IT-Verkabelungssysteme Grundlagen, Normen, Konzepte, Praxis H.-J. Kiery R.-D. Köhler A.Wilhelm :,0 FOSSIL-Verlag
Inhaltsverzeichnis Vorwort Teill Einführung und Normen 1. Einführung und Normen 19 1.1 Übersicht über die Normierungsorganisationen 19 1.2 Das OSI-Referenzmodell 22 Schicht 1: Physical Layer 23 Schicht 2: Data Link Layer 23 Schicht 3: Network Layer 24 Schicht 4: Transport Layer 24 Schicht 5: Session Layer 24 Schicht 6: Presentation Layer 25 Schicht 7: Application Layer 25 1.3 Historie 25 1.4 Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen (EN 50173) 27 1.4.1 Anwendungsbereich und Konformität 31 1.4.2 Struktur der anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlage...32 1.4.2.1 Die Primärverkabelung 33 1.4.2.2 Die Sekundärverkabelung 33 1.4.2.3 Die Tertiärverkabelung 35 1.4.2.4 Verbinden von Teilsystemen 37 1.5 Leistungsvermögen der Übertragungsstrecke 44 1.5.1 Klassifizierung von Übertragungsstrecken mit CU-Kabeln 46 1.5.2 Klassifizierung von Übertragungsstrecken mit Lichtwellenleiterverkabelung 48 1.5.3 Leistungsanforderungen an Kabel 49 1.5.4 Anforderung an die Verbindungstechnik 49 1.5.5 Anforderung an Verbindungskabel und Rangierpaare '. 50 1.5.6 Die Anhänge der Norm 51 1.6 Installation von Kommunikationsverkabelungen EN 50174 52 1.6.1 Betrachtungen zur Spezifikation 54 1.6.2 Qualitätssicherung 56 IT-Verkabelungssysteme
1.6.3 Dokumentation 56 1.6.4 Verwaltung der Verkabelung 57 1.6.5 Instandhaltung und Instandsetzung 57 1.6.6 Weitere Betrachtungen 57 1.6.7 Installationsplanung und -praktiken in Gebäuden 60 1.6.8 Erdung und Potentialausgleich 65 1.6.9 Installationsplanung und -praktiken im Freien 66 Teil II Kupferdatenkabel 2. Kupferdatenkabel 71 2.1 Kupferkabel für Datentechnik und Telekommunikation 71 2.2 Entstehungsgeschichte der Kupferdatenkabel 72 2.3 Aufbau und Symmetrie der Kupferkabel 73 2.3.1 Differenzierung der Kabelsymmetrie 73 2.3.1.1 Symmetrische Kabel 73 2.3.1.2 Asymmetrische Kabel 76 2.3.2 Werkstoffe für Kupferkabel 77 2.3.2.1 Leiteraufbau und Auswahl 77 2.3.2.2 Isolierwerkstoffe für Adern 78 2.3.3 Konstruktionselemente 80 2.3.4 Verseilung der Aufbauelemente 81 2.3.5 Gesamtschirmung 82 2.3.6 Bewehrungen 83 2.3.7 Kabelmantel und Werkstoffe für den Kabelmantel 84 2.3.7.1 Polyvinylchlorid (PVC) 84 2.3.7.2 FRNC (LSFROH) 85 2.3.7.3 FEP 87 2.3.7.4 Polyurethan (PUR) 87 2.3.7.5 Polyamid (PA) 88 2.4 Elektrische Kenngrößen und ihre Abhängigkeit 91 2.4.1 Die Leitungsparameter 91 2.4.1.1 Widerstandsbelag R' 92 2.4.1.2 Kapazitätsbelag C' und Betriebskapazität 94 2.4.1.3 Induktivitätsbelag L' 97 / Q IT-Verkabelungssysteme
2.4.1.4 Ableiturigsbelag G' und Isolationswiderstand Riso 98 2.4.2 Leitungsgleichungen 98 2.4.2.1 Wellenwiderstand Zw (characteristic impedance) 99 2.4.2.2 Mittlerer Wellenwiderstand Zm (mean impedance) 103 2.4.2.3 Laufzeit und Phasengeschwindigkeit (NVP) 104 2.4.2.4 Komplexer Dämpfungsbelag y, Vierpoldämpfung (Attenuation) 105 2.4.3 Die Übertragungsparameter 108 2.4.3.1 Nebensprechen (NEXT, FEXT, PSNEXT, PSFEXT) 108 2.4.3.2 Ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung (ELFEXT, PSELFEXT) 111 2.4.3.3 Signal-Rauschabstand (ACR, PSACR) 112 2.4.3.4 Rückflussdämpfung (Return Löss) 112 2.4.3.5 Laufzeit (PD) und Laufzeitunterschied (DS) 116 2.4.3.6 Die