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  Verkabelung

Strukturierte Verkabelung strukturierte Verkabelung

Früher wurden Kabel so gelegt, wie man sie gerade brauchte, vom einen Punkt zum anderen. Wenn noch zwei Adern bis irgendwo frei waren, wurde drangepatcht. Auch gab es für jeden Dienst unterschiedliche Kabeltypen. Mit einer strukturierten Verkabelung schafft man gleiche Leitungen verteilend von einem zentralen Ort aus zu den Verbrauchern unabhängig von den Diensten, die auf den Leitungen später genutzt werden sollen. Vorteil: Es spart endlose Zeit und Kosten bei Wartung und Pflege.

Klassisch ist das ICS (IBM Cabeling System), welches mittlerweile auf breiter Front durch RJ45-Dosen beim Verbraucher und Patchpanels an zentraler Stelle mit twisted pair Kabeln der Category 5 oder besser abgelöst wurde. Hier kann man alles drüber nutzen, Telefon, ISDN, Ethernet, TokenRing, CDDI, ATM, und, und, und ...

Wie funktioniert Twisted Pair?

Die differentielle Signalübertragung überträgt jedes Signal auf zwei Leitungen. Einmal das Normalsignal (TX+) und zusätzlich das invertierte Signal (TX-). Da beide Adern im Kabel eng verseilt sind, addieren sich EM-Störungen recht gleich auf beide Signale. Beim Empfänger wird das invertierte Signal wieder invertiert. Dadurch invertiert sich auch die Störung auf dieser Leitung. Beide Signale werden nun addiert. Das Nutzsignal wird dadurch verdoppelt und die Störung rechnet sich raus. Klar, dass hierzu eine durchgängig saubere Verseilung notwendig ist.

Telefonkabel

Im klassischen Telefonkabel sind immer vier Adern zu einem Sternvierer verseilt. Daher eignet sch diese Art von Kabel schlecht für z.B. Ethernet. Die vier Adern eines Sternvierers sind wie folgt gekennzeichnet:

		 A-Ader: Ohne Markierung
		 B-Ader: Mit 1 Ring
		A2-Ader: Mit 2 Ringen und langem Abstand
		B2-Ader: Mit 2 Ringen und kurzem Abstand
		

In einem Grundbündel sind immer 5 Sternvierer in der Reihenfolge rot, grün, grau, gelb und weiss zusammen gefasst

Und wenn wir gerade bei Telekom-Kabeln und Farben sind, kurz noch die Belegung der TAE-Stecker:

TAE-F
		Weiss: La, Klemme 1
		Braun: Lb, Klemme 2
		Grün : W,  Klemme 3 (Wecker)
		Gelb : E,  Klemme 4 (Erde)
		
TAE-N
		Weiss: La, Klemme 1
		Braun: Lb, Klemme 2
		Grün : Wa, Klemme 5 (weiterführende A-Ader)
		Gelb : Wb, Klemme 6 (weiterführende B-Ader)
		

Viele Drittanbieter halten sich leider nicht an dieses Farbschema.

Cat.3, Cat.5, Cat.7?

Die Categorien beschreiben die Kabelqualität. Ein wesentlcher Parameter ist die Grenzfrequenz, mit der die Signale noch einigermassen vernünftig übertragen werden. Neben Werten wie Dämpfung, FEXT und NEXT (Far End- und Near End Cross Talk, also Übersprechen) und weiteren Kabelparametern ist eine griffige Kenngrösse die Grenzfrequenz.

TIA Cat. ISO Class Grenz-f Einsatzbereich
1 ? 100 KHz Telefon, POTS, ISDN
2 ? 2 MHz IBM Mainframe, Arcnet
3 ? 16 MHz Ethernet 10BaseT, Token Ring
4 ? 20 MHz
5 D 100 MHz Ethernet 100BaseT
5e D 100 MHz Ethernet 1000BaseT
6 E 250 MHz Ethernet 1000BaseT
7 F 600 MHz hier tut's dann der Westernstecker nicht mehr. ;-)

Btw: Die Impedanz beträgt 100 Ohm, der ohmsche Widerstand liegt unter 95 Ohm / km, bei höheren Klassen bis runter zu fast 50 Ohm / km.
Quellen: Datenblätter der Firma Kerpen (Produktlinie MegaLine) und Whitepapers, speziell De-Mystifying Category 5, 5e, 6, and 7 Performance Specifications, der Firma Siemon

Anmerkung: Beim Befestigen der Kabel mittels Kabelbindern und Zugentlastungen sollte man diese nicht endlos "anknallen". Auch die vorgegebenen minimalen Biegeradien sind ein zu halten. Bei Quetschungen der Aderisolation können sich die elektrischen Eigenschaften der Adernpäärchen so verändern, dass es zu Störungen bis hin zum komplettem Ausfall der Verbindung kommt, obwohl die Adern alle noch Durchgang haben.

