Universelle Verkabelungssysteme

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1 BBS Wilhelmshaven Friedenstraße Universelle Verkabelungssysteme Grundlagen und Begriffe Jörg Harms

2 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 1 von 34 1 Überblick Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme Physikalische und logische Topologie Normen Zusammenhang der EN mit anderen Verkabelungsnormen Anwendungsbereich der DIN EN Konformität Struktur der anwendungsneutralen Kommunikationsanlage Größte Kabellängen Hierarchische Struktur Teilsystem der Primärverkabelung Teilsystem der Sekundärverkabelung Teilsystem der Tertiärverkabelung Planungsziele Anordnung funktionaler Elemente Gebäudeverteiler und Etagenverteiler zusammengefasst Verkabelungs- und Übertragungsstrecke Übertragungsstrecke bei symmetrischer Verkabelung mit Durchverbindung Verkabelungsstrecke -- Tertiärverkabelung Dimensionierung und Konfiguration Übertragungsstreckenlängen Informationstechnischer Anschluss Steckgesichter am TA TP-Steckgesichter LWL-Steckgesichter Übertragungsstreckenklassen für symmetrische Verkabelung Klassen und Kategorien Auswahl der Komponenten Übertragungsfrequenzen Schwerpunktfrequenzen bei Ethernet Leitungscodes Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken Dämpfung Nahnebensprechdämpfung (NEXT) Dämpfungsgrenzwerte für eine Verkabelungstrecke Dämpfungsgrenzwerte für eine Übertragungsstrecke Nahnebensprechdämpfung für eine Übertragungsstrecke ACR-Grenzwerte für eine Übertragungsstrecke... 24

3 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 2 von ACR- und NEXT-Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse E A ACR- und NEXT-Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse F A EMV und Erdung Schirmung Installation Trennabstände und Trennklasse Mindesttrennabstände Faktor für die Stromversorgungsverkabelung Beispiel Fazit Erdung Übertragungsstrecken mit LWL-Verkabelung Dämpfungsgrenzwerte von LWL-Übertrgungsstrecken Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von LWL Systemverwaltung Literatur Universelle Verkabelung Grundlagen und Begriffe V2.6, V2.0, V2.1, V2.2, V2.3, V2.4, V2.5, V2.6,

4 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 3 von 34 1 Überblick Inhalt Anwendungsneutrale Verkabelung Normen Konformität Struktur der Verkabelung Primär-, Sekundär- und Tertiärverkabelung Planungsziele Anordnung funktioneller Elemente Verkabelungs- vs. Übertragungsstrecke Informationstechnischer Anschluss Übertragungsstreckenklassen und Kategorien Auswahl der Komponenten Schwerpunktfrequenzen und Leitungscodes Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken Schirmung LWL-Übertragungsstrecken Systemverwaltung Literatur Jörg Harms 2 2 Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme (1) Anforderungen Verkabelungssystem darf nicht an die jeweilige Netzwerktechnologie (z. B. Token Ring, Ethernet, TK (Analog, ISDN), ATM) gebunden sein Es muss ausbaufähig, dienstneutral und universell einsetzbar sein und es muss zukunftssicher sein Einführung von strukturiert verkabelten Netzwerken mit dienstneutraler Infrastruktur: Die Art der Kabel und die verwendete Struktur garantieren Nutzung mit allen derzeit und in absehbarer Zeit verfügbaren Diensten und Protokollen. Stern als physikalische Topologie Jörg Harms 3 Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme (2) Der Arbeitsplatzbereich wird mit einheitlichen Anschlussdosen ausgerüstet. Die Zuordnung von Diensten zu den einzelnen Anschlüssen am Arbeitsplatz findet dann durch einfaches Umstecken der Geräteverbindungsschnur auf das entsprechende Anwendungsspezifische Gerät (ASG, wie z. B. Ethernet-Switch oder TK-Anlage), in den Etagenverteilern () statt. Mit Hilfe der Anwendungsspezifischen Geräte im Verteiler können beliebige logische Netztopologien wie Bus, Stern und Ring realisiert werden Jörg Harms 4

5 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 4 von Physikalische und logische Topologie Physikalische und logische Topologie Eine Topologie definiert die Anordnung von Knoten, Kabeln und Verbindungsgeräten im Netz. Je nach Sichtweise unterscheidet man: Physikalische (Verkabelungs-) Topologie Sie beschreibt die physikalische Struktur des Netzes also die Art der Leitungsführung. Die Frage ist: Wie sieht die Verkabelung aus? Logische Topologie Beschreibt den logischen Weg der Signale beim Passieren der Netzwerkgeräte Jörg Harms Normen Normen für anwendungsneutrale Verkabelungssysteme International: ISO/IEC Europa: EN Amerika: EIA/TIA-568, Jörg Harms 6 Wichtige Normen für anwendungsneutrale Verkabelungssysteme sind: International die ISO/IEC In Europa die EN und in Amerika die EIA/TIA-568.

6 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 5 von 34 Norm DIN EN : Normenfamilie DIN EN Inhalt Teil 1: Allgemeine Anforderungen Festlegungen zu Topologie, Übertragungsstreckenklassen, Komponentenkategorien usw. ISO/IEC-Dokument ISO/IEC 11801, veröffentlicht : : : : : Teil 2: Ergänzende Festlegungen für Bürobereiche Teil 3: Ergänzende Festlegungen für industriell genutzte Gebäude Teil 4: Ergänzende Festlegungen für Wohnungen Teil 5: Ergänzende Festlegungen für Rechenzentren Teil 6: Verteilte Gebäudedienste ISO/IEC 24702, veröffentlicht 2006 ISO/IEC 15018, veröffentlicht 2004, nicht identisch CD 24764, 1. Komitee- Entwurf Jörg Harms 7 Die Übersicht gibt den Zusammenhang der europäischen Normen mit den entsprechenden internationalen Arbeiten an. Die ursprünglich für den Bürobereich entwickelte Europäische Norm EN wurde überarbeitet, da die Prinzipien der Anwendungsneutralität auch auf andere Bereiche übertragen werden. Diejenigen Anforderungen und Eigenschaften, die für mehrere bzw. alle Gebäudearten zutreffen, werden nur einmal festgelegt. Die betreffenden Festlegungen sind in EN enthalten und werden von den anderen Normen der Reihe aufgegriffen. Zur Realisierung einer anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlage in einem bestimmten Umfeld (Gebäudeart, Standort) ist daher der betreffende Teil X (X = 2, 3, 4, 5, 6,...) stets zusammen mit Teil 1 der Norm, EN , anzuwenden. Alle fünf Normen der Reihe EN wurden 2007 als Europäische Normen ratifiziert, ihre Veröffentlichung als DIN-EN-Normen ist eingeleitet. DIN-Normen gelten als anerkannte Regeln der Technik und sind dementsprechend in Deutschland anzuwenden. Dies gilt insbesondere für öffentliche Ausschreibungen, die ggf. europaweit und auf der Basis Europäischer Normen erfolgen müssen. DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 1: Allgemeine Anforderungen" Die Norm enthält die allgemein gültigen Festlegungen zu den primären und sekundären Teilsystemen der Verkabelung sowie die übertragungstechnisch relevanten Spezifikationen der Übertragungsstreckenklassen und dazugehörigen Komponentenkategorien für Kabel, Steckverbinder und Anschlussschnüre der Endgeräte. Als eine wesentliche Neuerung wird das Konzept der Umgebungsklassifikation die sogen. MICE-Klassifikation eingeführt. Damit wird das Phänomen berücksichtigt, dass sich aufgrund unterschiedlicher Umgebungsbedingungen in den verschiedenen Einsatzfeldern bei sonst identischen elektrischen bzw. optischen Übertragungseigenschaften u. a. unterschiedliche Anforderungen an die zu verwendenden Verkabelungskomponenten ergeben. Weiterhin wurden in Abschnitt 5 zusätzliche Übertragungsstreckenklassen zur Unterstützung neuer Medien (koaxiale Kabel, Kunststofffasern) und neuer Netzanwendungen aufgenommen; die Mindestanforderungen an geeignete Komponenten (Abschnitte 7, 8 und 9) sowie neu unterstützten Netzanwendungen (Anhang F) wurden ergänzt. DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 2: Bürogebäude" Die Norm enthält die Festlegungen zum tertiären (horizontalen) Teilsystem der Verkabelung sowie die Anforderungen an den sogen. informationstechnischen Anschluss am Arbeitsplatz, die in Bürogebäuden anzuwenden sind. Diese Anforderungen treffen in gleicher Weise auf Räumlichkeiten in Gebäuden mit gemischter Nutzung (Wohnungen, Arztpraxen, Kanzleien usw.) zu, die als Büro verwendet werden sollen. Zusammen mit DIN EN :2007 ersetzt diese Norm die bisher für Büroanwendungen gültige DIN EN :

