3. Kapitel Strukturierte Verkabelung

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1 3. Kapitel Strukturierte Verkabelung Gütter/Rechnernetzpraxis 1

2 Verkabelungstopologien vollvermaschtes Netz jeder Rechner hat eine Verbindung zu jedem anderen Rechner Leitungsanzahl: n * (n-1)/2 nur in kleineren Netzen möglich teilvermaschtes Netz reduzierte Verbindungsanzahl einige Rechner können nur noch über Vermittlungseinrichtungen erreicht werden beliebig skalierbar Vermittlung kann zu Engpässen führen Gütter/Rechnernetzpraxis 2

3 Einfache Verkabelungstopologien Bus meist passive Signalausbreitung Ring Aktive, gerichtete Signalausbreitung Signalvermittler erforderlich meist aktive Vermittler erforderlich Stern Baum Gütter/Rechnernetzpraxis 3

4 Bedarfsverkabelung üblich bis ca Netzwerktechnologie erfordert spezifische Verkabelung Ethernet 10Base5, 10Base2, Koaxverkabelung, busförmige Topologie Ethernet 10Base-T, TP-Kabel, baumförmige Topologie Token Ring, TP-Kabel, Ringtopologie FDDI, Lichtwellenleiter, Ringtopologie Standorte der Arbeitsstationen und Server bestimmen Kabelführung Gütter/Rechnernetzpraxis 4

5 Bedarfsverkabelung für IEEE Ethernet 10Base5 Standardtechnologie von Anfang der 80-er bis Anfang der 90-er Jahre ein dickes (1 cm), starres (Biegeradius 25 cm) Koaxialkabel RG8 wurde durch ein Gebäude geführt Transceiver bzw. MAU (Media Access Unit) für Medienzugriff (mit Dorn an Koaxkabel geklemmt, Anschluß während des Netzbetriebes möglich) Stichleitung, max. 50 m, verbindet MAU mit dem Rechner Arbeitsstationen (Clientrechner) Dedizierte Server Rechner mit Netzkarte Flexibles Kabel max. 50 m MAU MAU min. 2,5 m MAU Koaxkabel RG8 Impedanz 50 Ohm, Länge max. 500 m, Dämpfung max. 8,5 db Abschlußwiderstand Abschlußwiderstand Gütter/Rechnernetzpraxis 5

6 Kabelsegmente bei Ethernet 10Base5 Maximal 500 m pro "Segment", 5 Segmente möglich hohe Gesamtlänge Kopplung durch Signalverstärker (Repeater) unzuverlässig wegen der vielen Verbindungsstellen, Totalausfall des Netzes bereits bei einem Kontaktproblem Schlecht administrierbar, nicht skalierbar (shared medium) PDV (Path Delay Value) Repeater Max. Summe der Signalverzögerungen (Laufzeit plus Verzögerung in Repeatern) auf 512 Bitzeiten festgelegt! Regel (Path Delay Value) max. 5 Segmente max. 4 Repeater max. 3 Segmente mit Endgeräten Gütter/Rechnernetzpraxis 6

7 Bedarfsverkabelung für Ethernet 10Base2 Standardtechnologie Anfang bis Mitte der 90-er Jahre dünneres Koaxialkabel, ebenfalls max. 5 Segmente kein Transceiver, Direktanschluß der Rechner über T-Stücke einfacher zu verlegen, sehr fehleranfällig Arbeitsstationen (Clientrechner) Dedizierte Server Abschlußwiderstand 50 Ohm T-Stück Koaxkabel RG58, Durchmesser 5 mm, Biegeradius 8 cm Impedanz 50 Ohm, Länge max. 185 m, Dämpfung max. 8,5 db Abschlußwiderstand 50 Ohm Gütter/Rechnernetzpraxis 7

8 Bedarfsverkabelung für Ethernet 10Base-T TP-Kabel, gut verlegbar Stern- bzw. Baumtopologie, mehr Kabelaufwand zentraler Signalverstärker (Hub) gut administrierbar (da nur 2-Punktverbindungen Fehler schnell eingrenzbar) v HUB Gütter/Rechnernetzpraxis 8

