© 01/2002-Georg N. Strauss NetzwerktechnikHTL Jenbach-IT-Kolleg Strukturierte Netzwerke Cat.5 und...

© 01/2002-Georg N. Strauss Netzwerktechnik HTL Jenbach-IT-Kolleg

Strukturierte Netzwerke

Cat.5 und Class D


InhaltsübersichtAnwendungsneutrale VerkabelungssystemeAnwendungsneutrale Verkabelungssysteme

Bereiche und MedienKlassen und KategorienMögliche NetzwerklösungenNetzwerktopologie, Zulässige Kabellängen

Netzkabel in der strukturierten VerkabelungNetzkabel in der strukturierten VerkabelungTertiärverkabelungAufbau und Schirmung

Patchkabel in der strukturierten VerkabelungPatchkabel in der strukturierten VerkabelungVerkabelungsprinzipPatchpanel

AnschlusstechnikAnschlusstechnikVerbindungsarten – Probleme und mögliche Ursachen


Inhaltsübersicht

Strukturierte VerkabelungStrukturierte Verkabelung

Unter dem Begriff der strukturierten Verkabelung versteht man die Verwendung einheitlicher Anschlussmittel für unterschiedliche Dienste, wie analoge Telefonie, ISDN oder die verschiedenen Netzwerktechnologien.

So lässt sich eine bestehende Installation leicht an neu gestellte Aufgaben anpassen, ohne Verkabelung bzw. Anschlusstechnik austauschen zu müssen.

Das Ergebnis sind verschiedene Anschluss-Systeme bzw. Anschluss- und Verbindungstechniken für unterschiedliche Anforderungen.


Verkabelungssysteme

Strukturierte VerkabelungStrukturierte Verkabelung

Gewinnt immer mehr an Bedeutung durch

Zusammenfließen von verschiedenen Dienstenwie

Diverse Telefonie- und Datennetze zu

Gemeinsamen Kommunikationsnetzen


Verkabelungssysteme

DIN EN 50173 – Europanorm fürDIN EN 50173 – Europanorm für

– Kabelspezifikationen– Leistungsfähigkeit der Übertragungsstrecken– Spezifikation der Anschlusstechnik– Prüfverfahren zur strukturierten Verkabelung– Verkabelungstopologie = Baumstruktur– Einteilung in drei Bereiche: Primär, Sekundär,

Tertiär


Primärbereich - P

–Bereich zwischen Standortverteiler (SV) und Gebäudeverteiler (GV)–LWL-Kabel oder Symmetrische 100 Kabel–Länge: 1500m

Verkabelungssysteme

Medien und Bereiche:Medien und Bereiche:

Sekundärbereich -S

–Bereich zwischen Gebäudeverteiler (GV) und Etagenverteiler (EV)–LWL-Kabel oder Symmetrische 100 Kabel–Länge: 500m

Tertiärbereich -T

–Bereich zwischen Etagenverteiler (EV) und Informationstechnischer Anschluss (TA)–LWL-Kabel oder Symmetrische 100 Kabel–Länge: 90m


VerkabelungssystemeKlassen und KategorienKlassen und Kategorien

Steigende DatenübertragungsratenWachsende Störeinflüsse

Anforderungen an die Komponenten der

strukturierten Verkabelung werden höher

Einführung verschiedener Kategorien (Cat) und Klassen (Class) zur Differenzierung

Übertragungsstrecken werden in KlassenVerbindungstechniken in Kategorien unterteilt


Verkabelungssysteme

Klasseneinteilung der ÜbertragungsstreckenKlasseneinteilung der Übertragungsstrecken

Klasse A bis 100kHz Sprachübertragung

Klasse B bis 1MHz Mittlere Bitrate

Klasse C bis 16MHz Hohe Bitrate

Klasse D bis 100MHz Sehr hohe Bitrate

Klasse E bis 200MHz Sehr hohe Bitrate

Klasse F bis 600MHz Spezielle Netzanwendungen

Klasse LWL > 100MHz

Die Klassen E und F sind derzeit noch nicht in der Norm spezifiziert, da bisher keine Endgeräte für so hohe Datenüber-tragungsraten existieren