7 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 6 von 34 DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 3: Industriell genutzte Standorte" Die Norm enthält die besonderen Festlegungen anwendungsneutraler Kommunikationskabelanlagen, die bei industriell genutzten Standorten anzuwenden sind. Sie unterstützt damit die Anwender von Anlagen der industriellen Automation, die zunehmend an der Nutzung einer anwendungsneutralen Infrastruktur an Stelle von proprietären Lösungen interessiert sind, insbesondere zur durchgängigen Einbindung dieser Lösungen in die vorhandenen Unternehmensnetze im Bürobereich, die in der Regel bereits seit vielen Jahren anwendungsneutral ausgeführt sind und meist Ethernetbasierte Protokolle verwenden. Die unterstützten Netzanwendungen zur Prozessüberwachung und - steuerung sind in DIN EN :2007, Tabellen F.8, F.9 und F.10, genannt. Zur Berücksichtigung der topologischen Besonderheiten in industriell genutzten Kommunikationskabelanlagen werden zusätzlich die Teilsysteme der Etagenverkabelung und der Zwischenverkabelung eingeführt sowie typische Beispielausführungen und die dabei erzielbaren größten Übertragungsstreckenlängen angegeben. Neben Übertragungsstrecken mit symmetrischen Kupferkabeln und Lichtwellenleiterkabeln mit Quarzglasfasern enthält die Norm auch entsprechende Anforderungen für die Verwendung von Kunststofffasern und kunststoffbeschichteten Quarzglasfasern. Die Festlegungen für die zu verwendende Verbindungstechnik berücksichtigen die in industriell genutzten Anlagen häufig anzutreffenden rauen Umgebungsbedingungen. DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 4: Wohnungen" Die Norm enthält diejenigen Festlegungen anwendungsneutraler Kommunikationskabelanlagen, die in Wohnungen (Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern) anzuwenden sind. Diese Anforderungen treffen in gleicher Weise auf Räumlichkeiten in Gebäuden mit gemischter Nutzung (Wohnungen, Arztpraxen, Kanzleien usw.) zu, die zu Wohnzwecken verwendet werden. Dabei wird berücksichtigt, dass in Wohnungen meist vielfältige Netzanwendungen aus einer oder mehrerer der folgenden Gruppen unterstützt werden sollen: Informations- und Kommunikationstechnik (IuK), Rundfunk- und Kommunikationstechnik (RuK) sowie Steuerung, Regelung und Kommunikation in Gebäuden (SRKG). Zur Unterstützung von IuK- und RuK-Netz anwendungen führt die Norm das Teilsystem der Wohnungsverkabelung ein, das ggf. um ein sekundäres Teilsystem ergänzt werden kann. Im Gegensatz zu der sternförmigen Struktur bei IuK- und RuK-Netzanwendungen kann die Topologie von SRKG-Netzanwendungen vielfältige Ausprägungen annehmen (z. B. Bus, Abzweig, geschlossene Schleife). Daher definiert Abschnitt 5 der Norm für diese Anwendungen eine eigene Verkabelungsstruktur, die im Teilsystem der Versorgungsbereichsverkabelung realisiert werden können. Entsprechende SRKG-Netzanwendungen sind z. B. in den Normen der Reihe DIN EN festgelegt. DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 5: Rechenzentren" Rechenzentren zeichnen sich u. a. durch ein äußert hohes Volumen von Datenkabeln aus, die zur Bereitstellung zentraler Serverdienste (z. B. für Web hosting) an eine große Anzahl von Nutzern sowohl intern wie auch zur Außenwelt benötigt werden. Mit der in dieser Norm definierten Verkabelungstopologie steht eine flexible Struktur zur Verfügung, die Änderungen und Erweiterungen an der Verkabelung bei geringster Unterbrechung des laufenden Betriebes schnell und wirtschaftlich unterstützt und dabei auch die Notwendigkeit redundanter Netzausführungen berücksichtigt. Die hochleistungsfähigen Übertragungsstreckenklassen bieten auch bei rasch ansteigenden Datentransferraten der Übertragungseinrichtungen in Rechenzentren eine technisch zukunftssichere und ökonomisch attraktive Verkabelungsinfrastruktur. DIN EN "Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 6: Verteilte Gebäudedienste"

8 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 7 von Zusammenhang der EN mit anderen Verkabelungsnormen Zusammenhang der EN mit anderen Verkabelungsnormen EN Äquipotentialausgleich EN Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Planungsphase EN Installation von Kommunikationsverkabelung Teil 1 und EN Teil 2 und EN Teil 3 und EN Äquipotentialausgleich Gebäudeplanungsphase Verkabelungsentwurfsphase Realisierungsphase EN Installation von Kommunikationsverkabelung Teil 1 und EN Teil 2 und EN Teil 3 und EN Äquipotentialausgleich und EN Prüfen installierter Verkabelung Betriebsphase EN Installation von Kommunikationsverkabelung Teil Jörg Harms 8 EN , Informationstechnik - Installation von Kommunikationsverkabelung - Teil 1: Spezifikation und Qualitätssicherung EN , Informationstechnik - Installation von Kommunikationsverkabelung - Teil 2: Installationsplanung und Installationspraktiken in Gebäuden EN , Informationstechnik - Installation von Kommunikationsverkabelung - Teil 3: Installationsplanung und Installationspraktiken im Freien EN 50310, Anwendung von Maßnahmen für Erdung und Potentialausgleich in Gebäuden mit Einrichtungen der Informationstechnik EN 50346, Informationstechnik Installation von Kommunikationsverkabelung Prüfen installierter Verkabelung 2.4 Anwendungsbereich der DIN EN 5173 Anwendungsbereich der DIN EN Festlegung einer anwendungsneutralen Kommunikationsverkabelung innerhalb von Standorten mit einem oder mehreren Gebäuden mit symmetrischen Kupferkabeln und Lichtwellenleiterkabeln Die festgelegte Verkabelung unterstützt eine breite Palette von Diensten Sprache, Daten, Text, Stand- und bewegte Bilder (Video) Die Norm legt fest die Struktur und die Konfiguration einer Kommunikationsanlage die Leistungsanforderungen an die Verkabelung Wahlmöglichkeiten für die Ausführung Sicherheit und EMV gehören nicht zum Anwendungsbereich dieser Norm Jörg Harms 9 Die Norm ist für Standorte optimiert, bei denen die größte Entfernung, über die informationstechnische Dienste verteilt werden sollen, 2000 m beträgt. Sie kann natürlich auch auf größere Installationen angewendet werden. Sicherheit und EMV werden von anderen Normen behandelt.

