extra Einsatzsache Networking Lichtwellenleiter (LWL) gelten Licht oder Kupfer zukunftssichere Verkabelung Veranstaltungen

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1 Ein Verlagsbeihefter der Heise Zeitschriften Verlag GmbH & Co. KG extra Networking Licht oder Kupfer zukunftssichere Verkabelung Verkabelungen zukunftssicher gestalten Einsatzsache Vorschau Embedded Systems Displays: Stand der Technik Veranstaltungen Seite I Seite VIII 18. Mai, Düsseldorf; 21. September, Frankfurt am Main; 9. Dezember 2010, Hamburg heise-konferenzreihe Rechenzentren und Infrastruktur August 2. September 2010, San Francisco VMWorld Oktober 2010, Amsterdam VMWorld Oktober 2010, Frankfurt am Main Storage Networking World Oktober 2010, Frankfurt am Main Datacenter Technologies ix extra Networking zum Nachschlagen: Einsatzsache Verkabelungen zukunftssicher gestalten Ob in der Fläche oder im Gebäude: Eine Verkabelung ist immer aufwendig und auf lange Sicht angelegt. Deshalb wollen in der Planung vorhandene und erwartete Standards und Angebote am Markt ebenso berücksichtigt sein wie der künftige Bedarf. Lichtwellenleiter (LWL) gelten schon länger als Zukunftstechnik und können ihre Vorteile gegenüber dem Kupferkabel bei Übertragungsverfahren mit 10 GBit/s und höher sowie bei größeren Entfernungen ausspielen. Dennoch führte die Entscheidung des früheren Postministers Schwarz-Schilling, die neuen Bundesländer Anfang der 90er-Jahre komplett mit LWL-Kabeln auszurüsten, dazu, dass in Gebieten mit vermeintlich modernster und leistungsfähigster Verkabelung heute keine schnellen Breitbanddienste verfügbar sind. Denn von vielen unerwartet haben sich xdsl-übertragungen (Digital Subscriber Line) per Kupferkabel als derzeit bester Kompromiss zwischen Durchsatz und technischem Aufwand herausgestellt und durchgesetzt. Es gibt also keine allge mein bessere oder schlechtere Technik, sondern nur eine für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete. Dazu gilt es, die Vor- und Nachteile abzu - wägen und dann die richtige Entscheidung zu treffen. Zwar nimmt die Bedeutung von Glasfaser mit höheren Über tragungs ge schwin - digkeiten grundsätzlich zu; eine flächendeckende Ablösung von Kupfer wie lange prophezeit ist aber (noch) nicht zu beobachten. Nichtsdestotrotz beschreiben neue Übertragungsstandards häufig zuerst die optischen Verbindungen, erst später reichen die Gremien die Spe zifikationen für Kupferverbindungen nach. Für schnelle Übertragungen über weite Entfernungen berücksichtigen sie ausschließlich Fibre. Im Wide Area Network (WAN) etwa ist Glasfaser unangefochten, während auf kurzen Distanzen im LAN (Local Area Network) oder auf der sogenannten letzten Meile, also dem letzten Stück bis zum Hausanschluss Kupfer durchaus konkurrenzfähig ist. Braucht man im LAN einen hohen Durchsatz, also mehr als 1ˇGBit/s, will man damit meist nur kurze Entfernungen überbrücken, etwa im Rechenzentrum, wo Server und Speicher nahe beiein - anderstehen. Je nachdem? In der Gebäudeverkabelung wiederum braucht man einen hohen Durchsatz meist nur im Backbone; die Endgeräte sind anspruchsloser oder begnügen sich sogar mit WLAN (Wireless LAN). Hier fallen eher die Kosten für die umfangreiche pas - sive Infrastruktur ins Gewicht, bestehend aus Kabeln und einem umfangreichen Sortiment an Steckverbindern, Dosen und entsprechenden Ports in den Switches beziehungsweise der AP-Infrastruktur bei drahtlosen Netzen. So verwundert es nicht, dass die meisten Hersteller I

2 inzwischen als Vollsortimenter auftreten, die nicht nur alle Arten von Kabeln fertigen, sondern komplette Verkabelungssysteme mit einer umfassenden Palette passiver Elemente anbieten. Das Spektrum reicht hier von Steckern und Dosen über Patchsysteme bis zu kompletten Kabelschränken. Hinzu kommen Tools und Software zum Verwalten und Planen von Netzen, die zunehmend an Bedeutung gewinnen. Auch vor den Herstellern dieser Branche macht die Globalisierung nicht halt. So gehören bekannte deutsche Namen inzwischen zu weltweit operierenden, zumeist amerikanischen Konzernen: Krone zu ADC, Quante zu 3M und Hirschmann zu Belden. Die Kabelsparte des bekannten italienischen Konzerns Pirelli ist inzwischen Teil von Prysmian. Besonders sichtbar wird der Konzentrationsprozess bei der französischen Firma Nexans, die durch mehr als 30 Übernahmen darunter AEG Kabel und Kabelmetal Electro zu einem der größten Kabelproduzenten weltweit aufstieg. Ausnahmen