9 Bedarfsverkabelung für Ethernet 10Base-F LWL-Kabel höhere Bandbreite, geringere Dämpfung, größere Reichweite galvanische Trennung nicht anfällig gegen elektromagnetische Störungen Einsatz vor allem bei Überwindung größerer Strecken (bis 2000 m) v Bedarfsverkabelung für Ethernet Mischformen verschiedene Netzkabeltypen verschiedene Topologien schwierige Zusammenarbeit mit anderen Netztechnologien Probleme noch größer bei 100 Mbit/s Fast Ethernet Netzwerken z.tl. In zeitlicher Koexistenz mit alten Ethernet-Abschnitten Gütter/Rechnernetzpraxis 9

10 Bedarfsverkabelung für IEEE Token Ring TP-Kabel, aber auch LWL Ringstruktur Ringförmige Verkabelung bringt Probleme bei Fehlersuche Gütter/Rechnernetzpraxis 10

11 Bedarfsverkabelung für IEEE Token Ring logischer Ring Sterntopologie mit TP-Kabeln nur eine zentraler Ringvermittler preiswerter, bessere Fehleradministration Hub Hub Bei Rechnerausfall Einfache Überbrückung des fehlerhaften Ringsegmentes Gütter/Rechnernetzpraxis 11

12 Bedarfsverkabelung für FDDI - Fiber Distributed Data Interface Token Ring auf Lichtwellenleiter-Basis mit 100 Mbit/s "Backbone" zur Netzintegration Anfang der 90-er Jahre Doppelringstruktur, fehlertolerant; Max Stationen über max. 200 km; "Backbone" zur Netzintegration Gegenring normalerweise redundant Bei Beschädigung wird Ring aufgetrennt und Gegenring genutzt Gütter/Rechnernetzpraxis 12

13 Bedarfsverkabelung für FDDI Klasse A Primärring Sekundärring Klasse A Kabel- Konzentrator Klasse B Klasse B Klasse B Rekonfiguration möglich in Stationen der Klasse A und im Kabelkonzentrator Gütter/Rechnernetzpraxis 13

14 Bedarfsverkabelung: Fazit Hohe Infrastrukturkosten, da ca. aller 5 Jahre Erneuerung/Ergänzung der Verkabelung Kabelkosten Stecker Konfektionierungsarbeiten! Baumaßnahmen! Kosten durch Netzausfall bei Baumaßnahmen Netzanlauf nach Rekonstruktion Gütter/Rechnernetzpraxis 14

15 Strukturierte Verkabelung Verkabelung wird als Infrastruktur geplant, wie beim Stromnetz, Wasserrohrnetz, Gebäudeautomatisierungsnetz, Zeithorizont 10 bis 20 Jahre (langfristig geringere Infrastrukturkosten) Netztechnik muß sich an die Verkabelung anpassen Erneuerung von Arbeitsstationen, Server und Vermittlungstechnik unabhängig von Verkabelung Erneuerungszyklus mittelfristig, z.b. 2-3 Jahre) Anwendungsunabhängigkeit, einfaches Management, Fehlerkontrolle, Zukunftssicherheit Netzerweiterungen müssen möglich sein (Skalierbarkeit) Hierarchische Baumstruktur Gütter/Rechnernetzpraxis 15

16 Strukturierte Verkabelung - Standards US-Normen ANSI (American National Standard Institute) EIA (Electronics Industries Association) TIA (Telecommunication Industry Association) 1991 EIA/TIA 568 Commercial Building Telecommunications Wiring Standard ISO (International Organization for Standardization) IEC (International Electronic and Electrotechnical Commision) CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) DIN (Deutsches Institut für Normung) 1995 ISO/IEC General Cabling for Costumer Premises EN General Cabling Systems Gütter/Rechnernetzpraxis 16