9 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 8 von Konformität Konformität Eine Anlage entspricht der Norm, wenn: die Struktur und die Konfiguration, der informationstechnische Anschluss bezüglich Steckgesicht und Leistungsvermögen, die Schnittstellen der Verkabelungsstruktur, das Leistungsvermögen der Übertragungsstrecken den Anforderungen entsprechen sowie lokale Vorschriften bezüglich elektrischer Sicherheit erfüllt werden Jörg Harms 10 Die Prüfverfahren zur Sicherstellung der Konformität einer Anlage werden in EN festgelegt. Die Behandlung von Messergebnissen muss in einem Qualitätsplan wie in EN beschrieben dokumentiert werden. Die Installation und Verwaltung von Verkabelung sollte nach den Normen der Reihe EN erfolgen. Die in einer bestimmten Installation zu messenden Prüfparameter und anzuwendenden Stichprobenumfänge sollten in der Spezifikation der Installation und dem Qualitätsplan nach EN definiert werden. 3 Struktur der anwendungsneutralen Kommunikationsanlage Struktur der anwendungsneutralen Kommunikationsanlage SV GV SP TA Teilsystem Primärverkabelung Teilsystem Sekundärverkabelung Teilsystem Tertiärverkabelung Geräteanschlussverkabelung universelles Verkabelungssystem SV Standortverteiler GV Gebäudeverteiler Etagenverteiler SP Sammelpunkt TA Informationstech. Anschluss Rangierverteiler Jörg Harms 11 Eine anwendungsneutrale Kommunikationsverkabelung besteht aus bis zu drei Teilsystemen der Verkabelung: Primär-, Sekundär- und Tertiärverkabelung. Die Teilsysteme werden mit einer Struktur nach obiger Folie miteinander verbunden.

10 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 9 von 34 Englische Bezeichnungen der Elemente: Standortverteiler: CD - Campus Distributor; Gebäudeverteiler: BD - Building Distributor; Etagenverteiler: FD - Floor Distributor; Informationstechnischer Anschluss: TO - Telecommunication Outlet. 3.1 Größte Kabellängen SV Größte Kabellängen GV ASG ASG ASG G F E KV TA Endgerät C, D = 20 m A + B + E < 10 m F, G = 30 m A, B und E sind abhängig von ASG = anwendungsspezifisches der Realisierung der Tertiärverkabelung Gerät Jörg Harms m 90 m D Primärkabel C Sekundärkabel B Tertiärkabel 2000 m A Das anwendungsspezifische Gerät ist zum Beispiel ein Ethernet-Hub/Switch oder ein Token Ring Ringleitungsverteiler (RLV). Die Länge der Tertiärverkabelung darf 90 m nicht überschreiten. Aus der wahlweisen Verwendung eines Rangierverteilers oder einer Durchverbindung ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an die Länge der flexiblen Kabel. 3.2 Hierarchische Struktur Hierarchische Struktur der anwendungsneutralen Verkabelung SV: Standortverteiler GV: Gebäudeverteiler : Etagenverteiler SP: Sammelpunkt TA: Informat. Anschluss GV SV GV Teilsystem der Primärverkabelung Teilsystem der Sekundärverkabelung SP SP SP SP Teilsystem der Tertiärverkabelung TA TA TA TA TA TA TA TA TA TA wahlweise Kabel Jörg Harms 13

11 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 10 von 34 Die funktionellen Elemente der Teilsysteme der Verkabelung werden derart verbunden, dass sie die oben gezeigte hierarchische Struktur bilden. Die funktionalen Ebenen des Verkabelungssystems sind als Kreise dargestellt. Der Standort bildet die 1. Stufe der Hierarchie. Die 2. Stufe sind die Gebäude und die 3. Stufe wird von den Etagen gebildet. Verbindungen zwischen den Teilsystemen der Verkabelung sind entweder aktiv und erfordern anwendungsspezifische Geräte (z.b. Hub, Switch, RLV) oder passiv. Für einige Netzanwendungen sind zusätzliche direkte Verbindungen zwischen Etagen- oder Gebäudeverteilern erforderlich und zulässig. Die Funktionen mehrerer Verteiler dürfen zusammengelegt werden. Ausgehend von den entsprechenden Verteilpunkten ist die Grundstruktur dieser anwendungsneutralen Verkabelung sternförmig. Damit ist sie völlig unabhängig von den auf höherer Ebene des OSI-Models eingesetzten Protokollen. Denn alle derzeit am Markt vorhandenen Protokolle können mit einer sternförmigen Verkabelungstopologie betrieben werden, ganz gleich ob sie ein logisches Ring- oder Bussystem darstellen (vgl. auch Folie Technologien und Topologien im Script Netzwerk-Architekturen). Betrachtet man die Topologie im Gesamten ergibt sich eine Baumstruktur Teilsystem der Primärverkabelung Teilsystem der Primärverkabelung Es reicht vom Standortverteiler bis zu den Gebäudeverteilern. Es enthält die Primärkabel, ihre Auflagepunkte und die Rangiereinrichtungen im Standortverteiler. Die Primärverkabelung darf zusätzliche, direkte Verbindungen zwischen den Gebäudeverteilern zur Verfügung stellen. Als Medium werden LWL empfohlen. Durch die galvanische Trennung werden Potentialverschleppungen und die Ausbreitung von z. B. Überspannungen, die durch Blitzschlag entstehen, vermieden. Dabei ist auf ein ausreichendes Bandbreiten-Längen-Produkt zu achten Jörg Harms 14 Bei Bedarf (Nebenstellenanlage) können in diesem Teilsystem auch symmetrische Kabel verwendet werden. Die Primärverkabelung sollte redundant ausgeführt werden, damit kein "Single Point of Failure" entsteht (z. B. durch einen Doppelstern). Redundanz heißt auch eine getrennte Wegeführung der Kabel. Benutzen die Ersatzkabel die gleichen Versorgungskanäle wie die Hauptkabel, würden beide Kabel bei mechanischen Einflüssen mit hoher Wahrscheinlichkeit gemeinsam beschädigt werden.

12 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 11 von Teilsystem der Sekundärverkabelung Teilsystem der Sekundärverkabelung Es reicht vom Gebäudeverteiler zu den Etagenverteilern (Steigbereich). Es enthält die Sekundärkabel, die Auflagepunkte der Sekundärkabel einschließlich der Verbindungen am Gebäude- und an den Etagenverteilern und die Rangiereinrichtungen im Gebäudeverteiler Die Sekundärverkabelung darf direkte Verbindungen zwischen Etagenverteilern zur Verfügung stellen. Diese müssen jedoch der Ausfallsicherung dienen und zusätzlich zu den geforderten hierarchischen Verbindungen erfolgen Jörg Harms 15 Als Medium werden für Sprache und Daten niedriger Bitrate symmetrische Kabel und für Daten mittlerer und hoher Bitrate LWL empfohlen Teilsystem der Tertiärverkabelung Teilsystem der Tertiärverkabelung Es reicht vom Etagenverteiler zu den informationstechnischen Anschlüssen. Das Teilsystem enthält die Tertiärkabel, die mechanischen Auflagepunkte der Tertiärkabel einschließlich der Verbindungen am informationstechnischen Anschluss und im Etagenverteiler und die zugehörigen Rangiereinrichtungen im Etagenverteiler; einen Sammelpunkt (wahlweise); die informationstechnischen Anschlüsse. Die Tertiärkabel müssen den Etagenverteiler und die informationstechnischen Anschlüsse ohne Unterbrechung verbinden, sofern nicht ein Sammelpunkt installiert ist Jörg Harms 16 Als Medium werden für Sprache und Daten symmetrische Kupferkabel oder LWL (Fibre to the Desk) für Daten empfohlen.