Erdunsymmetriedämpfung (LCL und LCTL) 116 2.5 Schirmeigenschaften 118 2.5.1 Der Kopplungswiderstand (transfer impedance) 118 2.5.2 Die Schirmdämpfung (coupling attenuation) 120 2.6 Anwendungen für Kupferkabel mit Schwerpunkt Ethernet" 121 2.6.1 10BASE-T Ethernet 122 2.6.2 100BASE-T Ethernet (Fast Ethernet) 122 2.6.3 1000BASE-T Ethernet (Gigabit Ethernet) 123 2.6.4 10G Base-T Ethernet 123 2.7 Ausblick in die Zukunft 124 Teil III Lichtwellenleiter (LWL) - Glasfaserkabel 3. Lichtwellenleiter (LWL) - Glasfaserkabel 129 3.1 Die optische Übertragung: Eine kurze Einführung 129 3.2 Die physikalischen Grundlagen der Lichtübertragung 131 3.2.1 Das Licht - eine elektromagnetische Welle 131 3.2.2 Brechungsindex 133 3.2.3 Reflexion und Brechung 134 3.2.4 Totalreflexion 137 3.2.5 Dämpfung 138 IT-Verkabelungssysteme / /
3.2.5.1 Absorption 139 3.2.5.2 Streuungsverluste 141 3.2.5.3 Einkoppelverluste und Übergangsdämpfung 143 3.2.5.4 Biegedämpfung (Makro-/Mikrobiegung) 143 3.2.6 Die Dispersion bei LWL-Fasern 145 3.2.6.1 Modendispersion 146 3.2.6.2 Materialdispersion und Bandbreiten-Längen-Produkt 147 3.2.6.3 Wellenleiterdispersion und Modenfeld 151 3.2.7 Die unterschiedlichen LWL-Typen 152 3.2.7.1 Stufenindex-Lichtwellenleiter 152 3.2.7.2 Gradientenindex-Lichtwellenleiter und numerische Apertur 154 3.2.7.3 Standard-Monomode-Lichtwellenleiter (G.652) 159 3.2.7.4 Weitere Glasfasertypen 160 3.2.8 Link Budget und Dämpfung 161 3.2.9 Dämpfungsmechanismen durch die Handhabung 165 3.2.9.1 Quelle/Faser-Einkopplung 165 3.2.9.2 Übergangsdämpfung 166 3.3 Glasfaserkabel: Aufbau, Anforerungen, Tests 170 3.3.1 Aufbau 170 3.3.1.1 Der Faserkern 170 3.3.1.2 Kabelmantel 172 3.3.2 Kabelkonstruktion 175 3.3.2.1 Fest-bzw. Vollader 176 3.3.2.2 Hohladerkabel 177 3.3.2.3 Kompaktader 178 3.3.2.4 Bündelader 178 3.3.3 Anforderungen an die Kabel und Prüfverfahren 179 3.3.3.1 Prüftest (Screen-Test) 180 3.3.3.2 Zugfestigkeit 181 3.3.3.3 Querdruckfestigkeit 181 3.3.3.4 Biegefestigkeit 182 3.3.3.5 Torsionsstabilität 182 3.3.3.6 Schlagfestigkeit 182 3.3.3.7 Temperaturstabilität 182 3.3.3.8 Längswasserdichtheit 183 3.3.3.9 Brandnormen 183 3.3.4 Einsatzfelder für Glasfaserkabel 184 IT-Verkabelungssysteme
3.3.4.1 Außenkabel 184 3.3.4.2 Innenkabel 185 3.3.5 Faser- und Steckerkonfektionierung 186 3.3.5.1 Direktmontage der Stecker 187 3.3.5.2 Aufteil- bzw. Verteiltechnik 188 3.3.5.3 Spleißtechnik 189 3.3.5.4 Die Steckerkonfektionierung 190 3.3.6 Differential Mode Delay und Conditioned Launch Cables 192 Teil IV Steckverbindersysteme 4. Steckverbindersysteme 197 4.1 Steckverbindersysteme für symmetrische Kupferverkabelungen 197 4.2 Steckverbindersysteme für Lichtwellenleiterverkabelungen 203 4.2.1.1 DIN und FC/PC 206 4.2.1.2 SC 206 4.2.1.3 F-SMA 207 4.2.1.4 ST 208 4.2.1.5 E-2000 208 4.2.1.6 ESCON und MIC 209 4.2.1.7 MT-RJ 210 4.2.1.8 VolitionVF-45 211 TeilV Ergänzende Hinweise zur Planung von Verkabelungssystemen 5. Ergänzende Hinweise zur Planung von Verkabelungssystemen 215 5.1 Weitere Komponenten in einem Verkabelungssystem 215 5.1.1 Unterflur-Kanalsysteme 215 5.1.2 Verlegung in Hohlraum- oder Doppelböden 216 5.1.3 Aufflursysteme 218 5.1.4 Wandkanäle 218 5.1.5 Pritschen/Schwerlastgitterrinnen 220 5.1.6 Installationssäulen 222 5.1.7 Schränke 223 IT-Verkabelungssysteme / 3