17 DIN EN Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme DIN-Arbeitsgruppen DKE/GUK Informationstechnische Verkabelung von Gebäudekomplexen DKE/UK Symmetrische Kabel und Leitungen, Drähte DKE/K 712 Sicherheit von Einrichtungen der Informationstechnik viele Detail-Standards Dokumentation relativ teuer, Bestellung meist über Beuth-Verlag Phasen und Spezifikationen der Verkabelung EN EN EN EN EN Gebäudemaßnahmen: Erdung, Potentialausgleich, Planung der strukturierten Verkabelung Spezifikation/Qualitätssicherung Installation in Gebäuden Installation im Freien Gütter/Rechnernetzpraxis 17

18 EMV Elektromagnetische Verträglichkeit Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG) vom regelt Begrenzung der "Störaussendung" und Mindest-"Störfestigkeit" von Geräten Nachweis der EMV ist Pflicht (Konformitätserklärung) CE-Zeichen (frz. Conformité Européenne) DIN-Arbeitsgruppen DKE/UK DKE/UK EMV von Einrichtungen der Informationsverarbeitungsund Telekommunikationstechnik Hochfrequente Störgrößen Normen EN EN 5082 Grenzwerte und Meßverfahren für Funkstörungen von informationstechnischen Einrichtungen Fachgrundnorm Störfestigkeit Gütter/Rechnernetzpraxis 18

19 Strukturierte Verkabelung Topologievorschriften, Längenrestriktionen, Kabeltypen, Primärverkabelung zwischen einem Standortverteiler SV und den verschiedenen Gebäudeverteilern GV Anforderungen Trassenführung mit Redundanz für Notfälle Potentialtrennung zwischen Gebäuden elektrische Störungsfestigkeit, Erweiterbarkeit, Abhörsicherheit Integrationsmöglichkeit für Subnetze beliebiger Technologie hohe Übertragungsraten ( Lichtwellenleiter) SV GV GV GV Gütter/Rechnernetzpraxis 19

20 Strukturierte Verkabelung Sekundärverkabelung für den Anschluß der einzelnen Etagenverteiler EV an die Gebäudeverteiler Tertiärverkabelung von den Etagenverteilern zu den Computeranschlüssen TA. Sekundär-V.: Tertiär-V: LWL oder TP TP-Kabel EV TA 2 kupferbasierte Informationswege Telefon Datenübertragung. GV TP-Kabel-Qualität LAN-tauglich ab Kategorie 5 bzw. Klasse D Gütter/Rechnernetzpraxis 20

21 Strukturierte Verkabelung Gelände-Backbone max. 1500m Lichtwellenleiter Gebäude-Backbone max. 500m LWL bzw. STP SV GV GV GV EV EV EV EV EV EV Etagenverkabelung max. 90m UTP Cat 5 TA TA TA Gütter/Rechnernetzpraxis 21

22 Übertragungsmedien Gütter/Rechnernetzpraxis 22

23 verdrillte Kupferleitungen (Twisted Pair) Kabel relativ preiswert, leichte Montage In der Regel Kabel 8-adrig, Cu-Adern ca. 1mm Paarweise Verdrillung verringert Induktionspannungen durch Fremdeinflüsse unterschiedliche Schirmung RJ-45-Stecker (Registered Jack) Qualitätskategorien nach Normen EN50173 bzw EIA/TIA 568 (für aktuelle Installationen mindestens Kategorie 5 einsetzen) Gütter/Rechnernetzpraxis 23

24 TP Kabelkategorien/Eigenschaften Kategorie EIA/TIA 568 Anwendung Übertragungsrate Grenzfrequenz Zulässige Dämpfung bei Grenzfrequenz 3 Telefon/LAN 10 Mbit/s 16 MHz 13,1 db/100m 4 20 Mbit/s 20 MHz 10,2 db/100m 5 FastEthernet 100 Mbit/s 100 MHz 22 db/100m 6 Gigabit-Eth. 1 Gbit/s 200 MHz 23 db/100m 7? 600 MHz 50 db/100m Klasse EN Anwendung Übertragungsrate Grenzfrequenz Zulässige Dämpfung bei Grenzfrequenz D FastEthernet 100 Mbit/s 100 MHz 24 db/100m Gütter/Rechnernetzpraxis 24