Verkabelungssysteme

Kategorieeinteilung der VerbindungstechnikKategorieeinteilung der Verbindungstechnik

Kategorie 3 bis 16MHz

Kategorie 5 bis 100MHz 100MBit LAN

Kategorie 6 bis 200MHz

Kategorie 7 bis 600MHz 1GBit LAN

Die Kategorien 6 und 7 sind derzeit noch nicht in der Norm spezifiziert, da bisher keine Endgeräte für so hohe Datenüber-tragungsraten existieren


Mögliche LösungenVerkabelungshierarchieVerkabelungshierarchie


Mögliche Lösungen

KabellängenKabellängen


Mögliche Lösungen

Verkabelungs-Verkabelungs-

bereichebereiche


Mögliche LösungenBeispiel: FirmengeländeBeispiel: Firmengelände

Öffentliches Netz Primärbereich

Sekundär-bereich

Tertiärbereich


Praxis Tipp

Prüfen Sie die Anforderungen an das Netzwerk bezüglich der zu erwartenden Datenübertragungsraten

Wählen Sie die einzelnen Komponenten – Anschlussdosen, Patchfeld, Patchkabel, Kabel - sorgfältig aus. Alle Komponenten müssen der mindestens geforderten Kategorie bzw. Klasse entsprechen

Achten Sie auf möglichst kurze Übertragungsstrecken Achten Sie auf möglichst kurz abgemantelte Leitungsenden Behalten Sie die Verdrillung soweit wie möglich bei Kontrollieren Sie vor der entgültigen Montage der Dosen den

festen Sitz aller Schirmungselemente und Kabel Achten Sie auf gleiche Belegung nach Farbcode im

Rangierfeld und an den Dosen


Symmetrische Kupferkabel

Verkabelung des Tertiärbereiches:Verkabelung des Tertiärbereiches:

Sternförmige Verbindung von den EV zu den Anschlussdosen

Empfehlung der Norm: ungeschirmtes oder geschirmtes 4- oder 8-adriges Kupferkabel der Kategorie 5 (Twisted Pair)

Früher Koaxialverkabelung Bei besonders hohem Datenaufkommen, bzw.

notwendige galvanische Trennung auch LWL


Symmetrische KupferkabelUTP „Unshielded Twisted Pair“,

ungeschirmtes paarverseiltes, symm. Kupferdatenkabel mit 2 oder 4 Adernpaare

Lokale Netzwerke, Anschluss-, Installationskabel

S/UTP „Screened Unshielded Twisted Pair“, 2 oder 4-paariges paarverseiltes, symm. Kupferdatenkabel mit zusätzlichem Gesamtschirm

Installationskabel für Etagenverkabelung

FTP „Foil Twisted Pair“, foliengeschirmtes, paarverseiltes, symm. Kupferdatenkabel


S/FTP „Screened Foil Twisted Pair“, geflecht- und foliengeschirmtes, paarverseiltes, symm. Kupferdatenkabel


STP „Shielded Twisted Pair“, 2 oder 4-paariges symm. Kupferdatenkabel mit einzeln abgeschirmten Adernpaaren

Bis 100MBit/sArbeitsplatznaher BereichEtagenverkabelung


Symmetrische Kupferkabel

S/STP „Screened Shielded Twisted Pair“, 2 oder 4-paariges Kupferdatenkabel mit einzeln abgeschirmten Adernpaaren und zusätzlichem Gesamtschirm

Etagenverkabelung

PiMf „Paar in Metallfolie“, mit Metallfolie geschirmtes, verdrilltes Paar eines Kupferdatenkabels mit hoher Nahnebensprechdämpfung

Übertragung hoher Bitratengroßtechnische AnlagenEtagenverkabelung

ViMf „Vierer in Metallfolie“, mit Metallfolie geschirmter Vierer aus 4 Adern eines Kupferdatenkabels