von stark spezialisierten Anbietern bestätigen die Regel. Genannt sei Corning, der als echter Glasspezialist seine Produktpalette rund um Glas und Keramik ausbaut, etwa mit Display-Glas und Spezialwerkstoffen. Weite Zeithorizonte vor und zurück Die stürmische Entwicklung der Netzwerktechnik hat zwar zu einer Verkürzung der Lebensdauer von Investitionen in Verkabelungssysteme geführt, die Nutzungsdauer von Verkabelungen beträgt aber immer noch 7 bis 15 Jahre und damit ein Mehr - faches der aktiven Netzkomponenten. Im Schnitt tauscht man Router, Switches und Access Points dreimal aus, bevor man die Verkabelung erneuert. Deshalb braucht man ein neutrales, universell einsetzbares und zukunftssicheres Verkabelungssystem, das dem steigenden Tempo der Innova - tionszyklen in der IT-Industrie standhalten kann. Eine entscheidende Vereinfachung bringt die schon lange beschworene Sprach-Daten-Konvergenz: Statt unterschiedlicher Netze für Sprache, Daten und Video benötigt man nur noch ein Verkabelungssystem. Auch Heimsteuerungs- und Überwachungssysteme setzen zunehmend auf Ethernet, sodass weitere Kabel entfallen können. Die Verkabelung wandelt sich also immer mehr von dienstabhängigen zu dienstneutralen Systemen. Und da all diese Anwendungen auf der Applikationsebene liegen, spielen sie bei der Verkabelungsplanung kaum eine Rolle. Es ist lediglich auf die Tauglichkeit einer zuverlässigen und schnellen Übertragung auf der Transportebene zu achten. Das vereinheitlicht die Verkabelung immer mehr und reduziert die Kosten für den Betrieb. Die Datenübertragung über Kupferkabel begann mit Koaxialkabeln zur Anbindung von Terminals. Auch die ersten Ethernet- Standards 10BASE2 und 10BASE5 setzten auf Koax. Heute spielt Koaxialkabel nur noch bei Kabelnetzbetreibern für Fernsehen eine Rolle, die darauf inzwischen auch schnelle Internetzugänge anbieten. Für InfiniBand, dessen Vier-Kanal-Variante in den High-Performance-Bereich einzog, erlebten Twinax-Kabel, die ihre Herkunft IBMs Midrange-Systemen AS/400 verdanken, ihre Renaissance: Doppelt-twinaxiale Kupferkabel mit CX4-Stecker übertragen heute auf vier separaten Kanälen je 2,5, 5 oder 10 GBit/s bei 2,5 GHz. Für 10-Gigabit-Ethernet (GE) waren sie bis 2009 die einzigen Kupfer - kabel, für die es einen IEEE-Standard gab: 10GBASE-CX4. Quelle: Leoni Die Produktion von Kupferkabeln ähnelt der Herstellung von Seilen, weshalb man von verseilten Adern spricht (Abb. 1). Erst letztes Jahr zogen die bisher die Ethernet-Leitungen dominierenden Twisted- Pair-Kabel (TP) mit 10GBASE-T nach. Sie bestehen in der Regel aus acht Kupfer - adern, die einzeln isoliert sind, während ein weiterer Mantel das gesamte Kabel schützt. Jeweils zwei Adern sind miteinander zu einem Paar verdrillt, und die vier Aderpaare wiederum mit unterschiedlicher Schlaganzahl gegeneinander verdreht beziehungsweise verseilt (Abbildungˇ1). Twist in allen Variationen Diese spezielle Anordnung der einzelnen Adern schützt die übertragenen Signale vor äußeren Feldern (etwa durch Strom - kabel) und elektrostatischen Einflüssen. Zusätzlich reduziert sich das Übersprechen zwischen benachbarten Aderpaaren. Einen weiteren Schutz gegen äußere Störfelder können elektrisch leitende Schirme aus Folie oder Geflecht um einzelne Aderpaare bieten. Neben den Leitungsadern und Isolierungen kann das Kabel noch weitere Elemente zur Zugentlastung und zum Ausfüllen von Hohlräumen oder eine elektrische Masseleitung enthalten. Auch Hilfen für eine einfache Verlegung können integriert sein, etwa Trennelemente zwischen den Kabelpaaren oder ein Kunststofffaden, der das Entfernen des Kabelmantels unterstützt. Zum schnellen Wiederfinden des anderen Kabelendes in großen Installationen gibt es spezielle Varianten mit lichtführender Glas- oder Polymerfaser. Als Leiter selbst dient vorwiegend massives Kupfer, das gegenüber anderen Metallen den besten Kompromiss aus Leit - fähigkeit und Preis bietet. In Patch- und Endgerätekabeln findet man auch Kupfer - litze, die flexiblere Kabel zulässt. Für eine geringe Dämpfung wären möglichst große Leitungsquerschnitte, also dicke Kabel, wünschenswert; auch hier ist aber ein Kompromiss zwischen Kosten, flexibler Verlegung und geringer Dämpfung nötig. Die Hersteller geben in der Kabelkennung die Aderzahl und den Leitungsdurchmesser an meistens aber nicht in Millimeter, sondern im amerikanischen Maß AWG (American Wire Gauge). Die Isolierung der einzelnen Adern dient gleichzeitig der Farbcodierung, um beim Auflegen der Kabel an den Patchfeldern und Dosen Fehler zu vermeiden. Kupferkabel, die keine Schirmung um die Aderpaare besitzen, sind als Unshielded Twisted Pair (UTP) bekannt (siehe Abbildungˇ2). Sie zeichnen sich durch einen günstigen Preis, eine einfache Verlegung II ix extra 5/2010

