3.2.2 Kabeltypen

  Mit wachsenden Aufgaben des Netzes ändern sich auch die Anforderungen an die Verkabelungssysteme. Die neuen Einsatzgebiete stellen immer höhere Anforderungen und der Bandbreitenbedarf steigt ständig. Für jeden Einsatzbereich sollte daher die Auswahl des Kabeltypes sehr sorgfältig überprüft werden. Wie in der strukturierten Verkabelung schon erwähnt wurde, beschränkt sich ein modernes Netz auf zwei Kabeltypen: LWL-Kabel und Kupferkabel. Während im Primärbereich und Sekundärbereich vorwiegend Glasfaser zum Einsatz kommt, wird im Tertiärbereich derzeit noch das Kupferkabel favorisiert.

Kupferkabel
Bei einer Tertiärverkabelung werden ausschließlich Kabel mit mehrfach verdrillten Leiterpaaren, sogenannten Twisted-Pair-Kabel, installiert. Diese Kabel werden schon seit einigen Jahren als Übertragungsmedium eingesetzt. Ursprünglich wurde das Twisted-Pair-Kabel im Fernmeldebereich eingesetzt. Der Durchbruch in der Computerwelt kam erst zu Beginn der 80er Jahre mit der steigenden Zahl vernetzter PCs und den steigenden Anforderungen an die Flexibilität der Verkabelung. Die wachsende Leistungsfähigkeit der Twisted-Pair-Kabel hat dazu geführt, daß sie die übliche Koax-Verkabelung ablöste. Twisted-Pair-Kabel weisen aufgrund ihrer Verdrillung eine hohe Störunterdrückung auf, die auf der Umkehrung der magnetischen Felder beruht. Die Kabel werden entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit in ``Kategorien'' unterteilt. Dabei werden an jede Kategorie aufsteigend immer höhere Anforderungen bzgl. der Performance bei bestimmten Frequenzen gestellt. Folgende Industriestandards wurden entwickelt:

• Kat 3 : Bandbreite bis 16 MHz
• Kat 4 : Bandbreite bis 20 MHz
• Kat 5 : Bandbreite bis 100 MHz
• heute kurz vor Verabschiedung Kat 6 : Bandbreite bis 200 MHz
• heute kurz vor Verabschiedung Kat 7 : Bandbreite bis 600 MHz

Lichtwellenleiter (LWL)
Glasfaserverkabelung wird hauptsächlich im Primärbereich, also über größere Entfernungen, und im Steigbereich zu den Etagenverteilern (Inhouse-Verkabelung) eingesetzt. In manchen Fällen wird Glasfaser bis hin zum Arbeitsplatz (FTTD Fibre To The Desk) verlegt.
Der LWL besteht aus zwei Grundelementen: dem Kern und dem Mantel, jeweils aus optisch transparentem Material (z.B. Quarzglas), und der Beschichtung. Der Kern ist der zentrale Bereich des LWL, der zur Lichtwellenführung dient. Man unterscheidet zwei Fasertypen: Multimode mit Stufenprofil und Gradientenprofil 10#10, und Monomode 11#11. Der Unterschied liegt in der Anzahl der zu übertragenden Moden und demzufolge in der Übertragungsrate (Bit pro Sekunde). Mit einer 62,5-Multimodefaser lassen sich im Falle von ATM bis OC-12 (622 MBit pro Sekunde) sowie Gigabit Ethernet gemäß dem 1000Base-LX-Standard bis zu einer Distanz von 500m nutzen. Bei diesen Entfernungen sind allerdings die Kapazitäten von Multimodefasern ausgeschöpft. Der begrenzte Faktor ist hier das Bandbreitenprodukt, eine Maßzahl für das Verhältnis zwischen Entfernung und zu übertragender Frequenz auf dem LWL-Kabel. Ein wesentlich höheres Bandbreitenprodukt bieten Monomodefasern, über die sich im Gigabit Ethernet entsprechend dem 1000Base-LX-Standard über einen Link von 2000m übertragen läßt. Deswegen wird Multimode-LWL hauptsächlich für Inhouse-Verkabelungen und kurze Campus-Strecken und Monomode-LWL bei großen Entfernungen (Primärbereich) eingesetzt. Grundsätzlich sollte unabhängig von der gewählten Faser genügend Reservefaser berücksichtigt werden und redundante Kabelwege eingeplant werden.
Die Vorteile von LWL:

• Die Photonen in einer Glasfaser beeinflussen sich nicht gegenseitig und werden auch nicht von externen Photonen beeinflußt (kein Nebensprechen).
• Die Glasfaser kann hohe Bandbreiten unterstützen.
• Bei Stromausfällen, elektromagnetischen Störungen oder Stromstößen wird die Glasfaser nicht beeinflußt.

Die Nachteile von LWL:

• LWL ist sehr aufwendig zu verlegen.
• Die Kabelpreise sind marginal teurer, aber die Verlegung erheblich teurer als beim Kupferkabel.
• Die Komponenten, die an ein LWL angeschlossen werden, sind teuer.

Mit beiden Kabeltypen können Hochleistungsverkabelungssysteme aufgebaut werden. Zum Beispiel: bei einem Bandbreitenlängenprodukt von 600 bis 800 MHz*km in den optischen Fenstern 850nm und 1300nm liefert Glasfasertechnik mit 1,2 bis 1,6 GBit pro Sekunde über 500m etwa die gleiche Übertragungsrate wie die Kupfertechnik bei 100m. Dabei wird deutlich, daß Kupfertechnik und Glasfasertechnik hinsichtlich der möglichen Datenübertragungsrate gleichwertig sind. Der nutzbare Vorteil von Glasfaser liegt in der größeren zu überbrückenden Entfernung.

Norm
Ziel einer Normierung ist, einer breiten Gruppe von Anwendern durch Bezug auf die Norm die Sicherheit zu geben, daß die neuen Technologien auf diese Normen aufbauen. Reichen dann die Anforderungen nicht aus, wie z.B. bei Gigabit Ethernet über Kat.5, werden neue Normen wie Kat.6 und Kat.7 entwickelt.
Der Einsatz von normgerechten passiven und aktiven Komponenten minimiert weiterhin die Fehlerhäufigkeit bei Störungen aller Art (Schnittstellenproblematik, Kompatibilität, Einhaltung der Längenrestriktion, etc.).

Die ``Normpyramide'' in Abb. 3.2 zeigt: je internationaler eine Norm plaziert wird, desto weitreichender waren die Kompromisse, die zu ihrer Verabschiedung eingegangen sind.

 

Abbildung 3.2:   Die ``Normpyramide''

12#12

Die Europäische Norm EN 50173 ist besonders wichtig. Sie beinhaltet:

• die Anforderungen für die Realisierung (Errichtungsanforderungen)
• die Leistungsanforderungen an die Verkabelungsstrecken sowie an die Komponenten
• die Konformitätsanforderungen sowie die Meßverfahren zur Überprüfung
• die Anforderungen an die Sicherheit (elektrisch, Brandschutz) und an die elektromagnetische Verträglichkeit
• die Struktur eines universellen Verkabelungssystems sowie die Auswahl der zugehörigen Kabel

Neben einer flexiblen, normgerechten Verkabelung ist auch eine leistungsfähige Übertragungstechnologie notwendig, um VLANs optimal einsetzen zu können.
Im anschließenden Kapitel wird die Frage beantwortet: ``Was bedeutet Switching für Netze?'', darüberhinaus wird die Arbeitsweise und Fähigkeiten der Switches beschrieben.