13 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 12 von Planungsziele Planungsziele Tertiäre Verkabelung: Sie sollte zur Unterstützung der größtmöglichen Anzahl bestehender und in der Entwicklung befindlicher Netzanwendungen ausgelegt werden. Sekundär- und Primärverkabelung: Die Planung darf auf den gegenwärtigen oder absehbaren Anforderungen der Netzanwendungen beruhen. Kurzfristige Auswahlkriterien sind dann angemessen, wenn die Kabelführungssysteme gut zugänglich sind. Primärverkabelung: Die Auswahl kann einen längerfristigen Ansatz erfordern, besonders dann, wenn der Zugang zu den Kabelführungssystemen eingeschränkter ist Jörg Harms 17 Unter bestimmten Umständen, z. B. aus Gründen der Netzsicherheit oder der Verfügbarkeit, darf in einer Verkabelung Redundanz vorgesehen werden. 3.4 Anordnung funktionaler Elemente Anordnung funktioneller Elemente Informationstechnischer Verteilraum TA SP TA TA TA SV/GV Primärkabel Geräteraum Hausübergabepunkt Externes Netz Jörg Harms 18 Das Bild zeigt ein Beispiel, wie die Elemente in einem Gebäude angeordnet werden können. Verteiler werden in Geräteräumen oder informationstechnischen Verteilräumen untergebracht. Die Anforderungen für die Unterbringung von Verteilern sind in EN festgelegt. Gewöhnlich gibt es einen Standortverteiler je Standort, einen Gebäudeverteiler je Gebäude und einen Etagenverteiler je Etage. Besteht die Liegenschaft aus nur einem Gebäude, das klein genug ist, um von einem einzigen Gebäudeverteiler versorgt zu werden, ist ein primäres Teilsystem der Verkabelung nicht erforderlich.

14 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 13 von 34 Es sollte min. ein Etagenverteiler je 1000 m 2 Bürofläche eingeplant werden. In jeder Etage sollte min. ein Etagenverteiler sein. Es ist zulässig "dünn besiedelte" Etagen vom Nachbar-Etagenverteiler zu bedienen. Unter bestimmten Umständen, z. B. aus Gründen der Netzsicherheit oder der Verfügbarkeit, darf in einer Verkabelung Redundanz vorgesehen werden. Die Kabel werden in Trassen geführt. Dafür werden Kabelführungssysteme wie z.b. Kanäle, Elektroinstallationsrohre oder Pritschen verwendet. Die Normen der Reihe EN enthalten Anforderungen an die Trassen und Kabelführungssysteme. Informationstechnische Anschlüsse sind am Arbeitsplatz angeordnet. Je Arbeitsplatz sind min. zwei informationstechnische Anschlüsse vorzusehen. Ein Anschluss muss mit 100-Ohm-Kabel versorgt werden. Weitere Anschlüsse können mit symmetrischen Kabeln oder mit LWL-Kabeln hergestellt werden Gebäudeverteiler und Etagenverteiler zusammengefasst Gebäudeverteiler und Etagenverteiler zusammengefasst TA TA TA Tertiärverkabelung TA TA TA SP Sekundärverkabelung GV SV Primärverkabelung GV/ Jörg Harms 19 Die Funktionen mehrerer Verteiler dürfen kombiniert werden. Im linken Gebäude ist jeder Verteiler getrennt untergebracht, im rechten sind die Funktionen eines Etagenverteilers und des Gebäudeverteilers in einem einzigen Verteiler zusammengefasst.

15 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 14 von 34 4 Verkabelungs- und Übertragungsstrecke Verkabelungs- und Übertragungsstrecke Übertragungsstrecke (Channel Link) Vom ASG (Switch) zum Endgerät Verkabelungsstrecke (Permanent Link) Von Patchfeld zur Anschlussdose Jörg Harms Übertragungsstrecke bei symmetrischer Verkabelung mit Durchverbindung Übertragungsstrecke bei symmetrischer Verkabelung mit Durchverbindung aktive Komponente z. B. Hub oder Switch Patchleitung z.b. Patchfeld TA Endgerät ASG V V V V EE Verkabelungsstrecke (Permanent Link) max. 90 m Übertragungsstrecke (Channel) max. 100 m Verbindung Jörg Harms 21 Diese Anordnung ist in Deutschland gängige Praxis. In der Norm wird auch ein Modell mit Rangierung (Cross-Connect im Etagenverteiler) beschrieben. Das wird jedoch in Deutschland kaum verwendet. Die Übertragungsstrecke ist der Übertragungsweg zwischen Informationstechnischen Geräten wie LAN-Hubs (ASG auf der Folie) und dem Endgerät. Üblicherweise besteht sie aus dem horizontalen Teilsystem (Tertiärverkabelung) sowie den Geräteanschluss- und Geräteverbindungsschnüren. Für weiter reichende Dienste wird die Übertragungsstrecke durch die Verbindung von zwei oder mehr Teilsystemen (z. B. Tertiär- und Sekundärverkabelung oder Tertiär, Sekundär- und Primärverkabelung) einschließlich Geräteanschluss- und/oder Geräteverbindungsschnüre gebildet. Eine Verkabelungsstrecke ist der Übertragungsweg zwischen zwei Prüfschnittstellen. Sie schließt die Verbindungen an den Enden der zu prüfenden Verkabelung ein. V

16 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 15 von Verkabelungsstrecke -- Tertiärverkabelung Verkabelungsstrecke Tertiärverkabelung Die feste Verbindung vom Patchfeld zur Anschlussdose ist die Verkabelungsstrecke (Permanent Link). Patchfeld im Etagenverteiler Datenkabel / Verlegekabel Datendose Verkabelungsstrecke Jörg Harms 22 5 Dimensionierung und Konfiguration 5.1 Übertragungsstreckenlängen Dimensionierung und Konfiguration Größte Übertragungsstreckenlängen für Beispielrealisierungen Übertragungsstrecke Länge in m Tertiärbereich 100 Tertiärbereich + Sekundärbereich + Primärbereich Jörg Harms 23 Die max. Länge der Übertragungsstrecke im Tertiärbereich gilt auch bei der Verwendung von LWL- Leitern. Der Grund liegt in den Laufzeitproblemen einiger Zugriffsprotokolle (z. B. CSMA/CD, siehe Script Fast Ethernet Kollisionserkennung).

17 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 16 von Informationstechnischer Anschluss Informationstechnischer Anschluss (1) Installation von informationstechnischen Anschlüssen im gesamten nutzbaren Etagenbereich Jeder Arbeitsplatz muss von min. zwei TAs versorgt werden; ein Anschluss für ein vierpaariges symmetrisches Kupferkabel der zweite Anschluss darf für 2 Lichtwellenleiterfasern (Duplex) oder ein vierpaariges symmetrisches Kupferkabel verwendet werden; Jeder Anschluss muss über eine dauerhafte, für den Benutzer sichtbare Kennzeichnung verfügen Jörg Harms 24 Dabei können entweder 2 Steckgesichter nach EN (auch RJ-45 Stecker/Buchse genannt) oder ein Steckgesicht nach EN und ein LWL-Steckgesicht nach IEC (SC-System Duplex) zum Einsatz kommen (Fibre to the Desk). Informationstechnischer Anschluss (2) Tertiärverkabelung TA TA TA TA Arbeitsplatzbereiche Jörg Harms 25

18 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 17 von Steckgesichter am TA TP-Steckgesichter TP-Steckgesichter am TA Anschlussdose mit EN (RJ-45) Kupplungen Buchsenmodul GG45 Cat.7A Geräteanschlussschnur mit EN (RJ-45) Stecker Patchkabel (Cat.7, GG45- Stecker Jörg Harms 26 In der Norm werden nur die Steckverbinder am Arbeitsplatz vorgeschrieben. In den Verteilern sind andere Steckverbinder zulässig LWL-Steckgesichter LWL-Steckgesichter am TA Anschlussdose mit 2 Duplex ST-Buchsen (ST-D) Anschlussdose mit 2 Duplex LC Buchsen (LC-D) Anschlussdose mit 2 IEC Duplex SC-Buchsen (SC-D) LWL-Geräteanschlussschnur mit IEC Duplexstecker (SC-D) Jörg Harms 27