3 Ungeschirmtes Kupferkabel UTP (Abb. 2) Geschirmtes Kupferkabel (FTP): Gut zu erkennen sind die Folie um jedes Aderpaar sowie ein Geflecht um das gesamte Kabel (Abb. 3). Quelle: Siemon sowie geringen Außendurchmesser aufgrund des fehlenden Schirmmaterials aus. UTP ist (noch) die am weitesten verbreitete Kabelart für Ethernet-LANs. Kommen sie komplett ohne Schirmung aus wie international verbreitet nennt man sie U/UTP. Oder sie besitzen in der Ummantelung eine Schirmung aus Aluminiumfolie oder Kupfergeflecht und heißen dann S/UTP (Screened Unshielded Twisted Pair). Diese Variante ist die in Deutschland vorherrschende. Schirmungen verringern übrigens nicht nur die äußeren Einflüsse, sondern erschweren ebenso das Abhören. Für Netze mit einem Durchsatz oberhalb der 1-GBit/s-Grenze nutzt man zunehmend geschirmte Kupferkabel. Dabei sind die verdrillten Aderpaare jeweils mit einer Aluminiumfolie abgeschirmt, weshalb man sie als Foiled Twisted Pair (FTP) bezeichnet. Zusätzlich kann noch das gesamte Kabel durch Folie, Kupfergeflecht oder beides geschirmt sein, was dann zu den Bezeichnungen F/FTP (Foiled), S/FTP (Screened) beziehungsweise SF/FTP führt. Die Bezeichnung STP für Shielded Twisted Pair steht hingegen als Oberbegriff für alle Kabel mit einer Schirmung der Aderpaare (Abbildungˇ3 und Tabelle Normen für Twisted-Pair-Kabel ). Die entsprechenden deutschen Bezeichnungen wie Paare in Metallfolie (PiMF) sind hingegen weniger weit verbreitet. Auch wenn geschirmte Kabel für höhere Übertragungsraten vorteilhaft sind, so ist bis zu Gigabit-Ethernet eine UTP- Verkabelung ausreichend. Erst darüber hinaus spielen geschirmte Kabel ihre Stärken aus, auch wenn UTP-Kabel grundsätzlich noch einsetzbar sind allerdings mit Einschränkungen vor allem bei den überbrückbaren Entfernungen. Kategorien für alles Um die Leistungsfähigkeit von Twisted- Pair-Kabeln zu beschreiben, teilt man sie in Kategorien (Category bzw. Cat genannt nach US-Standard EIA/TIA 568) oder Klassen (nach europäischer Norm EN 50173) ein, wobei auch in Deutschland die Kategorien 1 bis 7 (kurz Cat1 bis Cat7) gebräuchlicher sind (siehe Tabelle Standards für Twisted-Pair-Verkabelung ). Dabei müssen nicht nur die Kabel selbst, sondern auch die Stecker und Buchsen die spezifizierte Leistung erbringen. erkabelungen nach Kategorie 1 bis 4 DIE WICHTIGSTEN 10-GIGABIT-ETHERNET- VERKABELUNGSSYSTEME Standard Kabeltyp maximale Entfernung 10GBase-CX4 CX4 (4 Lanes) 15 m 10GBase-SX (Short Haul) Glasfaser Multimode m 10GBase-LX (Long Haul) Glasfaser Multimode oder Singlemode 10 km 10GBase-EX (Extended Haul) Glasfaser Singlemode 40 km und darüber 10GBASE-T Twisted Pair (Cat5e bis Cat7) m «Zukunftssichere Technologie vom Fiberoptik-Experten» HUBER+SUHNER ist Ihr zuverlässiger Partner für LAN und WAN Netze, DataCenter, Rechenzentren. Kabel LC-HQ Push-Pull Plug+Play Kabelsysteme MTP strukturierte Verkabelung Kabelmanagement Dienstleistungen ix extra 5/2010 HUBER+SUHNER GmbH Taufkirchen T info.de@hubersuhner.com hubersuhner.com

4 spielen heute keine Rolle mehr, für die Datenübertragung findet man nur noch die Kategorien 5 bis 7. Babylonische Kategorien Cat5-Kabel sind wahrscheinlich die meistverlegten Datenkabel überhaupt. Sie sind gleichermaßen für die Telefon - infrastruktur wie für die Datenübertragung einsetzbar und decken vier Generationen von Ethernet-Standards ab (10BASE-T, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet und 10 Gigabit Ethernet). Bis zu Fast Ethernet (100 MBit/s) benötigte man nur vier Kupfer adern, ab Gigabit-Ethernet alle acht Adern eines Cat5-Kabels. Dafür mussten die Gremien die Spezifikationen leicht über - arbeiten. Die entsprechenden Kabel hießen zunächst Cat5e (enhanced), seit der Fertigstellung der Normen 2003 gilt wieder nur die Bezeichnung Cat5. Davor verlegte Cat5- Kabel unterstützen also nicht in jedem Fall Gigabit-Ethernet. Für GE über Cat5 werden noch viele UTP-Kabel eingesetzt, darüber hinaus geht der Trend wegen steigender Anforderungen immer mehr zu STP. Cat6-Kabel enthalten im Vergleich zu Cat5 dickere Adern und eine bessere