© 01/2002-Georg N. Strauss NetzwerktechnikHTL Jenbach-IT-Kolleg Strukturierte Netzwerke Cat.5 und...
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Strukturierte Netzwerke
Cat.5 und Class D
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InhaltsübersichtAnwendungsneutrale VerkabelungssystemeAnwendungsneutrale VerkabelungssystemeBereiche und MedienKlassen und KategorienMögliche NetzwerklösungenNetzwerktopologie, Zulässige KabellängenNetzkabel in der strukturierten VerkabelungNetzkabel in der strukturierten VerkabelungTertiärverkabelungAufbau und SchirmungPatchkabel in der strukturierten VerkabelungPatchkabel in der strukturierten VerkabelungVerkabelungsprinzipPatchpanelAnschlusstechnikAnschlusstechnikVerbindungsarten – Probleme und mögliche Ursachen
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InhaltsübersichtStrukturierte 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.
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VerkabelungssystemeStrukturierte VerkabelungStrukturierte Verkabelung
Gewinnt immer mehr an Bedeutung durch
Zusammenfließen von verschiedenen Dienstenwie
Diverse Telefonie- und Datennetze zu
Gemeinsamen Kommunikationsnetzen
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VerkabelungssystemeDIN 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
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Primärbereich - P
–Bereich zwischen Standortverteiler (SV) und Gebäudeverteiler (GV)
–LWL-Kabel oder Symmetrische 100 Kabel–Länge: 1500m
VerkabelungssystemeMedien 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
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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
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VerkabelungssystemeKlasseneinteilung der ÜbertragungsstreckenKlasseneinteilung der ÜbertragungsstreckenKlasse A bis 100kHz SprachübertragungKlasse B bis 1MHz Mittlere BitrateKlasse C bis 16MHz Hohe BitrateKlasse D bis 100MHz Sehr hohe BitrateKlasse E bis 200MHz Sehr hohe BitrateKlasse F bis 600MHz Spezielle NetzanwendungenKlasse 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
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VerkabelungssystemeKategorieeinteilung der VerbindungstechnikKategorieeinteilung der Verbindungstechnik
Kategorie 3 bis 16MHzKategorie 5 bis 100MHz 100MBit LANKategorie 6 bis 200MHzKategorie 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
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Mögliche LösungenVerkabelungshierarchieVerkabelungshierarchie
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Mögliche LösungenKabellängenKabellängen
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Mögliche LösungenKabellängenKabellängen
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Mögliche LösungenVerkabelungs-Verkabelungs-bereichebereiche
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Mögliche LösungenBeispiel: FirmengeländeBeispiel: Firmengelände
Öffentliches Netz Primärbereich
Sekundär-bereich
Tertiärbereich
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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
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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
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Symmetrische Kupferkabel
UTP„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
Installationskabel für Etagenverkabelung
S/FTP„Screened Foil Twisted Pair“, geflecht- und foliengeschirmtes, paarverseiltes, symm. Kupferdatenkabel
Installationskabel für Etagenverkabelung
STP„Shielded Twisted Pair“, 2 oder 4-paariges symm. Kupferdatenkabel mit einzeln abgeschirmten Adernpaaren
Bis 100MBit/sArbeitsplatznaher BereichEtagenverkabelung
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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
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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
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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
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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
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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
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Patchfelder
Informationstechnischer Rangierverteiler
Anschlussbelegung nach TIA/EIA Norm
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Beispiel für neutrale Verkabelung
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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
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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
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AnschlusstechnikVerbindungstechnikenVerbindungstechniken 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
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AnschlusstechnikTAE-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.
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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.
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AnschlusstechnikUAE-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.
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AnschlusstechnikAnschlussdosen-UAEAnschlussdosen-UAE
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AnschlusstechnikIAE - 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.
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AnschlusstechnikCat 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.
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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.
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AnschlusstechnikKontaktbelegung der Modularsteckverbindung bei verschiedenen DienstenKontaktbelegung der Modularsteckverbindung bei verschiedenen Diensten
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Anschlusstechnik
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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
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AnschlusstechnikProbleme und mögliche UrsachenProbleme und mögliche Ursachen
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 OrdnungSignallaufzeit fehlerhaft
• Schlechte Kabelführung•Max. zulässige Kabellänge überschritten
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AnschlusstechnikProbleme und mögliche UrsachenProbleme und mögliche Ursachen
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-VerhältnisNEXT ... Near End Cross Talk – NahnebensprechdämpfungFEXT ... Far End Cross Talk - Fernnebensprechdämpfung