19 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 18 von Übertragungsstreckenklassen für symmetrische Verkabelung Übertragungsstreckenklassen für symmetrische Verkabelung Übertragungsstreckenklasse/ Netzanwendungsklasse festgelegt bis /MHz unterstützte Netzanwendung z. B. A 0,1 Nebenstellenanlage, V.11, X21 B 1,0 S0-Bus (Punkt zu Punkt und erweitert), Primärmultiplexanschluss C 16,0 10Base-T, ATM- 155/Kategorie 3 D 100,0 100Base-TX, 1000 Base-T, Token Ring 16 u. 100 Mbit/s, ATM-155/Kategorie 5 E 250,0 ATM-1200/Kategorie 6 F 600,0 FC-100-TP Jörg Harms 28 Eine Übertragungsstrecke der Klasse A ist so festgelegt, dass sie das Mindest-Leistungsvermögen der Übertragung für Netzanwendungen der Klasse A bietet. Übertragungsstrecken der Klassen B, C, D, E und F das übertragungstechnische Leistungsvermögen der Klassen B, C, D, E und F. Übertragungsstrecken einer gegebenen Klasse unterstützen alle Netzanwendungen einer niedrigeren Klasse. Horizontale Verkabelung muss so installiert werden, dass sie mindestens das Leistungsvermögen für die Klasse D bietet. 5.5 Klassen und Kategorien Angabe der Leistungsfähigkeit Klassen und Kategorien Für Verkabelungs- bzw. Übertragungsstrecken, (Channel) Netzanwendungsklassen Klasse A 0,1 B 1,0 C 16,0 D 100,0 E 250,0 F 600,0 Frequenz in MHz Für Komponenten (Kabel, Patchfelder, Dosen, ) Kategorien Kategorie Frequenz in MHz 1 0,1 2 1,0 3 16, , , , Jörg Harms 29 In der Praxis werden die Begriffe Klasse und Kategorie oft durcheinander geworfen. Netzanwendungsklasse (kurz Klasse) bezieht sich immer auf die installierte und angeschlossene Verkabelungstrecke bzw. Übertragungsstrecke. Die Komponenten werden je nach elektrischen Eigenschaften in Kategorien eingeteilt. Die Kategorie bezieht sich somit nur auf eine einzelne Komponente, beispielsweise das Verlegekabel oder die Anschlussdose alleine und wird vom Hersteller oder einem Prüflabor gemessen. Die Kategorie 4 ist im europäischen Standard nicht definiert worden.

20 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 19 von Auswahl der Komponenten Auswahl der Komponenten (1) Übertragungsstrecken werden in Klassen (A F) eingeteilt. Die Klasse gibt an bis zu welcher Frequenz sie eingesetzt werden kann. Damit eine Übertragungsstrecke einer Klasse genügt, müssen Verkabelungskomponenten (Patchfeld, Kabel, Dose, Schnüre) der entsprechenden Kategorie verwendet werden. Netzanwendungsklasse max. Frequenz in MHz min. Kategorie der Komponenten mögl. Datenraten Klasse D 100 Kategorie 5 1 Gbit/s Klasse E 250 Kategorie 6 1 GBit/s Klasse E A 500 Kategorie 6 A 10 GBit/s Klasse F 600 Kategorie 7 40 Gbit/s Klasse F A 1000 Kategorie 7 A 100 Gbit/s Jörg Harms 30 In der Praxis werden die Begriffe Klasse und Kategorie oft durcheinander geworfen. Die Netzanwendungsklasse (kurz Klasse) bezieht sich immer auf die installierte und angeschlossene Verkabelung. Die Komponenten (Kabel, Patchfelder, Dosen) werden je nach elektrischen Eigenschaften in Kategorien eingeteilt. Die Kategorie bezieht sich somit nur auf eine einzelne Komponente, beispielsweise das Verlegekabel oder die Anschlussdose alleine und wird vom Hersteller oder einem Prüflabor gemessen. Kabel und Verbindungen verschiedener Kategorien dürfen gemischt werden, das Leistungsvermögen wird dann durch die Komponenten mit der geringsten Kategorie bestimmt. Auswahl der Komponenten (2) Kabel und Verbindungen verschiedener Kategorien dürfen gemischt werden, das Leistungsvermögen wird dann durch die Komponente mit der geringsten Kategorie bestimmt. Angabe der Kategorie Cat 6a: keine offizielle Norm. Cat 6A: US-amerikanische Norm, Kat 6 A : die strengere europäische Norm Jörg Harms 31 Wenn das a klein geschrieben ist, deutet das auf keine offizielle Norm hin. Das groß geschriebene, gleichzeilige A bezeichnet die US-amerikanische Norm mit den geringeren Anforderungen, das groß geschriebene, tiefgestellte A die strengere ISO- und die europäische Norm.

21 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 20 von 34 6 Übertragungsfrequenzen Schwerpunktfrequenzen bei Ethernet Schwerpunktfrequenz 10Base-T Manchester-Kodierung Funktion: zweite Symbolhälfte ist Komplement der ersten Symbolhälfte Gleichspannungsfrei max. Schwerpunktfrequenz beträgt 10 MHz bei 10 Mbit/s und 1111 und 0000-Folgen 100Base-TX Kombination aus 4B/5B und MLT-3 Kodierung nach der 4B/5B Kodierung beträgt die Übertragungsrate auf dem Medium 125 Mbit/s nach Anwendung der MLT- 3 Kodierung beträgt die max. Schwerpunktfrequenz 31,25 MHz bei 125 Mbit/s und einer 1111-Folge Jörg Harms 32 MLT-3 Kodierung: Leitungskodierung mit drei Spannungspegeln: +U, 0 und U Leitungscodes Leitungscodes binäre Daten f s = ½ Datenrate NRZ U H Manchester- Code U L U H 0 -U H f s : Schwerpunktfrequenz f s = Datenrate t t Jörg Harms 33 Schwerpunktfrequenz: Frequenz der Grundschwingung des Signals. NRZ (Non return to zero): Bei aufeinander folgenden binären Einsen keine Rückkehr auf Low-Pegel. Bei langen 0 oder 1 Folgen werden keine Taktinformationen übertragen. Die max. Schwerpunktfrequenz beträgt die Hälfte der Übertragungsrate. Manchester-Code: Auch bei langen 0 oder 1 Folgen werden Taktinformationen übertragen. Die max. Schwerpunktfrequenz entspricht der Übertragungsrate (bei langen 0 oder langen 1 Folgen). Gleichspannungsfrei.

22 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 21 von 34 7 Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken (1) Rückflussdämpfung (Return Loss) Dämpfung a Nahnebensprechdämpfung a NEXT Leistungssummierte Nahnebensprechdämpfung a PSNEXT () [berechnet] Dämpfungs-Nebensprechdämpfungs-Verhältnis a ACR (i,k) = a NEXT (i,k) a(i) [berechnet] Leistungssummiertes ACR (PSACR) [berechnet] Jörg Harms 34 Das Leistungsvermögen einer symmetrischen Übertragungsstrecke wird anhand der auf obiger und der auf den nächsten zwei Folien aufgeführten Parameter bestimmt. Rückflussdämpfung: Die Abweichung des Eingangswellenwiderstandes vom Nennwellenwiderstand wird durch die Rückflussdämpfung beschrieben. NEXT: Near-End-Crosstalk PSNEXT: Powersum-Near-End-Crosstalk. Das PSNEXT wird aus dem NEXT zwischen den Paaren berechnet. ACR: Das Dämpfungs-Nebensprechdämpfungs-Verhältnis wird berechnet. Es ist die Differenz aus der Nahnebensprechdämpfung (NEXT, in db) und der Dämpfung der Verkabelung (in db). Das Leistungssummierte ACR (PSACR, in db) wird aus der Differenz zwischen PSNEXT und der Dämpfung berechnet. Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken (2) Ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung (ELFEXT, Equal-Level-Far-End-Crosstalk) [berechnet] Leistungssummiertes ELFEXT (PSELFEXT, Powersum-Equal-Level-Far-End-Crosstalk) [berechnet] Gleichstrom-Schleifenwiderstand Gleichstrom-Widerstandsunterschied Gleichstromversorgung Betriebspannung Jörg Harms 35 Die ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung (ELFEXT) wird aus der paarweisen Fernnebensprechdämpfung und der Dämpfung berechnet. Das leistungssummierte ELFEXT (PSELFEXT, in db) wird aus dem ELFEXT zwischen den Paaren berechnet. Der Gleichstromschleifenwiderstand muss für jedes Paar einer Übertragungsstrecke kleiner sein als 560 Ohm (Klasse A), 170 Ohm (Klasse B), 40 Ohm (Klasse C), 25 Ohm (Klasse D, E und F). Der Gleichstrom-Widerstandsunterschied zwischen den zwei Leitern in jedem Paar einer Übertragungstrecke darf für alle Klassen 3 % nicht überschreiten.