Abschirmung. Zunächst gab es wenig Grund zum Umstieg von Cat5 auf Cat6, da hierfür keine höheren Geschwindigkeiten spezifiziert waren. Und da es keine signifikanten Preisunterschiede gibt, verlegte man Cat6 vor allem deshalb, weil sich die geforderten Messergebnisse und Längen damit einfacher und sicherer erreichen lassen und es zeitweise leichter verfügbar war. Neuen Aufschwung erlebten Cat6-Kabel durch den Standard 10GBASE-T für 10-Gigabit- Ethernet. Hierfür verabschiedeten die Gremien einen erweiterten Standard Cat6a (augmented), der für Frequenzen bis zu 500 MHz ausgelegt ist. Diese Kabel erreichen durch die Verwendung von Kreuzstegen als Separatoren ein deutlich besseres Übersprechverhalten. Allerdings gehen damit ein größerer Kabeldurchmesser und ein größerer Biegeradius einher, wodurch sich die Kabel schwerer ver legen lassen. Sie erlauben eine maximale Entfernung von 55 Metern. 10GBASE-T erhöht die Anforderungen nicht nur an die Kabel, sondern auch an die anderen passiven Komponenten und die Umgebung. Dazu gehören etwa neue Patchpanels, die den Abstand zwischen den einzelnen Anschlüssen erhöhen, geschirmte RJ45-Stecker, Spezialwerkzeug für die Konfektionierung, geschlossene Kabel - trassen und die Trennung unterschiedlicher Kabelarten, um gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden. Da Begriffe wie Cat6a nicht geschützt sind, lassen sie sich in Produktbezeichnungen unterschiedlich verwenden. Zudem unterscheidet sich der bereits verabschiedete amerikanische Standard (EIA/TIA 568) geringfügig vom gerade in STANDARDS FÜR TWISTED-PAIR-VERKABELUNG Kategorie Kabeltyp Klasse nach Maximalfrequenz Einsatzzweck nach EIA/TIA 568 DIN EN Cat3 UTP C 16 MHz 10BASE-T, 10BASE-T4, ISDN, analoges Telefon Cat5 UTP, S/FTP D 100 MHz 100Base-TX, 1000Base-T Cat6 UTP, S/FTP E 250 MHz ATM, 1000Base-T Cat6a S/FTP E 500 MHz 10GBASE-T Cat7 S/FTP F 600 MHz 10GBASE-T Cat7a S/FTP FA 1000 MHz 10GBASE-T, 40Gund 100G-Standards wahrscheinlich mit eingeschränkter Entfernung NORMEN FÜR TWISTED-PAIR-KABEL Kabelnorm UTP U/FTP S/FTP F/FTP SF/FTP Gesamtschirm Folie möglich nein nein ja ja Gesamtschirm Geflecht möglich nein ja nein ja Schirm um Adernpaare nein ja ja ja ja der Verabschiedung befindlichen internationalen Standard (ISO/IEC 11801). Im Einzelfall ist also im Prüfprotokoll darauf zu achten, welchem Standard genau ein Cat6a-Kabel entspricht. Für 10GBASE-T ohne Einschränkungen entwickelt wurde eine Verkabelung nach Kategorieˇ7. Mit ihr kommt endgültig das Aus für ungeschirmte UTP-Kabel, denn diese Norm sieht nur noch S/FTP-Kabel vor. Neue Hindernisse durch neue Stecker Hinzu kommen neue Steckverbinder, da die Abstände bei den bekannten RJ45-Steckern zu gering sind. Eine Cat7-Verkabelung mit RJ45- Patch kabeln und -dosen ist also keine echte. Als neue Anschlusskomponenten nach Kategorieˇ7 stehen das von Nexans ent wickelte System GG45 sowie das von Siemon stammende TERA zur Auswahl (siehe Abbildungˇ4). Die beiden Standards finden aber auch bei anderen Herstellern Unterstützung, etwa bei Leoni und TKM, die zusammen die GG45-Alliance bilden ( oder bei der Firma Dätwyler, die beide Systeme anbietet. Der von Stewart Connector entwickelte Steckverbinder ARJ45 ist interoperabel zu GG45. Da sämtliche Endgeräte aber noch über RJ45-Anschlüsse verfügen, wird der Umstieg eher langsam vonstatten gehen. Bei der Entwicklung des GG45- Systems achtete Nexans deshalb auf Abwärtskompatibilität. Darüber hinaus gibt es Adapterkabel zwischen GG45 und RJ45. Da sich 10-Gigabit- Ethernet auch auf Cat6 betreiben lässt, ist eine Cat7-Verkabelung mit Blick auf noch schnellere Standards eher eine Investition in die Zukunft. Da sich erstmals seit vier Generationen von Ethernet- Standards auch die passiven IV ix extra 5/2010

5 Für Cat7-Kabel sind neue Steckverbinder definiert, hier der GG45 von Nexans (Abb. 4). SharePoint Events bis 24. Juni München ShareConf 2010; SharePoint Designer 2010 Powerworkshop Komponenten ändern, ist eine umfängliche Cat7-Infrastruktur nur punktuell zu erwarten, etwa in Rechenzentren oder Peering Points der Carrier. Sollte 40 GBit/s oder gar 100 GBit/s auf Kupfer in der Praxis Bedeutung erlangen, wird sich wahrscheinlich nur eine der beiden herstellerspezifischen Steckverbindertechniken durchsetzen. Das macht es nicht eben einfacher, bereits heute eine zukunfts - sichere Cat7-Verkabelung zu verlegen. Zudem wird man bei solchen Geschwindigkeiten über Kupfer mit Abstrichen