25 Zertifikat: Cat 5 - Kontrolleigenschaften Zitat: Wiremap Leitungswellenwiderstand Dämpfung Länge DC-Widerstand NEXT FEXT ELFEXT ACR powersum NEXT powersum ELFEXT powersum ACR Return Loss NVP Propagation Delay Delay Skew Kontrolle der korrekten Verdrahtung Leitungswellenwiderstand des Kabels Verringerung der Amplitude Länge der Übertragungsstrecke Ohmscher Widerstand (near end crosstalk) Nahübersprechen (far end crosstalk) Fernübersprechen (equal level far end crosstalk) Verhältnis des übersprechenden Ausgangspegels zum eigentlichen Ausgangspegel (Attenuation To Crosstalk Ratio) Dämpfung-Übersprech-Verhältnis Leistungssumme des Nahübersprechens Leistungssumme der elektromagnetische Koppelung am entfernten Kabelende Leistungssumme des Dämpfung-Übersprech-Verhältnis Rückflussdämpfung (nominal velocity of propagation) verzögerte Signallaufzeit gegenüber der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum Signallaufzeit Signallaufzeitunterschied auf verschiedenen Aderpaaren Gütter/Rechnernetzpraxis 25

26 verdrillte Kupferleitungen (Twisted Pair) UTP (Unshielded Twisted Pair) Adernpaare ohne Schirmung, bis 100 MHz FTP (Foiled Twisted Pair) Adernpaare in Metallfolie, bis 625 MHz auch U/FTP S/UTP (Screened unshielded TP) wie UTP plus Gesamtschirmung auch F/UTP (Folie) bzw. SF/UTP (Geflecht) S/FTP (Screened foiled TP) wie FTP plus Gesamtschirmung auch F/FTP (Folie) bzw. SF/FTP (Geflecht) Gütter/Rechnernetzpraxis 26

27 RJ-45 Stecker- und Buchsenbelegung In Gebäuden verlegte Leitungen sollten generell auf beiden Seiten eine Anschlußdose besitzen. Arbeitsplatz: Datenanschlußdose Etagenverteilerraum: Buchse im Patchfeld. EIA/TIA 568 A EIA/TIA 568 B 1 Weiß-Grün 1 Weiß-Orange 2 Grün 2 Orange 3 Weiß-Orange 3 Weiß-Grün 4 Blau 4 Blau 5 Weiß-Blau 5 Weiß-Blau 6 Orange 6 Grün Weiß-Braun 7 Weiß-Braun 8 Braun 8 Braun Flexible Kabel sollten stets auf beiden Seiten mit Steckern versehen werden. Die B-Kodierung dominiert. sog. Cross-over-Kabel haben auf der einen Seite eine A- und auf der anderen Seite eine B-Kodierung. Gütter/Rechnernetzpraxis 27

28 Stecker/Buchsen für Kategorie-7-Kabel RJ-45 Standard, 8 Pin max. bis Cat 6A bis 500 MHz ungeeignet für Cat7. Nexans GG45 Abwärtskompatibel zu RJ Pin bis 1000 MHz geeignet für Cat 7 Siemon TERA Unkompatibel zu RJ-45, 2, 4, oder 8 Pin bis 1,2 GHz Geeignet für Cat 7 Gütter/Rechnernetzpraxis 28

29 Eigenschaften: 1. 2 isolierte verdrillte Leitungspaarkabeln 2. speziell für Telekommunikation und Sprache 3. platzsparend (für den Gebrauch in 4-Paarkabeln) 4. Isolationsmaterial: PVC 5. Kabeldurchmesser: 24 AWG (0.511 mm) 6. Farbcode: weiß-blau/blau 7. Gewicht [kg/305m]: Max. Spannung: 125 V 9. Max. Strom: 1.5 A 10. Charakteristische Impedanz = 100 ± 15 Ohm 11. Min. NEXT bei 100 m und 100MHz = 32 db 12. Max. Dämpfung, db/100 m bei 100MHz = 22 db 13. Temperaturbereich von -20 bis C 14. Isolationswiderstand: >200 MΩ Pair Cross Wire - 305m Reel 26.B017 (Molex) Gütter/Rechnernetzpraxis 29