23 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 22 von 34 Übertragungsstrecken der Klassen D, E und F müssen zur Bereitstellung eines Gleichstroms von 0,175 A je Leiter ausgelegt sein. Übertragungsstrecken der Klassen D, E und F müssen zur Bereitstellung einer Betriebsspannung DC 72 V zwischen zwei beliebigen Leitern ausgelegt sein. Leistungsvermögen symmetrischer Übertragungsstrecken (3) Laufzeit (Propagation Delay) Laufzeitunterschied (Delay Skew) Erdunsymmetriedämpfung Kopplungsdämfpfung Jörg Harms 36 Die größte Laufzeit für alle Paare beträgt bei 100 MHz für die Klasse D, E und F z. B. 0,548 µs. Bei 250 MHz für die Klasse E und F z. B. 0,546 µs. Und bei 600 MHz für die Klasse F 0,545 µs. Der größte Laufzeitunterschied zwischen zwei beliebigen Paaren einer Klasse C, D, E und F Übertragungsstrecke beträgt 0,050 µs. Die gegenüber der Erstausgabe der Norm von 1995 hinzugekommenen Parameter PSNEXT, ELFEXT, PSELFEXT, Return Loss, Propagation Delay und Delay Skew sind erforderlich, um sicherzustellen, dass Anwendungen wie Gigabit Ethernet (Vollduplex-Betrieb auf vier Adernpaaren) auf der Verkabelung mit niedriger Bitfehlerrate funktionieren. 7.1 Dämpfung R i = Z W Dämpfung Z L = Z W ~ U ein Leitung mit Z W U aus a U log U x ein 20 a db aus Bei der Übertragung auf der Leitung wird ein elektrisches Signal gedämpft. U aus < U ein Die Dämpfung ist umso größer, je länger die Leitung und je größer die Frequenz des Signals ist. Das Dämpfungsmaß wird in db angegeben. Der Formelbuchstabe ist a oder att (Attenuation) Jörg Harms 37 Die Verluste sollen beim Durchlaufen der Leitung möglichst klein bleiben, damit große Entfernungen überbrückt werden können. Die Dämpfung ist ein wichtiger Parameter bei der Planung der Verkabelung für LAN-Systeme. Gute Übertragungsmedien zeichnen sich durch geringe Dämpfung aus. Die Dämpfung ist von der Frequenz abhängig: sie wächst mit steigender Frequenz des Signals. In der Netzwerktechnik wird die Dämpfung auch mit ATT (von Attenuation = Dämpfung) bezeichnet.

24 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 23 von Nahnebensprechdämpfung (NEXT) Nahnebensprechdämpfung ~ U 1_ein Adernpaar 1 U 1_aus Z W U 2_nah Adernpaar 2 U 2_fer a NEXT U 20 log U 1_ ein 2_ nah Nebensprechen ist ein Signalübertrag von einem Adernpaar auf andere Adernpaare eines Kabels (Übersprechen). Die Nahnebensprechdämpfung α NEXT wird auf der Seite des Senders gemessen. Je größer die Nahnebensprechdämpfung desto geringer ist das Übersprechen Mit steigender Frequenz sinkt die Nahnebensprechdämpfung Jörg Harms 38 n a NEXT db Von einem Netzwerkkabel wird eine möglichst hohe Nahnebensprechdämpfung gefordert. Das Nebensprechen kann ansatzweise als Rauschen interpretiert werden (Crosstalk Noise). Nebensprechen beeinflusst die Übertragungsqualität in LANs sehr stark. Daher werden die Kabel so aufgebaut, dass das Nebensprechrauschen so gering wie möglich ist, z. B. durch Abschirmung der Adernpaare. Die Nahnebensprechdämpfung wird auch als NEXTA (Next End Crosstalk Attenuation) bezeichnet. 7.3 Dämpfungsgrenzwerte für eine Verkabelungstrecke Dämpfung in DB ,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 Frequenz in MHz Dämpfung Klasse D Dämpfung Klasse E Dämpfung Klasse F NEXT Klasse D NEXT Klasse E NEXT Klasse F Jörg Harms 39 SP steht für Sammelpunkt. Dämpfungsgrenzwerte für eine Verkabelungsstrecke Dämpfung a Nahnebensprechdämpfung a Next a ACR Horizontale Verkabelung ohne SP Länge = 90 m

25 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 24 von Dämpfungsgrenzwerte für eine Übertragungsstrecke Dämpfungsgrenzwerte für eine Übertragungsstrecke Frequenz MHz Größte Dämpfung db Klasse A Klasse B Klasse C Klasse D Klasse E Klasse F 0,1 16,0 5,5 N/A N/A N/A N/A 1,0 N/A 5,8 4,2 4,0 4,0 4,0 16,0 N/A N/A 14,4 9,1 8,3 8,1 100,0 N/A N/A N/A 24,0 21,7 20,8 250,0 N/A N/A N/A N/A 35,9 33,8 600,0 N/A N/A N/A N/A N/A 54, Jörg Harms 40 bei ausgewählten Frequenzen 7.5 Nahnebensprechdämpfung für eine Übertragungsstrecke Nahnebensprechdämpfung für eine Übertragungsstrecke Frequenz MHz Kleinste Nahnebensprechdämpfung db Klasse A Klasse B Klasse C Klasse D Klasse E Klasse F 0,1 27,0 40,0 N/A N/A N/A N/A 1,0 N/A 25,0 39,1 60,0 65,0 65,0 16,0 N/A N/A 19,4 43,6 53,2 65,0 100,0 N/A N/A N/A 30,1 39,9 62,9 250,0 N/A N/A N/A N/A 33,1 56,9 600,0 N/A N/A N/A N/A N/A 51, Jörg Harms ACR-Grenzwerte für eine Übertragungsstrecke Frequenz MHz ACR-Grenzwerte einer Übertragungsstrecke Kleinstes Dämpfungs- Nahnebensprechdämpfungs-Verhältnis db Klasse D Klasse E Klasse F 0,1 N/A N/A N/A 1,0 56,0 61,0 61,0 16,0 34,5 44,9 56,9 100,0 6,1 18,2 42,1 250,0 N/A -2,8 23,1 600,0 N/A N/A -3, Jörg Harms 42

26 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 25 von ACR- und NEXT-Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse EA Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse EA: Frequenz / MHz Dämpfung / db NEXT / db ACR / db 1 4,0 65,0 61,0 16 8,2 53,2 45, ,9 39,9 19, ,9 33,1-0, ,3 27,9-21, Jörg Harms ACR- und NEXT-Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse FA Grenzwerte für eine Verkabelungsstrecke der Klasse FA: Frequenz / MHz Dämpfung / db NEXT / db ACR / db 1 4,0 65,0 61,0 16 8,0 65,0 57, ,3 65,0 44, ,5 59,1 23, ,7 53,6 6, ,4 52,1 0, ,6 47,9-19, Jörg Harms 44 8 EMV und Erdung EMV und Erdung EMV Die Verkabelung ist eine passive Einrichtung und kann für sich allein nicht auf EMV-Konformität geprüft werden. Anwendungsspezifische Einrichtungen müssen die entsprechenden EMV-Normen für die verwendeten Medien einhalten. Um den Einfluss elektromagnetischer Störungen zu minimieren, sollten die Installationsverfahren der Normenreihe EN verwendet werden. Erdung und Potentialausgleich Die Normen der Reihe EN und EN legen Anforderungen an Erdung und Potentialausgleich fest Jörg Harms 45