bei der maximalen Entfernung rechnen müssen; die Zeiten, in denen es gelang, in neuen Ethernet-Standards für Kupfer die Übertragungsreichweite von 100 Metern zu erreichen, sind dann vorbei. Angesichts etwaiger Einsatzgebiete stellt dies jedoch kaum eine Einschränkung dar. Denn Geschwindigkeiten jenseits von 10 GBit/s benötigt man in absehbarer Zeit ausschließlich zwischen zentralen Netzkomponenten wie Switches und Routern, für Cluster-Intraconnects und für Speichernetze (Storage Area Networks SAN). Insbesondere die neuen Ethernet-Standards für Twisted Pair zeigen, dass über Kupfer heute Geschwindigkeiten möglich sind, die man noch vor Jahren für eine reine Domäne von Lichtwellenleitern gehalten hätte. Doch auch das Kupferkabel und die zugehörigen Komponenten unterliegen einer ständigen Weiterentwicklung und können mit Einschränkungen für die schnellsten Ethernet-Standards zum Einsatz kommen. Licht an! Lichtwellenleiter (LWL) ist ein Oberbegriff für alle Arten von Kabeln, die optische Impulse zur Datenübertragung nutzen. Obwohl darunter auch Kunststoffe zu finden sind, hat sich der Begriff Glasfaser für alle Arten von Lichtwellenleitern eingebürgert. Durch den Verzicht auf metallische Anteile können Lichtwellenleiter mit ganz spezifischen Vorteilen aufwarten: Sie leiten nicht elektrisch, es gibt kein Nebensprechen, keine Beeinflussung durch elektrische Felder und keine Potenzialübertragung. Auch ein berührungsloses Abhören ist nicht möglich. Darum lassen sie sich mit anderen Versorgungsleitungen zusammen verlegen und eignen sich besonders für Industrieumgebungen oder für sicherheitskritische Bereiche. Da Glasfasern unempfindlich gegen Rauschen sind, eignen sie sich ideal für die Übertragung großer Bitraten über weite Entfernungen. Das schlägt sich zwar in hohen Kosten für optische Sender und Empfänger nieder, prädestiniert sie aber für künftige Anforderungen mit hohem Durchsatz. Lichtwellenleiter finden sich in allen Bereichen der Datenkommunikation mit ganz unterschiedlichen Transportprotokollen. Man kann sie für DWDM (Dense Wavelength Division Die ShareConf 2010 findet am 22. Juni 2010 (Workshoptag) und 23. und 24. Juni 2010 (Konferenztage) in München statt. Die Konferenz befasst sich mit Sharepoint 2010, Exchange 2010 und Office 2010; Schwerpunkt ist die Integration der drei Produkte. Mit dem SharePoint Designer 2010 lassen sich einfach und schnell Lösungen erstellen, ohne dass der User dazu Programmierkenntnisse benötigt. Auch dem Administrator bietet der Share-Point Designer 2010 eine breite Unterstützung um Aufgaben schnell und einfach zu automatisieren. In diesem Workshop, der am 22. Juni 2010 in München stattfindet, wird gezeigt, welches die neuen Funktionen sind und wofür diese in der Praxis genutzt werden können. Referent: Michael Greth ist Microsoft MVP für SharePoint, leitet die SharePointCommunity und ist einer der bekanntesten SharePoint-Experten in Deutschland. Er ist Coautor des SharePoint Designer 2007 Handbuches von MSPRESS. Weitere Infos unter: Sponsoren Veranstaltungen von in Zusammenarbeit mit Jetzt buchen! ix extra 5/2010

6 Multiplex), Sonet (Synchronous Optical Network) oder ATM (Asynchronous Transfer Mode) im WAN nutzen, für Ethernet im LAN oder für Fibre Channel im SAN. In ihnen nutzt man tatsächlich Glasfaser, und zwar aus einem extrem durchsichtigen, hochwertigen Quarzglas. Der Kern eines Lichtwellenleiters besteht aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex als der dar - überliegende Glasmantel (auch Cladding genannt). An den Wänden im Innern des Lichtwellenleiters findet eine Reflexion statt, sodass der Lichtstrahl nahezu verlustfrei um jede Ecke kommt. Das Mantelglas ist das optisch transparente Material eines Lichtwellen - leiters, an dem die Reflexion stattfindet. Deshalb verhält es sich neutral gegenüber elektromagnetischen Einflüssen. Da Glas leicht bricht, sind spezielle Schutzschichten und ein Mantel auf die Glasfaser aufgebracht. Unmittelbar auf der Faser befindet sich das sogenannte Coating, eine dünne Kunststoffschicht, mit der die Glasfaser eine gewisse Zähigkeit erhält und gebogen werden kann, ohne zu brechen. Einzelne und gehäufte Lichtwellen Man unterscheidet Single - mode- und Multimode-Fasern. Der augenscheinlichste Unterschied zwischen ihnen ist der Hybridkabel mit acht Kupferadern und zwei Lichtwellenleitern (gelb) innerhalb eines Kabels (Abb. 5) Outdoor-Lichtwellenleiter (Abb. 6) Quelle: Draka Quelle: Dätwyler Kerndurchmesser. Wie der Name schon sagt, werden mit Multimode-Fasern mehrere Moden und mit Singlemode-Fasern nur eine Mode übertragen. Als Moden bezeichnet man die Lichtstrahlen, die in unterschiedlichen Winkeln in den Kern eintreten. Die Singlemode-Fasern (SMF) besitzen einen sehr kleinen Kern von 9ˇμm Durchmesser, durch den die Lichtwellen gerade hindurchlaufen. Der Kerndurchmesser einer Singlemode-Faser ist gegenüber der Wellenlänge des Lichts so klein, dass sich nur eine Mode ausbreiten kann. Singlemode- Fasern sind in Herstellung und Verlegung am aufwendigsten und erfordern den Einsatz teurer Laser. Dafür eignen sie sich für hohen Durchsatz und die Überbrückung weiter Entfernungen bis über 50 km. Damit liegt der Einsatzbereich klar in den WAN-Verbindungen der Service-Provider. Multimode-Fasern besitzen einen größeren Kern, in dem sich viele Moden ausbreiten können. Man unterscheidet Multimode-Fasern mit Stufenprofil (MMF-S) und Gradientenprofil (MMF-G). Erstere haben einen Durchmesser von 200 μm. Durch sie kann man mehrere Lichtwellen gleichzeitig schicken. An den Wänden der Faser bricht sich das Licht hart. Dadurch verschlechtert sich das Ausgangssignal, sodass sich nur kurze Entfernungen überbrücken lassen. Stufenprofil-Fasern lassen sich einfach herstellen, aber ihre Bedeutung nimmt ab, und sie finden vor allem noch als Patchkabel Verwendung. Multimode-Fasern mit Gradientenprofil haben einen Durchmesser von 50 oder 62,5 μm. Die Wände der Faser reflektieren das Licht weich. Die Brechzahl des Kerns nimmt damit parabelförmig zum Mantel ab, wodurch sich die Laufzeit der Moden ausgleicht. Die Modendispersion ist aufgrund dieses Verfahrens wesentlich geringer als bei der Stufen indexfaser. Die Strahlen erreichen trotz unterschiedlicher Weglänge zum gleichen Zeitpunkt das andere Ende des Lichtwellenleiters, sodass sich das Ausgangssignal nur wenig verschlechtert. Wegen der erlaubten Längen von mehreren Kilometern findet man Gradientenprofil-Fasern besonders in der Etagenverkabelung, auf dem Campus und bei kurzen Entfernungen im WAN, aber auch im SAN. Wie die Kupferkabel teilt man die LWL-Fasern zur Kenntlichmachung der Leistungs parameter in Kategorien ein; bei Multimode-Fasern heißen sie OM1 bis OM4 und bei Singlemodefasern OS1 bis OS2 (aufsteigend nach Leis - tungs fähigkeit). Für Neuver - kabe lungen setzt man im Multi mode-bereich vorwiegend laseroptimiertes OM3- Kabel ein, weil es Geschwindigkeiten jenseits von 1ˇGBit/s unterstützt. Der Normungsprozess für OM4-Fasern befindet sich kurz vor dem Abschluss und soll eine zukunftssichere Verkabelung auf mittleren Entfernungen auch für noch höhere Geschwindigkeiten gewährleisten. Glas oder Plastik Statt Quarzglas als Kern für Lichtwellenleiter lassen sich Kunststoffe verwenden. Diese Kabel auch Plastic Optical Fibre oder Polymeroptische Faser (POF) genannt kommen eher im Automobilbau und in der Industrie zum Einsatz. Die Vorteile liegen insbesondere in den sehr dünnen und leichten Kabeln und elektromagnetischer Neutralität. Die Bedeutung von Kunststofffasern wird zunehmen, da sie sich einfacher verarbeiten (zum Beispiel schneiden) lassen und man günstige LEDs anstelle teurer Laser nutzen kann. Es gab sogar erste VI ix extra 5/2010

7 Versuche, die Kabelprobleme im Heimnetzwerk damit zu lösen, da sich POF-Kabel mit nur 1,5 bis 2 Millimeter Dicke auch hinter Scheuerleisten, unter Teppichen und sogar hinter der Tapete verlegen lassen. Beispielsweise bot die Telekom das Speedport Opto- LAN-Pack an, um bis zu 30 Meter mit einem extrem dünnen Kabel überbrücken zu können. Inzwischen haben aber das Stromnetz als Medium (Powerline Communication, PLC) und das WLAN im Heimbereich deutlich die Nase vorn. Eine ganz besondere Lösung zur flexiblen Zusammenführung der Welten von Kupfer und Glasfaser sind sogenannte Hybridkabel, wie sie etwa die Firma Draka anbietet (siehe Abbildung 5). Diese Cat6- oder Cat7-Kabel verfügen neben den vier Aderpaaren aus Kupfer (nach UTP- oder FTP-Standard) über eine weitere Kammer mit einem Lichtwellenleiter aus vier Fasern. Zum Auflegen auf ein Patchpanel oder eine Anschlussbox lässt er sich per Reißfaden vom Kupferkabel abtrennen. Diese Art Kabel wurde ursprünglich für den skandinavischen Markt entwickelt, wo die Verlegung von LWL bis in die Gebäude (Fibre to the Home, FTTH) am weitesten fortgeschritten ist. Mit Hybridkabeln lässt sich der Übergang