30 UTP, PVC, 4 pair, Cat-5, 305 m PB (Molex) Eigenschaften 1. kompatibel zu EIA/TIA 568A and ISO/IEC speziell für horizontale Verkabelung und Backbone 3. schmaler Außendurchmesser 4. Charakteristische Impedanz = 100 ± 15 Ohm 5. Min. NEXT bei 100 m und 100MHz = 32 db 6. Max. Dämpfung, db/100 m bei 100MHz = 22 db 7. Temperaturbereich von -20 bis C Paar 1: weiss-blau/blau Paar 2: weiss-orange/orange Paar 3: weiss-grün/grün Paar 4: weiss-braun/braun Gütter/Rechnernetzpraxis 30

31 UTP Cable Riser, 100-pair MS.B0130 (Molex) Eigenschaften 1. kompatibel zu EIA/TIA 568A and ISO/IEC x 25 Paar-Elemente 3. FR-PVC-Mantel (feuerfestes PVC) 4. kompatibel mit EIA/TIA 568A und ISO/IEC speziell für Sprache und Backbone 6. Min. NEXT bei 100 m und 16 MHz = 23 db 7. Charakteristische Impedanz = 100±25 Ohm 8. Max. Dämpfung, db/100 m bei 16 MHz = Temperaturbereich = -20 to C Gütter/Rechnernetzpraxis 31

32 FTP, LSZH, 4 pair, Cat-5.305m 39A-504-AA (Molex) Eigenschaften 1. LSZH-Mantel (Low Smoke Zero Halogen) 2. kompatibel mit EIA/TIA 568A und ISO/IEC Speziell für horizontale Verkabelung and Backbone 4. Schmaler Außendurchmesser 5. Min. NEXT bei 100 m Kabel und 100 MHz = 32 db 6. Charakteristische Impedanz = 100 ± 15 Ohm 7. Max. Dämpfung, db/100 m = Temperaturbereich = -20 to C Paar 1: weiss-blau/blau Paar 2: weiss-orange/orange Paar 3: weiss-grün/grün Paar 4: weiss-braun/braun Gütter/Rechnernetzpraxis 32

33 S/UTP Gütter/Rechnernetzpraxis 33

34 S/FTP PVC Cable 600 MHz 4-pair, 305 m 39A-504-SM Eigenschaften kompatibel mit DIN (600 MHz) speziell für horizontale Verkabelung und Backbone FR-PVC- Mantel (feuerfestes PVC), grau (RAL 7046) jedes Paar individuell mit Aluminium/Polyester Folie abgeschirmt Durchmesser des Leiters 23 AWG (0.58 mm) garantiert EMV -Schutz (360 Grad Abschirmung) Charakteristische Impedanz 100 ± 15 Ohm Maximale Dämpfung db/100 m Mechanische Charakteristiken bei 600 MHz 100 W Pair-Pair NEXT 600MHz = 98 db/100m Temperaturbereich = -20 to C Gütter/Rechnernetzpraxis 34

35 RJ45 Shielded Modular Plug Kit MX (Molex) Eigenschaften 1. Entspricht Cat5 - Anforderungen Abschirmung 3. Draht: 1.02 mm ± 0.1 mm 4. Plastteile (Schutzstecker) zugehörig Gütter/Rechnernetzpraxis 35

36 Euromod 1xRJ45, M1 Straight, 568B, UTP, PoweCat, White 17.1B.011.A0042 (Molex) Eigenschaften 1. Euromod-Wallplates und Bezels kompatibel 2. enthält RJLP RJ45-Connector geschlossen 3. PowerSum kompatibel 4. geeignet für High Speed Data Transmission (Gigabit Ethernet, 622 Mbps ATM) 5. Platzsparende kleine Module Gütter/Rechnernetzpraxis 36