Etagenverkabelung


Praxis Tipp

Achten Sie bei der Installation von Netzwerkkabeln auf einen zuverlässigen durchgängigen Schirmanschluss

Beziehen Sie die geschirmten Leitungsnetze und metallische Komponenten in den Potentialausgleich mit ein

Berücksichtigen Sie die minimalen Biegeradien (8 x Außendurchmesser)

Halten Sie den entsprechenden Abstand zu anderen Kabeltypen Brandschutz: halogenfreie Leitungen Kabel direkt von der Kabeltrommel verlegen Vermeiden Sie unnötigen Druck/Zug auf die Kabel – maximale

Einziehkräfte Kabel nicht länger als notwendig abmanteln Schirmfolie so nah wie möglich an Anschlussklemmen führen Verdrillung der Adernpaare möglichst lange beibehalten -

Farbcodierung beachten


Patchkabel

Jede anwendungsneutrale Gebäudeverkabelung unterscheidet Primär-, Sekundär- und Tertiärbereiche

Als Tertiärbereich bezeichnet man die sternförmige Verbindungen von den Etagenverteilern zu den informationstechnischen Anschlüssen einer Etage

Die Schnittstellen zwischen diesen Bereichen bilden passive Verteilerfelder:

Rangierfeld Rangierverteiler Patchfeld Patchpanel Verteiler


Patchkabel

Verteilerfelder sind Bindeglieder zwischen dem Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich universeller Verkabelungssysteme

Ermöglichen durch einfaches Umstecken (patchen) von Rangierkabeln (Patchkabeln) die problemlose Aufschaltung von Kommunikationsdiensten an einen Arbeitsplatz

Verteilfelder für LWL (Primär- und Sekundärbereich) und Twisted Pair (Tertiärbereich)

Unterscheidung nach Anzahl der Anschlüsse (Ports) Strukturierte Verkabelung: 24 Port Verteilerfelder üblich Fernmeldetechnische Installationen: 25 Ports üblich Standard-Installationsmaß: 19“ – Einbau in Datenschränken

oder Racks


Patchkabel

Manche Patchpanels sind klapp- bzw. ausziehbar Auf den meisten Verteilerfeldern finden sich Farbcode-

Bezeichnungen nach EIA/TIA (Electronic Industries Association/Telecommunications Industry Association)

Link-Test: Prüfung auf optimales Leistungsvermögen der einzelnen Komponenten – Einhaltung der durch die Norm geforderten Werte des Verkabelungssystems

DIN EN 50173: anwendungsneutrale Verkabelungssysteme Jeder Arbeitsplatz mind. einen informationstechnischen

Anschluss mit 100 Kabel entsprechend Cat.5 2. Anschluss entweder ebenfalls mit Cat.5 oder LWL Bei symm. Cu-Kabeln müssen mind. 2, besser 4 Adernpaare,

zur Verfügung stehen


Patchfelder

Informationstechnischer Rangierverteiler

Anschlussbelegung nach TIA/EIA Norm


Beispiel für neutrale Verkabelung


Praxis Tipp

DIN EN 50173 beachten Alle Netzwerkkomponenten sollten erhöhte Ansprüche

bezüglich EMV (DIN 50081 und DIN 50082) erfüllen Verwendung qualitativ hochwertiger Komponenten, da

Verteilerfelder, Anschlussdosen und Leitungen fest installiert sind

Verwendung von hochwertigen Anlege- und Montagewerkzeug

Optimale Übertragungseigenschaften erforden größte Sorgfalt beim Auflegen der Kabel

Verdrillung so weit wie möglich beibehalten Möglichst kurze Übertragungsstrecken


Praxis Tipp

Auf gleich Farbcodierung achten (Verteilerfeld – Anschlussdosen)

Fester und korrekter Sitz der Schirmung überprüfen Verwendung von gasdichten Schneidklemm-Kontakten Möglichkeit einer späteren Erweiterung bereits bei der

Planung mit berücksichtigen Einsatz kompatibler Produkte (Verteilerfeld – Anschlusskabel