5.1.7.1 Aufbau und Parameter von Datenschränken 223 5.1.7.2 Die Schrankkühlung 229 5.2 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 233 5.2.1 Eine kleine Einführung in die EMV-Begrifflichkeit 233 5.2.1.1 Störquelle 234 5.2.1.2 Störsenke 234 5.2.1.3 Die leitungsgebundenen Kopplungen 235 5.2.1.4 Die feldgebundenen Kopplungen.^...236 5.2.2 Normen und Grenzwerte 238 5.2.3 Störfestigkeit (EN 55024) und Störstrahlung (EN 55022) 240 5.2.4 EMV-EG-Richtlinien 241 5.2.5 Auswirkungen auf Organismen 243 5.2.6 CE-Zeichen 243 5.2.7 Wechselwirkungen von Daten- und Stromnetzen 243 5.3 Einige Hinweise zur Konfektionierung von Kupferkabeln 247 5.3.1 Vorbereitung der Kabelenden 248 5.3.2 Aderanschluss 249 5.4 Redundanzen im Verkabelungskonzept 249 5.4.1 Redundanz im Primärbereich 250 5.4.2 Redundanz im Sekundärbereich 251 5.4.3 Redundanz im Tertiärbereich 252 5.5 Spezifische Verkabelungssysteme 253 5.6 Die Dokumentation von Verkabelungssystemen 255 5.6.1 Messprotokolle und was dann? 256 5.6.2 Anforderungen an ein Kabelmanagementsystem 256 5.6.3 Unterschiede zwischen NMS und Kabelmanagement 257 5.6.4 Beschriftungen 259 5.6.5 Kabelmanagement und was noch? 260 5.7 Weitere häufig diskutierte Themen 261 5.7.1 Einsatzbereiche der Glasfaserverkabelung (FTTB, FTTO, FTTD)...261 5.7.1.1 Fiber to the Buüding (FTTB) 261 5.7.1.2 Fiber to the Office (FTTO) und Fiber to the Desk (FTTD)..262 5.7.2 Wieso Kategorie 7 oder höher? 267 5.7.3 Home Entertainment und Multimedia-Applikationen 268 5.7.4 Anpassung asymmetrischer Komponenten an symmetrische Kabel 269 5.7.5 Voice over IP benötigt Kategorie 7! 271 5.7.6 Neue symmetrische Kabeltechnologien? 271 IT-Verkabelungssysteme
5.7.7 Kabel-Sharing/Mehrfachnutzung von Datenleitungen 272 5.7.8 Drahtgebundene Übertragung vs. Funknetze? 274 5.7.9 Migration vom Kupfer- zum Glasfasernetz und die Nutzung alter" Glasfasernetze 276 5.7.10 Faserkerne: 50 um vs. 62,5 um 277 5.7.11 GHz bis zum Arbeitsplatz 278 5.7.12 Stromversorgung über Kupfer- und Glasfaserkabel 278 5.8 Ethernet in der Industrie 282 5.8.1 Anforderungen und Normierungen im industriellen Verkabelungsumfeld 282 5.8.2 EN 50 173 vs. Industrieverkabelung? 284 5.8.3 Einige Unterschiede in den Einsatzszenarien 286 5.9 Prüfung und Abnahme installierter Kabelsysteme 287 5.9.1 Messungen an Verkabelungsstrecken: Kupfer 288 5.9.1.1 Rückflussdämpfung 289 5.9.1.2 Dämpfung/Einfügedämpfung 290 5.9.1.3 Nahnebensprechdämpfung 290 5.9.1.4 Dämpfung-Nebensprechdämpfung-Verhältnis (ACR) 291 5.9.1.5 Ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung ELFEXT 291 5.9.1.6 Gleichstrom-Schleifenwiderstand 292 5.9.1.7 Strombelastbarkeit 292 5.9.1.8 Laufzeit und Laufzeitunterschied 292 5.9.1.9 Erdungssymmetriedämpfung (LCL) 293 5.9.1.10 Schirmdämpfung 293 5.9.2 Messungen am LWL-Kabel 293 Teil VI Anhang Ö.Anhänge 303 6.1 Anhang A: Kupferkabelkennzeichnung 303 6.2 Anhang B: Glasfaserkabelkennzeichnung 304 6.3 Anhang C: Übersicht über wichtige AWG-Werte 306 6.4 Anhang D: Kanal- (Channel-)Anforderungen aus DIN EN 50173-1: 2003..308 6.5 Anhang E: Übersicht über akkreditierte EMV-Labore (Auszug) 309 IT-Verkabelungssysteme 7 5
6.6 Anhang F: Schlüssel der IP-Schutzklassen 311 6.7 Literaturhinweise 313 6.8 Stichwortverzeichnis 315 7 6 IT-Verkabelungssysteme