von Kupfer zu Fibre bzw. das zeitliche Nebeneinander mit nur einem einzigen Kabel bewerkstelligen. Außerdem gestaltet das eine Neuverkabelung zukunftssicher, auch wenn gegenwärtig noch Kupferkabel im Einsatz sind. Alles hat seinen Platz Normen für die sogenannte strukturierte Verkabelung sehen eine hierarchische Anordnung mit sternförmiger Verkabelung und definierten Übergabepunkten zwischen den einzelnen Ebenen vor. Sie unterscheiden drei Bereiche: den Primär- oder Campusbereich für die Verbindung zwischen Gebäuden eines Standortes, den Sekundär-, Vertikal- oder Steigbereich für die Verbindung der einzelnen Etagen eines Gebäudes und den Tertiär- oder Horizontalbereich für die Verkabelung auf den Etagen und den Anschluss der Endgeräte. Im Campusbereich dominiert wegen der großen Übertragungsstrecken und des steigenden Datenaufkommens fast ausschließlich Outdoor-Glasfaser (siehe Abbildungˇ6). Es sorgt zudem für eine galvanische Trennung der Inhouse-Verkabelungen. Entfernungen von einigen Hundert Metern bis zu einigen Kilometern sprechen für Multimode-Fasern in der zukunftssicheren Variante OM3, Entfernungen von mehr als 2ˇkm für Singlemode-Fasern. Die Zahl der verlegten Fasern sollte künftige Netzanforderungen mit abdecken; oder es sollten Leerrohre zum Nachziehen weiterer Kabel vorhanden sein. Im Sekundärbereich verwendet man für den gebäude - internen Backbone, der die zentralen Gebäudeverteiler mit den Etagenverteilern verbindet, überwiegend Multimode-Fasern, in kleineren Gebäuden und bei Entfernungen von weniger als 100 Metern aber auch Kupferkabel, das in jedem Fall mindestens Kategorie 6a entsprechen und geschirmt sein sollte. Glasfaser im Steigbereich benötigt weniger Platz in den Kabelschächten und wird durch in der Regel parallel geführte Stromleitungen nicht beeinflusst. Die Etagenverkabelung hingegen gehört ganz klar dem Kupfer. Zwar hat es nicht an Ideen gefehlt, die im LAN mit neu entwickelten LWL-Architekturen sowohl das Kupferkabel als auch den Ethernet-Standard ablösen wollten. Doch wer erinnert sich heute noch an FDDI (Fibre Distributed Data Interface), das vor 20 Jahren mit einer redundanten Ringarchitektur auf Glasfaserbasis, einem deterministischen Zugriffsverfahren und 100 MBit/s die Zukunft im LAN bestimmen sollte? Mit der Verfügbarkeit von Fast Ethernet war FDDI ebenso schnell obsolet wie die anderen 100-Megabit-Konkurrenten (etwa VG AnyLan von HP). Friedliche Koexistenz Eine zunehmend genutzte Erweiterung von Twisted-Pair- Hersteller 3M ADC Krone Allnet ASSMANN Belden Bel Fuse BKS Black Box Brand-Rex Brugg Kabel Commscope Corning Cable Systems Dätwyler Diamond DieMount Draka E&E Kabeltechnik eku Kabel & Systeme Euromicron GfK HELUKABEL Hitachi Huber+Suhner Leoni Nexans Panduit Prysmian Reichle & De-Massari RubyTech Siemon TDE Telegärtner TKM Tyco Electronics Weidmüller Ethernet ist die Stromversorgung der Endgeräte über die Datenkabel, genannt PoE (Power over Ethernet). Sie bietet sich insbesondere für IP- Telefone und Access Points an, soweit diese mit 12,96 W auskommen. Damit wird nicht nur ein Stromkabel am Telefon überflüssig, sondern auch der Betrieb bei Stromausfall ermöglicht. Ein mit Notstrom versorgter PoE-Switch gewährleistet die Kommunikation auch nach einem Stromausfall im ANBIETER VON NETZWERKKABELN UND VERKABELUNGSSYSTEMEN Website Die Übersicht erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. ix extra 5/2010 VII

8 Gebäude. Das können LWLs nicht leisten. In den Rechenzentren findet man meist die neuesten Kommunikations- und Verkabelungsstandards. Mit Doppel - böden oder Kabelführungen an der Decke sowie kurzen Entfernungen zwischen zwei Knoten verfügen Rechenzentren zudem über die flexibelste Infrastruktur. Die Verkabelung kann auch schon mal ad hoc erfolgen. Kupfer und Glasfaser sind hierbei zu annähernd gleichen Teilen vertreten. Die Analysten der Dell Oro Group erwarten einen Anteil von 42 Prozent Kupfer an den installierten 10-Gigabit- Ports für 2010 allerdings mit steigender Tendenz. Bei Umfragen zur Ausbauplanung gaben 75 Prozent der Verantwortlichen an, Kupfer für künftige 10GE-Links einsetzen zu wollen etwa gleichmäßig verteilt auf STP-Verkabelungen nach Cat6, Cat6a und Cat7. In der Standardisierung sind insgesamt zehn Verkabelungsarten für 10-Gigabit- Ethernet vorgesehen: acht für Glasfaser und zwei für Kupfer. Doch erst mit der Fertigstellung der letzten 10GBASE-T- Spezifikation rückt 10GE für