37 Lichtwellenleiter Eigenschaften hohe Übertragungsraten sehr hohe Reichweiten Hohe Abhörsicherheit keine Beeinflussung durch äußere elektrische oder elektromagnetische Störfelder kein Nebensprechen Erdung Potentialausgleich, Abschirmung nicht nötig, Überspannungsschutz, keine Explosionsgefahr keine Möglichkeit der Gerätestromversorgung über LWL empfindlich gegenüber mechanischer Belastung, Gefahr Faserbruch nicht einfach zu verlegen, Zuglasten, Biegeradius hoher Konfektionierungsaufwand (Installation durch Spezialfirmen) Schwachstelle Steckertechnik (Verschmutzung, Justage), Dämpfung durch Spleiße hohe Kosten für Geräte- und Messtechnik Gütter/Rechnernetzpraxis 37

38 Lichtwellenleiter BLP Bandbreitenlängenprodukt Max. Größe der Impulsfrequenz bei 1 km Kabellänge Gemessen in [MHz*km] z.b.: BLP = 1000 MHz*km Länge 1km max. Impulsfrequenz 1000MHz Länge 2 km max. Impulsfrequenz 500 MHz Einteilung in Klassen Zitat: KSI Kontakt-Systeme Inter GmbH Max. zulässige Dämpfung auf der Übertragungsstrecke Klasse Multimode Monomode 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm OF-300 2,55 db 1,95 db 1,8 db 1,8 db OF-500 3,25 db 2,25 db 2,0 db 2,0 db OF ,50 db 4,50 db 3,5 db 3,5 db Gütter/Rechnernetzpraxis 38

39 Lichtwellenleiter Fasertypen Optical Multimode Optical Singlemode OM1 OM3e OS1 Zitat: KSI Kontakt-Systeme Inter GmbH OM1 OM1e OM2 OM2e OM3 OM3e OS1 100BASE-SX OF BASE-FX OF BASE-SX - OF BASE-LX OF500 OF2000 OF500 OF GBASE-SR - OF300 OF500 10GBASE-LX4 OF300 OF500 OF300 10GBASE-LR 10GBASE-LW 10GBASE-ER - 10GBASE-EW OF2000 Gütter/Rechnernetzpraxis 39

40 Gütter/Rechnernetzpraxis 40

41 6/12/24 Fibre Indoor Cable MM 62,5/125, Tight Buffer C (Molex) Eigenschaften LSZH- (Low Smoke Zero Halogen) Mantel ist UV-stabilisiert Außendurchmesser, wasserdicht, UVresistent, feuerfest Kabel besteht aus 6, 12 oder 24 straffen (900 mm) Fasern, verbaut in einer Konstruktion mit Aramid- Garn und einem gemeinsamen LSZH Mantel Geeignet als Backbone in LANs An Zäunen oder Wänden Temperaturbereich = -40 bis C Entspricht den Standard- Bedingungen für LWL Gütter/Rechnernetzpraxis 41

42 Steckertypen für LWL ST-Stecker SC-Stecker SC-Duplex-Stecker Gütter/Rechnernetzpraxis 42

43 Eigenschaften 1. Wall Mount Enclosure made of 1.5 mm cold rolling steel sheet 2. speziell für 6-Pak Plattes Einrichtungen 3. 6, 12, 18 und 24 SC oder ST Adapters Kapazität 4. Vordere Tür mit Schloss 5. Fibre management rings, Kabelbefestiger und Patch cord organiser block included 6. speziell maintain proper bend radius of optical fibre 7. Additionally there is an optional clear patch cord protection shield 8. Two Li-24s, used in tandem provide a perfect transition point from outdoor cable to indoor cable Fibre Wall System LI24 Box 15.B016G Gütter/Rechnernetzpraxis 43

44 Gütter/Rechnernetzpraxis 44

45 Eignung von Medien UTP, FTP, S/UTP,S/FTP Medium Primärverkabelung Sekundärverkabelung Tertiärverkabelung UTP + STP + Thin Koaxialkabel ((+)) Thick Koaxialkabel ((+)) LWL + + Gütter/Rechnernetzpraxis 45

46 Hersteller für Komponenten der strukturierten Verkabelung Lucent Technologies Hauptteil des Weltmarktes АМР В1СС Вгаnd-Rех Siemens Аlсаtеl МОD-ТАР Uniphase Molex (USA, Niederlande) Gütter/Rechnernetzpraxis 46