– Anschlussdosen) Abschliessenden Link-Test durchführen


Anschlusstechnik

VerbindungstechnikenVerbindungstechniken 3 verschiedene Arten:

Löttechnik: kostengünstig und auf Dauer zuverlässig, aber zeitaufwendig (früher Fernmeldetechnik)

Schraubtechnik: Befestigung durch Schraubklemme, relativ schnell, spätere Änderungen jederzeit durchführbar

Schneidtechnik: große Zeitersparnis, je Klemmstelle nur 1 Draht, gasdichte Verbindungsstelle, sollte nicht gelöst werden


Anschlusstechnik

TAE-Telekommunikations-Anschluss-EinheitTAE-Telekommunikations-Anschluss-Einheit

Die TAE-Technik wird heute im Bereich der analogen Telekommunikation als Standardanschluss-System eingesetzt und ist nach DIN 41715 genormt.

Diese Norm umfasst sowohl die Anschlussdose als auch den zugehörigen Stecker. Es gibt sowohl Varianten mit Schraub- als auch mit Schneidklemmtechnik.

Die TAE-Buchse enthält drei Paare gegenüberliegender Kontaktfedern, von denen zwei als Schaltkontakte ausgebildet sind. Bei diesen Kontakten handelt es sich um Öffner.

Wird nun ein Stecker in die Dose gesteckt, öffnen sich die Kontakte zwischen den Klemmen 1 und 6 bzw. 2 und 5. Dadurch wird die weiterführende Leitung aufgetrennt, um ein Parallelschalten von Telefonen zu verhindern.


AnschlusstechnikAnschlussdosen-TAEAnschlussdosen-TAE

� TAE-Technik: zwei verschiedene Varianten mit unterschiedlicher Kodierung - N und F

� Sie verhindern das parallele Anschalten von Telefonapparaten. � Bei der Kodierung steht das „F“ für Fernsprechen

(Telefonapparate) und das „N“ dabei für Nichtfernsprechen (Anrufbeantworter, Fax , Modems und sonstige Zusatzgeräte).

� An den Anschlussdosen und Steckern fest angeformte Kodierungen garantieren ein verwechselungsfreies Anschließen der Endgeräte.


Anschlusstechnik

UAE-Universal-Anschluss-EinheitUAE-Universal-Anschluss-Einheit� Bei der Entwicklung der UAE-Technik wurden u. a. die

Forderungen der IEC 603-7 berücksichtigt � Internationale Norm für einen gemeinsamen

Telekommunikations-Endgeräte-Markt – Westernbuchse (RJ-45-Buchse) als Steckverbinder

� Diese Buchse wird mit leichter Modifizierung als UAE-Buchse verwendet

� Entweder mit einer oder mit zwei Buchsen bestückt - Schraub- bzw. Schneidklemmtechnik.� Die Buchsen sind achtpolig, wobei durch mechanische

Kodierungen auch sechspolige Stecker aufgenommen werden können.

� Ein weiterer Klemmkontakt dient als Schirmstützpunkt.� Die Universal-Anschluss-Einheit UAE wird sowohl für digitale

Anschalteeinrichtungen (achtpolig) als auch für analoge Endgeräte (sechspolig) verwendet.


Anschlusstechnik

Anschlussdosen-UAEAnschlussdosen-UAE


Anschlusstechnik

IAE - ISDN-Anschluss-EinheitIAE - ISDN-Anschluss-Einheit

Entsprechen der internationalen Norm und werden zum Anschluss von Terminals/Endgeräten in analogen und digitalen (ISDN) Netzen eingesetzt.

Die IAE-Dosen sind daher universell einsetzbar (in Analog- und in ISDN-Netzen) und können somit bei einer Umstellung von Analogtechnik auf Digitaltechnik weiterverwendet werden.

Die achtpoligen Modularbuchsen nehmen sowohl sechs als auch achtpolige Modularstecker auf.

Die IAE-Anschlussdose entspricht der UAE-Dose, weist im Unterschied dazu aber keinen zusätzlichen Schirmstützpunkt auf.