27 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 26 von Schirmung Schirmung (1) Schirme verbessern die Elektromagnetische Verträglichkeit. Damit eine geschirmte Verkabelung effektiv ist, müssen alle Verkabelungskomponenten geschirmt sein. Die Schirmung muss auf der gesamten Übertragungsstrecke durchgehend sein. Geräteanschlusskabel, Geräteverbindungskabel und Geräteanschlüsse müssen einbezogen werden Jörg Harms 46 Potentialausgleich und Schirmung Hier sind zwei Aspekte zu berücksichtigen. Für den Anwender ist einerseits die übertragungstechnische Systemsicherheit sehr relevant. Um die Übertragung nicht unnötig zu verlangsamen, dürfen nur möglichst wenige Pakete verloren gehen. Dies wird mit einem guten Potentialausgleichskonzept innerhalb des Gebäudes das gilt beim Einsatz sowohl ungeschirmter als auch geschirmter informationstechnischer Verkabelung und zusätzlich mit der Schirmung der informationstechnischen Verkabelung erreicht. Andererseits müssen Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden (s. Potentialausgleich). Schirmung: Aus Gründen der EMV sind Schirme folgendermaßen zu behandeln: Der Schirm muss beidseitig aufgelegt werden und durchgängig sein, um einen Faradayschen Käfig zu erhalten. Damit Störströme abfließen können, ist der Anschluss des Schirmes an den Gebäudepotentialausgleich angebracht, aber nicht zwingend. Potentialausgleich: Der Personenschutz verlangt: Einseitiger Anschluss an den Gebäudepotentialausgleich ist Pflicht! Die Sicherheitsnorm DIN EN (VDE ): , Seite 17 Absatz 2, besagt: Kabelschirme müssen an beiden Enden mit dem Schirm der Anschlusstechnik verbunden werden. Rundumkontaktierung (d. h. 360 ) ist am wirksamsten (Anmerkung: dies erfolgt für die Schirmung). Kabelschirme müssen mindestens an einem Ende mit der Systembezugspotentialebene (SRPP) leitend verbunden werden (Anmerkung: dies erfolgt für den Personenschutz). Weder die unter der Federführung von DKE/K 712 erarbeiteten DIN EN (VDE ) noch DIN EN (VDE ) schreiben eine Erdung von Anschlussdosen vor, auch dann nicht, wenn diese metallische oder leitfähige Gehäusekörper haben.

28 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 27 von 34 Schirmung (2): Störfestigkeit 4 3,5 3 2,5 kv 2 1,5 Schirm einseitig aufgelegt Schirm nicht aufgelegt Schirm beidseitig aufgelegt zwei unbenutzte Paare auf Masse unbenutzte Paare nicht aufgelegt 1 0,5 0 geschirmt ungeschirmt Jörg Harms 47 Schirmung (3): Beidseitiger Kontakt i stör e h Der Störstrom i stör fließt nur über den Schirm. Der Stromkreis ist auch ohne Erdung des Empfängers geschlossen C para Jörg Harms 48 Schirmung (4): Einseitiger Kontakt Kapazitive Kopplung auf die Adern i stör e h Die Elektromagnetische Verträglichkeit ist schlechter als ohne Schirmung. Induktionsschleife Induktionsschleife C para Jörg Harms 49

29 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 28 von 34 9 Installation Installation Jörg Harms Trennabstände und Trennklasse Trennabstände und Trennklasse Die Norm EN liefert allgemeine Installationshinweise für die gemeinsame Verlegung von Daten- und Energiekabel Festgelegt werden in der Norm EN u. a. Erforderliche Mindesttrennabstände dazwischen bzw. die Verwendung von Trennstegen Die Anforderungen an den Trennabstand hängen ab von Kopplungsdämpfung (Schirmqualität) der Datenkabel Aufbau und Anzahl der Stromkreise in den Energiekabeln Vom Vorhandensein von Trenneinrichtungen im Kabelführungssystem Der Mindesttrennanforderung A wird berechnet: A = S * P S = Mindesttrennabstand, aus Tabelle 4 P = Faktor für die Stromversorgungsverkabelung, aus Tabelle Jörg Harms 51 Trennklasse (1) Datenkabel geschirmt ungeschirmt Coaxial / twinaxial Kopplungs-dämpfung MHz [db] (TLC) Transversale Umwandlungsdämpfung MHz [db] Schirmdämpfung MHz [db] Trennklasse 80 db *lg f db 85 db d 55 db *lg f db 55 db c 40 db *lg f db 40 db b <80 db < *lg f db <80 db a Jörg Harms 52

30 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 29 von 34 Trennklasse (2) Kat 7 Kabel (EN ) erfüllen Trennklasse d Kat 5 Kabel (EN ) erfüllen Trennklasse c Kat 5 Kabel (EN ) erfüllen Trennklasse b Kat 6 Kabel (EN ) erfüllen Trennklasse b Die Kabel können Leistungen der Trennklasse c beziehungsweise d liefern, wenn die Anforderungen an die Kopplungsdämpfung beziehungsweise die Erdungssymmetriedämpfung ebenfalls eingehalten werden Jörg Harms 53 Trennklasse (3) Die Trennung von Kabel hängt zum Einen von der Kopplungsdämpfung geschirmter symmetrischer, der transversalen Kopplungsdämpfung ungeschirmter symmetrischer und der Schirmdämpfung unsymmetrische Coaxial- und Twinaxial-Kabel ab. Zum Anderen hängt sie vom Aufbau und den Maßen der Stromversorgungskabel ab. Weiterhin ist die Art der zu versorgenden Stromkreise wichtig. Die sich daraus ergebenden Mindesttrennabstände A ergeben sich aus der Multiplikation der Mindesttrennabstände S und dem Faktor P für die Stromversorgung. A = S * P Jörg Harms Mindesttrennabstände Mindesttrennabstände S Trennung ohne elektromagnetische Barrieren Gemeinsam genutzte Kabelkanäle Offener metallener Kanal a Trennklasse Lochblech- Kanal b,c Massiver metallener Kanal d d 10 mm 8 mm 5 mm 0 mm c 50 mm 38 mm 25 mm 0 mm b 100 mm 75 mm 50 mm 0 mm a 300 mm 225 mm 150 mm 0 mm a ähnlich geschweißtem Stahlmaschenkorb b ähnlich Stahlkabelwanne ohne Deckel c die obersten Kabel müssen mindestens 10 mm unter der Oberkante liegen d ähnlich einem Stahl-Installationsrohr mit mindestens 1,5 mm Wandstärke Jörg Harms 55

31 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 30 von Faktor für die Stromversorgungsverkabelung Faktor für die Stromversorgungsverkabelung P Art des elektrischen Stromkreises 20 A 230 V einphasig Anzahl von Stromkreisen Faktor (P) 1 3 0, , , , > Jörg Harms 56 Dreiphasige Kabel werden als drei einzelne einphasige Kabel behandelt. Mehr als 20 A werden als vielfaches von 20 A behandelt. Berechnungsgrundlage ist die Stromstärke (nicht die Spannung). Die Mindesttrennanforderung ist an allen Punkten einschließlich Reserve einzuhalten. Liegen keine Befestigungen oder Einschränkungen zwischen den unterschiedlichen Kabel vor, so ist von einem Abstand A von 0 mm auszugehen. Sind Kabel in einen System von benachbarten Schotträumen (zum Beispiel Bereiche in einem Kanal) installiert, so muss der Abstand A durch einen oder mehrere Trennstege erreicht werden sofern keine andere Einschränkung oder Befestigung vorliegt. 9.4 Beispiel Beispiel Auf einem gelochten Kabelkanal sollen die Datenkabel und die Stromversorgungsleitungen gemeinsam verlegt werden. Dafür müssen die Mindesttrennanforderungen berechnet werden: An Stromversorgungsleitungen sollen 3 Drehstromkabel 63 A 12 Wechselstromkabel á 16 A verlegt werden Jörg Harms 57

