Konservative Verkabelungssysteme (3): EIA/TIA 568-Standard

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Teil 14 von 30 aus der Serie "Digitale Nachrichtenübertragung"
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Geht man von einer angestrebten zehnjährigen Lebensdauer eines Verkabelungssystems aus, so ist es wichtig, mit einem Verkabelungssystem nicht nur alle aktuellen, sondern auch alle »emerging« Standards und Anforderungen abdecken zu können. Dazu gehören in jedem Falle die Unterstützung neu aufkommender Netzwerktechnologien und die Berücksichtigung der verschärften EG-EMV-Bestimmungen. Eine Standardisierung hat die LANs immer vorangebracht, weil unentschlossene oder verunsicherte Anwender günstig darauf reagieren und Hersteller unnütze Entwicklungen unterlassen, was wiederum den Preisen zu Gute kommt. Es gibt zwei wesentliche Standardisierungswerke: den EIA/TIA 568-Standard und ISO/IEC 1180.

Der EIA/TIA 568-Standard geht von einer strukturierten Verkabelung aus, die zwischen unterschiedlichen Verkabelungsstufen unterscheidet. Gebäude werden untereinander durch die sogenannte Geländeverkabelung verbunden. Innerhalb des Gebäudes gibt es Etagen. Die Etagen werden untereinander durch die sogenannte Verkabelung im Steigbereich verbunden. Innerhalb der Etagen gibt es Technikräume, die die gesamten Komponenten der strukturierten Verkabelung enthalten müssen und darüber hinaus für den LAN-Betrieb wichtige Geräte wie Bridges, Router oder Server enthalten können. Die Technikräume heißen im engl. Wiring Closet. Untereinander sind die Wiring Closets üblicherweise mit der Steigbereichstechnik verbunden. Das Massenproblem tritt erst bei der Verkabelung zwischen Endgeräten oder Datensteckdosen und Wiring Closets auf. Während man in allen anderen Bereichen ruhig eine etwas aufwendigere Technologie, wie z. B. Fiber Optic, verwenden kann, muss die Endsystemverkabelung sorgfältig überlegt werden, da es hier »richtig ins Geld« geht.

Der EIA/TIA 568 Commercial Building Wiring Standard schlägt vier grundsätzliche Arten von Kabel vor, die zwischen den Endgeräten (in Work Areas) verwendet werden können: Koaxialkabel, STP, UTP (unterteilt in fünf Kategorien, davon drei für die Datenübertragung akzeptable Kategorien) und die 62,5/125 Mikron Multimode-Gradientenindexprofilfaser. Der Standard sieht vor, dass es grundsätzlich zu jedem Arbeitsplatz zwei kupferbasierte Informationswege geben muss: einen für Telefon, den anderen für Datenübertragung. Jedes Fiber-Optic-Kabel muss in Ergänzung zu diesen beiden Wegen installiert werden, nicht als Substitution. Die im Standard vorgeschlagene Strategie entspricht durchaus der Sachlage, vor allem, da es in den vergangenen zehn Jahren nicht gelungen ist, die LAN-Standards und ISDN in irgendeiner Weise zu harmonisieren. Des Weiteren wird auch die Integration auf der anwendungsorientierten Seite gegebenenfalls noch lange auf sich warten lassen.

Für Niederfrequenzkabel hat der Standard folgende Level (Kategorien) definiert:

  • Level/Kategorie 1:
    Billigkabel für analoge Sprachübertragung und Übertragung mit Bitraten von wesentlich weniger als 1 Mbit/s. Kabel dieser Kategorie werden für Neuinstallationen nicht mehr empfohlen. Die Leistungen eines Kabels dieser Kategorie entsprechenden Leistungen, die man von einem konventionellen Telefonkabel, auch Sternvierer, erwarten kann.
  • Level/Kategorie 2:
    Kabel zum Ersatz von Level/Kategorie-1-Kabel. Übertragungen von Bitraten bis 4 Mbit/s über mittlere Entfernungen, z. B. für kleine Token-Ring-Netzwerke und ISDN. Die Leistungen entsprechen denjenigen, die man von höherwertigem Telefonkabel, auch Sternvierer, wie sie z. B. im ISDN-Bereich eingesetzt werden, erwarten kann.
  • Level/Kategorie 3:
    UTP/STP-Kabel für Übertragungen von Bitraten bis 10 Mbit/s einschließlich Level 1/2-Anwendungen, Leistung z. B. Ethernet 10Base-T bis 100 m.
  • Level/Kategorie 4:
    UTP/STP-Kabel für Übertragungen von Bitraten bis 20 Mbit/s über größere Entfernungen als Level 3 (10Base-T und Token Ring).
  • Level/Kategorie 5:
    Extended Frequency für Übertragungen von Bitraten mit mehr als 20 Mbit/s oder Frequenzen bis ca. 100 MHz (z. B. für die Übertragung von FDDI oder Fast Ethernet) über Entfernungen bis 100 m.