Schraubkontakte oder über Schneidklemmkontakte. Die Bezeichnung IAE wurde von der Deutschen Telekom eingeführt.


Anschlusstechnik

Cat 5 Dose nach Categorie 5, Klasse DCat 5 Dose nach Categorie 5, Klasse D Die bisher beschriebenen Anschlusstechniken eignen sich

ausschließlich zur Übertragung relativ niedriger Frequenzen. Daher kommen die in diesem Bereich verwendeten Dosen ohne eine aufwendige Schirmung aus.

Im Bereich der Datennetzwerktechnik werden sehr hohe Datenübertragungsraten, und demzufolge hohe Frequenzen, gefordert

Hohe Frequenzen fordern hohe Schirmdämpfungen - Cat.5-Anschlusskomponenten

Diese Modularsteckverbinder werden auch als RJ 45- bzw. Westernsteckverbinder bezeichnet und sind nach DIN EN 60603-7 und IEC 603-7 genormt.

Die Cat.5-Steckdosentechnik wird für anwendungsneutrale Netzwerke verwendet.

Die Verdrillung jeweils zweier Drähte muss so lange wie möglich beibehalten werden. Sie darf nicht mehr als 13 mm aufgetrennt werden.


AnschlusstechnikAnschlussdosen-Cat.5Anschlussdosen-Cat.5 Die Steckverbinder sind achtpolig ausgeführt. Die Reihenfolge der

aufzulegenden Adernpaare ist nicht genormt, da diese Dosen für unterschiedliche Sprach-und Datendienste eingesetzt werden können.

Die Familie der Cat.5-Anschlusseinheiten umfasst ein komplettes System zum Endgeräteanschluss mit Übertragungsfrequenzen bis 100 MHz. Als Anschlusstechnik wird die Schneidklemmtechnik verwendet.


AnschlusstechnikKontaktbelegung der Modularsteckverbindung bei verschiedenen DienstenKontaktbelegung der Modularsteckverbindung bei verschiedenen Diensten


Anschlusstechnik


AnschlusstechnikProbleme und mögliche UrsachenProbleme und mögliche Ursachen

Keine Datenüber-tragung

• Verdrahtungsfehler

Schlechte Daten-übertragung

• Fehlanpassung durch Komponenten mit unterschiedlichen Wellenwiderständen• Schlechte Kontaktierung durch defekte Patchkabel• Schlechte Kontaktierung des Installationskabels an der Dose oder am Patchfeld• Dämpfung, NEXT, ACR prüfen

Gleichstromwider-stand fehlerhaft

• Max. zulässige Länge überschritten• Grosse Übergangswiderstände beim Installationskabelanschluss an der Dose oder Patchpanel• Zu geringer Adernquerschnitt des Kabels



NEXT/FEXT fehlerhaft

• Drall der verseilten Adern zu stark geändert• Adern parallel geführt (nicht verdrillt)• ungeschirmte Komponenten verwendet• Schirmung nicht in Ordnung• Kabelführung/Kabelanschluss schlecht

Dämpfung fehlerhaft

• Max. zulässige Kabellänge überschritten• Umgebungstemperatur zu hoch• Rückflussdämpfung überschritten• Schlechte Kabelführung

ACR fehlerhaft • NEXT und/oder Dämpfung nicht in Ordnung

Signallaufzeit fehlerhaft

• Schlechte Kabelführung•Max. zulässige Kabellänge überschritten



Rückflussdämpfung fehlerhaft

• Unterschiedliche Wellenwiderstände bei Anschlussdosen, Kabel oder Patchpanel• zu weit geöffnete Verdrillung der Adern• zu enge Verbindungsstellen• hoher Übergangswiderstand in den Anschlussdosen oder Patchpanel• schlechte Kabelführung

ACR ... Dämpfungs-Nebensprechdämpfungs-Verhältnis

NEXT ... Near End Cross Talk – Nahnebensprechdämpfung

FEXT ... Far End Cross Talk - Fernnebensprechdämpfung

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