Patchkabel vs. Verlegekabel Kontaktierung des RJ45-Steckers

Beim Patchkabel besteht jede Ader aus Litze, also vielen feinen Drähtchen. Hier lassen sich die Kontakte des RJ45-Stecker gut einpressen (siehe Abbildung), denn die vielen Drähtchen können sich im Kabel entsprechend der eindringenden Kontakte bewegen und anpassen.

Beim Verlegekabel besteht jede Ader aus einem massiven Draht. Das ist für die RJ-Stecker natürlich nicht so günstig, allerdings hat das Kabel, da ein massiver Leiter, einen geringeren Innenwiderstand, ist also für längere Leitungen besser geeignet. Es wird mittles LSA Schneid-/Klemmtechnik auf Dosen oder Patchpanel aufgelegt. Hierbei befinden sich zwei Schneidkontakte in Form eines noch oben stehenden "U" in der Dose. Das Kabel wird einfach mit einem Werkzeug dazwischen gepresst und eingeklemmt. Dabei schneiden ein Flanken des "U" in die Isolierung der Ader und kontaktieren so den Draht. Der massive Draht sorgt hier für guten Halt. Patchkabel mit seiner Litze würde in diesen Kontakten viel schlechter kontaktieren.

Gernot Zander formulierte die Regel sehr schön:
"Ist das Verlegekabel? Da macht man keine Stecker dran, das ist bäh."

LSA-Plus Technik
jack-A-B.jpguncl110b.jpg

Ein paar Bilder sagen mehr als tausend Worte. Auf den beiden Bildern erkennt man, wie LSA Schneid-/Klemmtexchnik funktioniert, wie eine angeschlossene Cat.3-Dose aussieht und wie die Adern mit dem LSA-Plus Werkzeug aufgelegt werden. Das Werkzeug für Profis mit Metallspitze und automatischen Endabschneider kostet zwischen 30 EUR und 40 EUR.

lsa-billig.gif

Für den gelegentlichen Heimbedarf gibt es auch eine Low-Cost Variante aus Kunststoff und ohne Abschneider für unter 5 EUR, die erfahrungsgemäss ca. 50 bis 100 Auflegevorgänge aushält.

Achtung: Die Verdrillung darf beim Auflegen der Kabel nicht weiter als die entsprechende Norm vorschreibt, geöffnet werden:

  • Category 5: 1/2" = 1.3 cm
  • Category 4: 1" = 2.5 cm
  • Category 3: 3" = 7.6 cm
EIA-Belegung RJ45
RJ45-Buchse nach EIA 568A RJ45-Buchse nach EIA 568B
EIA568A.gif EIA568B.gif

Der einzige Unterschied besteht in den vertauschten Farben der Päärchen 2 und 3. Die Belegung der einzelnen Pins der RJ45-Buchse steht in den entsprechenden Abschnitten

Technical Reference Topics gibt es bei CablingDirectory.com Da gibt's alles. USB, Ethernet, FireWire, EIA 568A und 568B, viel serielles ... sehr lesenswert

Ethernet über Telefonkabel

Sollte man nicht machen. 10 MBit-Ethernet erfordert zumindest die Kabelqualität der Category 3. Telefon nicht. Man kann es versuchen, kann sich aber auch viel Ärger und schwer zu findende Probleme damit einhandeln. Nicht empfehlenswert. Und 100MBit/s geht damit schon gar nicht.

ISDN und Ethernet in einem Kabel

Wird oft nachgefragt, denn bei 10/100MBit braucht man nur zwei Adernpaare wie auch für ISDN. Was liegt also näher, es in ein 4-paariges Cat.5 zu packen. 1000 Base-T, also Gigabit-Ethernet braucht alle 4 Adernpäärchen. Zudem ist man bei solcher Doppelnutzung beschränkt. Über ein 4-paariges Kabel kann man Ethernet, aber auch ISDN, Tokenring, CDDI, oder serielle ohne Ansehen fahren, da alle Pins 1-zu-1 verkabelt sind.
Signalstörungen können im Ethernet durch das ISDN oder a/b entstehen, da deren Signalhub deutlich höher ist, etwa 5V gegenüber 40V bis knapp 100 V !