Wo ist der Unterschied zwischen Level und Kategorie? In der Spezifikation sind bestimmte Werte für Dämpfung und Nebensprechdämpfung sowie weitere Charakteristika bezogen auf bestimmte Frequenzen angegeben. So muss die Dämpfung bei einem Level 5-Kabel bei 20 MHz kleiner als 8,4 dB/100m und bei 100 MHz kleiner als 20 dB/100m sein. Was ist aber bei 65 oder 87 MHz? Darüber sagt der Standard nichts aus. Bei einem »Kategorie«-Kabel dürfen die Werte zwischen zwei vorgegebenen Frequenzen nicht schlechter sein als jene auf einer gedachten Linie zwischen den beiden angegebenen Werten. Ein »Level«-Kabel darf auch schlechtere Werte haben. Siehe dazu Bild 3.

Die magischen 100 m sind die maximal im Rahmen des Standards angenommene Distanz zwischen Endgeräteanschluss und Verteilerraum. Die Tabellen zeigen die wichtigsten Charakteristika der Kabel. Die in den Tabellen auftretende Bezeichnung NEXT ist die US-Bezeichnung für Nahnebensprechdämpfung Near End Cross Talk.

Es ist nun interessant, inwieweit bestimmte Kabeltypen zu bestimmten Standard-LANs korelliert werden können: Die UTP-Spezifikationen im EIA/TIA 568 sind schärfer als für IBM IVS Typ 3 und schaffen eine bessere Vergleichbarkeit, da sie auch den Bereich bis 16 MHz abdecken. Dadurch passiert es natürlich, dass einige IVS Typ-3-Kabel die Spezifikationen von TCA/EIA 568 Kategorie 3 erfüllen und andere nicht. Die Kategorie 3 sollte also dazu benutzt werden, IVS Typ-3-Kabel zu erneuern, wenn dies notwendig wird und keine darüber hinaus gehenden Wünsche an die Übertragungsrate gestellt werden.

In der Praxis ist nach Auffassung aller, die sich ernsthaft damit beschäftigen, nur die Spezifikation nach Kategorie 5 interessant, da in den Kategorien 1-4 viele bereits beerdigte Technologien berücksichtigt werden. Allerdings reicht sie, wie wir noch sehen werden, für 10 GbE nicht mehr aus, aber das diskutieren wir später noch sehr ausführlich.

Mit der Zeit wurden noch zwei neue Kategorien, nämlich 6 und 7 entwickelt. Wie wir in den Ausführungen zu 10 GbE noch sehen werden, waren diese Definitionen ungünstig. Darum haben interessierte Hersteller die erweiterten Kategorien 6A und 7A vorangetrieben. Das hat aber tiefgreifende technische Gründe, die wir in späteren Folgen noch diskutieren müssen.

Weitere Probleme ergeben sich hinsichtlich einer einheitlichen Impedanz. Die Impedanz ist, wie bereits ausgeführt, der Wellenwiderstand des unendlich langen Kabels, Sender und Empfänger müssen an die Impedanz des Kabels angepasst sein, da falsche Impedanzen zu Empfängerreflexionen und einer höheren Dämpfung führen. Es gibt heute ein heilloses Durcheinander: IEEE 802.3 für Ethernet 10Base-T schreibt 100 Ohm für UTP vor, IEEE 802.5 für Token Ring schreibt 150 Ohm für STP bei 16 Mbit/s vor, Telefonkabel haben eine Impedanz von 100 Ohm, an einem Standard für 120 Ohm wurde gearbeitet, bevor Telefone durch VoIP eigentlich überflüssig wurden.

EIA/TIA 568 versucht sich durch die Impedanzbereichsangabe herauszuhalten. International geht der Trend zur 100-Ohm- Impedanz, für die Betreiber von IBM Token-Ring-Netzen war das lange Zeit keine große Hilfe. Das Problem hat sich aber mit dem Abgang von Token Ring aus der LAN-Welt auch erledigt. Abhilfe schaffen Impedanzwandler, aber das sind auch nur wieder zusätzliche Einrichtungen.

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