131/ Fax: ++(0)2131/ MTelecommunications.de@mmm.com Internet: Achten Sie bitte selbst vor Verwendung unserer Produkte darauf, ob sie sich für den von Ihnen vorgesehenen Verwendungzweck eignen. Ansprüche wegen Fehlens einer zugesicherten Eigenschaft können nur geltend gemacht werden, wenn im Einzelfall eine bestimmte Eigenschaft ausdrücklich und schriftlich von der Verkaufsleitung der liefernden 3M Gesellschaft zugesichert worden ist. 3M und Volition sind eingetragene Marken der 3M Company. Printed in Germany. 3M All rights reserved. Dr.-Nr / Index: A