Was bedeutet AWG AWG steht für American Wire Gauge und beschreibt den Aderndurchmesser eines Kabels.
AWG mm mm2
16 1.5
18 1.0
20 0.60
22 0.62 0.38
23 0.57 0.34
24 0.51 0.23
28 0.08

Leider sind die Umrechnungen nicht eindeudtig. So findet man z.B. für AWG20 mal 0.60mm2, mal 0.56mm2. Bei anderen Stärken giltähnliches.

Um die Normen Rutenbeck hat eine Menge interessanter Infos in ihrer Fachzeitschrift "Auf Draht", z.B. Sehr lesenswert.
Netzwerk zwischen zwei Gebäuden

Folgendes dazu von Gisbert Gross (Stromer@Stromer84.de):

Zum Thema Potentialausgleich:
Metallische Leitungen und Gehäuse sowie der PE-Leiter der Elektroinstallation werden in Gebäuden miteinander und mit einem Erder (Fundamenterder, Kreuzerder) verbunden. Auf die Leiterquerschnitte möchte ich jetzt hier nicht weiter eingehen. Ist diese Voraussetzung erfüllt, so ist ein korrekter Potentialausgleich im Gebäude installiert. Hat man nun zwei Gebäude mit korrektem Potentialausgleich so ist nicht automatisch gegeben, daß beide Erder eine gleich gute Verbindung zum Netzerder des EVU aufweisen. Die Güte dieser Verbindung ist vor allem Abhängig von der Bodenbeschaffenheit und der Entfernung zum Netzerder. Nur sehr geringe Unterschiede erzeugen schon unterschiedliche Erdpotentiale und bei Verbindungen zwischen PE und N-Leiter sowie durch elektromagnetische Übertragung kann dann zwischen den Erder eine Spannung entstehen.

Nun zum Netzwerk:
Fast alle aktiven und passiven Netzwerkkomponenten haben berührbahre Metallteile und einen Niederspannungsanschluß und müssen schon deshalb geerdet werden. Ist in zwei Gebäuden jeweils ein Netzwerk vorhanden, so sind auch die Komponenten an die jeweilige Gebäudeerdung angeschlossen. Sollte Zwischen den beiden Erdern ein Potentialunterschied bestehen und eine Spannung anstehen so würde bei der Verbindung der Erder über den Kabelschirm des Cat.5 Kabels ein Ausgleichsstrom fließen. Stromdurchflossene Leiter bauen um sich ein Magnetfeld auf, daß dann auch auf andere, räumlich nicht getrennte Leiter einwirkt und auch in diesen einem Stromfluß bewirken kann. Bei einem EDV-Netzwerk kommt es dann im besten Falle nur zu Übertragungsstörungen aber es kann auch die Zerstörung von Netzwerkkomponenten zur Folge haben. Deshalb sollte eine gebäudeübergreifende Netzwerkverbindung immer durch eine elektrisch nicht leitende Verbindung erfolgen (Funk, Glasfaser) und ist nach EN 50173 (Euro-Norm zu Netzwerkverkabelung) auch vorgeschrieben. Der Kabelschirm von Twisted-Pair Kabeln verhindert eigenlich eine solche elektromagnetische Übertragung auf die Leiter, aber nur bei ordentlichem Erdanschluß ist eine Ableitung von Störfeldern auch möglich ( zweiter Grund zur Erdung von Netzwerkkomponenten) ist auch in EN 50173 unter EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) aufgeführt. Die auf 100m begrenzte Länge von Kupferkabeln (von Hub zu Hub oder PC zu PC oder PC zu Hub inkl.Patchkabel) im Netzwerkbereich ist meistens der nächste Grund weshalb man räumlich getrennte Gebäude mit Glasfaserkabel verbindet (max. Länge 2000m).

Gisbert, danke hierfür.

Das Fazit: Glasfaser oder was Drahtloses ist hier angesagt, wenn man im Schadensfall keinen Ärger mit seiner Versicherung haben möchte.

Signallaufzeiten im Kabel

Aus der FAQ zu comp.dcom.lans.ethernet:

Medium Ausbreitungsgeschwindigkeit
Thick Coax (10Base5) 0.77c (231,000 km/sec)
Thin Coax (10Base2) 0.65c (195,000 km/sec)
Twisted Pair (10BaseT) 0.59c (177,000 km/sec)
Fiber 0.66c (198,000 km/sec)
AUI Cable 0.65c (195,000 km/sec)

Aus diesen Daten lässt sich die "Grösse" eines Bits berechnen. Als Beispiel 10BaseT 177.000 km/sec durch 10MBits/s ergibt 17.7m für die "Länge" eines Bits. Aus den Angaben über die maximale Paketlänge ergibt sich somit die maxmale Länge des entsprechenden Kabels.

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  Quelle: d.c.h.n.