32 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 31 von 34 Lösung: Nach der Trennklasse b als Mindestvoraussetzung für ein Datennetz nach EN ist für einen Lochblechkanal ein Trennabstand von mindestens 50 mm vorzusehen. Anzahl der Stromkreise: 3*20A pro Drehstromaußenleiter * 3 Außenleiter * 3 Kabel = 27 Stromkreise 12 Wechselstromkreise Ergibt 39 Wechselstromkreise Faktor für die Stromversorgungsverkabelung nach Tabelle ist 3 Daraus ergibt sich nach der Formel A=S*P ==> A=50 mm * 3 = 150 mm Es muss ein Trennabstand zwischen den beiden Kabelarten von mindestens 150 mm eingehalten werden (Mindesttrennanforderungen). Der Abstand ist durch Trennstege oder Lagefixierung zu erreichen Jörg Harms Fazit Fazit EN schafft die Voraussetzungen zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung von Verkabelungsoptionen in der Horizontalverkabelung von Datennetzen Die moderne Drei-Kammer-Kanalbauform erweist sich hierbei als durchweg empfehlenswerte Standardlösung Wer mehr als nur Standard anstrebt, dem kann der Einsatz metallischer Kanäle als optimal im Wegebau angeraten werden. Der Einsatz von klassischen einteiligen Kabelkanälen sollte sorgfältig erwogen werden, da bei normkonformer Auslegung Mehrkosten anfallen, die die vermeintlich günstigste Lösung schnell ins Gegenteil verkehren. In allen Fällen ist der Einsatz von Kabel mit >85dB, die eine Trennklasse D ermöglichen, eine von der Kostenseite optimale Entscheidung Jörg Harms Erdung Erdung Abschirmungen müssen mit Erdpotential verbunden werden. Die Kabelschirme sollten im Verteiler und an der Datendose aufgelegt und mit Erdpotential verbunden werden. Ein einseitig aufgelegter Schirm hat eine schlechtere EMV als kein Schirm. Metallene Kabelkanäle sollten mit Erdpotential verbunden werden Jörg Harms 60 Neben den Sicherheitsaspekten, die in anderen Normen dargelegt werden, dient die Erdung auch der Betriebsfähigkeit.

33 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 32 von Übertragungsstrecken mit LWL-Verkabelung Übertragungsstrecken mit Lichtwellenleiter-Verkabelung Übertragungsstrecken der Klasse OF-300 unterstützen Netzanwendungen mindestens über 300 m Übertragungsstrecken der Klasse OF-500 unterstützen Netzanwendungen mindestens über 500 m Übertragungsstrecken der Klasse OF-2000 unterstützen Netzanwendungen mindestens über 2000 m Jörg Harms 61 Die Anforderungen an das Leistungsvermögen von Übertragungsstrecken mit Lichtwellenleitern beruhen auf der Annahme, dass nur eine optische Wellenlänge in einem Übertragungsfenster verwendet wird. Normen für Wellenlängen-Multiplex sind noch nicht verfügbar Dämpfungsgrenzwerte von LWL-Übertrgungsstrecken Dämpfungsgrenzwerte von LWL- Übertragungsstrecken Klasse Größte Dämpfung der Übertragungsstrecke in db Mehrmoden Einmoden 850 nm 1300 nm 1310 nm 1550 nm OF-300 2,55 1,95 1,80 1,80 OF-500 3,25 2,25 2,00 2,00 OF ,50 4,50 3,50 3, Jörg Harms 62

34 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 33 von Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von LWL Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von LWL-Kabel Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Mehrmoden-Lichtwellenleitern Kategorie Größte Dämpfung (db/km) Kleinste modale Bandbreite MHz x km Vollanregung Wirksame Laseranregung 850 nm 1300 nm 850 nm 1300 nm 850 nm OM1 3,5 1, nicht festgelegt OM2 3,5 1, nicht festgelegt OM3 3,5 1, Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Einmoden-Lichtwellenleitern (Kategorie OS1) Wellenlänge nm Größte Dämpfung db/km , , Jörg Harms 63 Mehrmoden-Lichtwellenleitern müssen ein Gradientenprofil der Brechzahl mit 50/125 µm oder 62,5/125 µm Kern/Mantel-Nenndurchmesser aufweisen. 11 Systemverwaltung Systemverwaltung (1) Genaue Kennzeichnung und aktuelles Auszeichnen aller Komponenten, Kabelwege und Verteilerräume. Eine rechnergestützte Verwaltung der Aufzeichnungen wird empfohlen. Jedes Element der universellen Verkabelung, sowie die Wege und Räume, in denen sie installiert ist, sollen leicht identifizierbar sein Jörg Harms 64 Systemverwaltung (2) Kennzeichnung am TA (Datendose) laufende Nummer des Datenverteilerknotens die Bezeichnung des Patchfeldes Nummer des Patchfeld-Anschlusses Kennzeichnung am Patchfeld Mit lateinischen Großbuchstaben A...Z, innerhalb des Schrankes von oben beginnend in alphabetischer Reihenfolge Jeder Patchfeldanschluss wird mit der zugehörigen Raum- und Anschlussnummer gekennzeichnet Befinden sich an einem Datenverteilerknoten mehrere Schränke, dann erhalten die Schränke die Bezeichnungen A...Z Kennzeichnung der Kabel Kabelanfang/Kabelende/Kabelnummer. Die Bezeichnung für den Kabelanfang und das Kabelende setzt sich aus der Objektnummer des Gebäudes einem Bindestrich und der Nummer des Datenverteilerknotens zusammen Jörg Harms 65

35 Vernetzte IT-Systeme Universelle Verkabelung Seite 34 von 34 Als Kennzeichnung der Datendose sind die laufende Nummer des Datenverteilerknotens (innerhalb des Standortes/Gebäudes), die Bezeichnung des Patchfeldes und die Nummer des Patchfeld- Anschlusses, anzugeben. Die Kabelbezeichnung erfolgt in der Form Kabelanfang/Kabelende/Kabelnummer. Die Bezeichnung für den Kabelanfang und das Kabelende setzt sich aus der Objektnummer des Gebäudes, einem Bindestrich und der Nummer des Datenverteilerknotens zusammen. Die kleinere Objektnummer wird als Kabelanfang definiert. Jedes Patchfeld erhält einen lateinischen Großbuchstaben aus dem Wertebereich A...Z (s. Bsp.). Die Bezeichnung ist innerhalb des Schrankes von oben beginnend in alphabetischer Reihenfolge zu wählen. Jeder Patchfeldanschluss wird zusätzlich mit der zugehörigen Raumnummer gekennzeichnet. Befinden sich an einem Datenverteilerknoten mehrere Schränke, dann erhalten die Schränke die Bezeichnungen A...Z (zählweise von links beginnend, Sicht Tür Patchfeld-Frontseite). Systemverwaltung (3) Aufzeichnungen und die Ergebnisse der Abnahmeprüfung müssen aufbewahrt werden. Änderungen in der Verkabelungskonfiguration müssen umgehend in der Dokumentation aktualisiert werden Jörg Harms Literatur Literatur Brandt, Jürgen: Kabeltester für Kupfernetze. LANline 12/99, S DIN EN : 2002 Anwendungsneutrale Verkabelungssysteme. Dittrich, Jens; von Thienen, Uwe: Netzwerk-Infrastrukturen. 3. Aufl.; Bonn 2002: MITP-Verlag. Oehler, Albrecht: Verkabelungsstrategien mit Kupferkabel. Reutlingen 2000: Vortragsmanuskript. Sittinger, Werner: Verkabelung für GIGABIT-Anwendungen. LANline Spezial 1/2000, S Singer, Bernd: Trennabstände und Trennklasse, abgerufen am Jörg Harms 67