viele in greifbare Nähe. Es ist gegenüber den optischen Standards mechanisch unempfindlicher und günstiger in Anschaffung und Betrieb entsprechend der Vorgabe bei der Entwicklung, dass eine Verzehnfachung der Performance von 1 auf 10 GBit/s zu nicht mehr als einer Verdreifachung bei den Gesamtkosten führen darf. Nicht zuletzt lassen sich 10GE-Switches mit RJ45-Ports flexibler beschalten, da sie abwärtskompatibel zu GE und Fast Ethernet sind. Stromkosten im Blick Allerdings spielt auch der Energieverbrauch eine Rolle bei der Auswahl, da die Stromkosten einen signifikanten Teil der Betriebskosten bilden. Hier hat Glasfaser eindeutig die Nase vorn, während Kupfer durch Stromsparfunktionen wie Energy Efficient Ethernet nach 802.3az nachzieht. Es kann die Geschwindigkeit herunterregeln oder den Port in einen Stromsparmodus versetzen. Auch wenn Cat6 und Co. noch für ungeschirmte Kabel (UTP) spezifiziert sind, ist doch dringend davon abzuraten besonders in Rechenzentren. UTP-Kabel sind anfällig für Übersprechen. In überfüllten Doppelböden führt dies zu schwer beherrschbaren Abhängigkeiten, vor denen auch Messungen nicht bewahren können, da zusätzliche Kabel zu neuen Beeinflussungen führen. Für 10GBASE-T im Rechenzentrum sollten daher geschirmte Kabel Pflicht sein. Je mehr Kabel in einem Rechenzentrum liegen, desto mehr spielen Gewicht und Platzbedarf der Kabel eine Rolle. Auch hier sind Glasfasern im Vorteil zumal manch neueres RZ-Gebäude ausschließlich für Glasfaser zwischen den Switches ausgelegt ist. Einige Hersteller bieten deshalb spezielle Kabel mit reduziertem Querschnitt an, etwa Drakas seine UC-Future- Kabel. Sie sollen nicht nur Platz in Doppelböden und Kabelkanälen schaffen, sondern auch die Luftzirkulation für die Kühlung verbessern, die meist aber schon ausgelagert ist. Zudem unterliegen diese Spezialkabel in der Regel Einschränkungen in der Reichweite. Als Motivation für das Legen neuer Glasfaserkabel nennen Planer am häufigsten die Vorbereitung auf künftige 40- und 100-Gigabit-Standards. Im Rechenzentrum setzt man vorwiegend 10GBASE-SR ein, da dies die kostengünstigste Lösung für kurze Strecken ist. Zwar befindet sich 100-Gigabit-Ethernet noch im Normungsprozess, aber die von der IEEE verabschiedeten Ziele ermöglichen bereits eine vorausschauende Verkabelung. So ist geplant, 100 bis 200 Meter die typischen Entfernungen im Rechenzentrum mit Multimode- OM3-Fasern zu überbrücken; OM1- und OM2-Fasern entfallen. Für Singlemode-Fasern sind maximal 10 und 40 Kilometer vorgesehen. Kupferkabel wird es nur noch ohne RJ45- Stecker und für wenige 10 Meter Reichweite geben. Fazit In ix extra 6/2010 Embedded Systems Displays: Stand der Technik Displays zeigen die Informationen an, die die Nutzer von Embedded-Systemen brauchen. Bauformen und eingesetzte Techniken variieren je nach Einsatzgebiet im Auto, in der Industrie oder der Medizin und reichen von robusten Kontrollbildschirmen über hauchdünne Displays bis hin zu Projektionen in Win d- DIE WEITEREN IX EXTRAS: schutzscheiben. ix extra erläutert die wichtigsten Display- Techniken, darunter LCD, LED, Mini-Beamer und elektronisches Papier, und stellt sie in den Kontext ihrer Anwendungsgebiete. Großes Potenzial wird etwa der OLED-Technik (Organic Light Emitting Diode) prognostiziert, die neue Einsatzfelder für elektronische Anzeigen und Embedded-Displays erschließen soll. Eine Marktübersicht stellt die wichtigsten Anbieter vor. Ein zweiter Artikel über die Welt der Touch- und Multitouch-Screens rundet das ix extra ab. Erscheinungstermin: 20. Mai 2010 Ausgabe Thema Erscheinungstermin 7/10 Security Endpoint-Sicherheit /10 Storage SAN wie sicher sind die neuen Ethernet-Techniken? /10 Networking Virtual Private Networks Im LAN dominiert bedingt durch die Anschlüsse der Endgeräte weiter Kupfer. Im WAN hingegen führt kein Weg an Glasfaser vorbei, da die Kapazitätsanforderungen über große Entfernungen immer weiter steigen. Im Rechenzentrum haben beide Techniken nebeneinander Bestand, weil dort ganz unterschiedliche Anforderungen nebeneinander existieren. Lediglich auf der letzten Meile ist Lichtwellenleiter auf Kosten von Kupfer langfristig auf dem Vormarsch, da die mit Fibre angebundenen Vermittlungsstellen immer näher an den Endkunden heranrücken und so die Voraussetzungen schaffen, zukünftig immer mehr Gebäude direkt an Glasfaser anzuschließen. (sun) Uwe Schulze ist Fachautor in Berlin. VIII ix extra 5/2010