Kupferverkabelung in der Netzwerktechnik: Aufbau, Messung und Fehlersuche (Teil 1)

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Steigende Datenraten erfordern ein komplexeres und leistungsfähigeres Verkabelungssystem.
Steigende Datenraten erfordern ein komplexeres und leistungsfähigeres Verkabelungssystem. (Bildquelle: WangAnQi/iStock/Thinkstock)

In dieser Artikelreihe wird ausschließlich die leitungsgebundene Übertragung hochfrequenter elektrischer Signale mittels symmetrischer Kupferleitung betrachtet. Der erste Artikel der Reihe befasst sich mit der allgemeinen Definition einer leitungsgebundenen Übertragung elektrischer Signale und dem Leistungsvermögen einer Übertragungsstrecke. Des Weiteren werden Begriffe wie Kategorie und Klasse erläutert.

Nachrichtenübertragung – Übertragungstechnik

Der Begriff Übertragungstechnik ist ein sehr weitreichender Begriff. Allgemein geht es darum, Informationen über ein definiertes Medium von A nach B zu übertragen. Die Nachrichtenübertragung kann in eine nicht-leitungsgebundene (drahtlose) und eine leitungsgebundene Übertragung eingeteilt werden. Betrachtet wird in dieser Artikelreihe ausschließlich die leitungsgebundene Übertragung hochfrequenter elektrischer Signale mittels symmetrischer Kupferleitung.

Modell der leitungsgebundenen Übertragung
Abb. 1: Modell der leitungsgebundenen Übertragung

Bei dieser Art der Übertragung spricht man von einer geführten Übertragung. Es wird also elektromagnetische Energie entlang einer Leitung geführt. Die dadurch entstehenden Probleme, wie Dämpfung, Reflexion und Nebensprechen, sowie übertragungstechnisch relevante Parameter werden in dieser Artikelreihe noch eingehend behandelt.

Um sicherzustellen, dass eine fehlerfreie Signalübertragung möglich ist, muss das zu übertragende elektrische Signal vom Sender beim Empfänger mit ausreichendem Pegel, also ausreichender Qualität anstehen, um es richtig interpretieren zu können. Um dies zu gewährleisten, werden bestimmte Anforderungen an das Leistungsvermögen einer sog. Übertragungsstrecke gestellt.

Leistungsvermögen einer Übertragungsstrecke

Eine Übertragungsstrecke setzt sich, wie in Abbildung 2 gezeigt, aus passiven Komponenten wie Patchleitungen, Installationsleitung und entsprechender Verbindungstechnik zusammen.

Übertragungsstrecke
Abb. 2: Übertragungsstrecke

Je nach Netzanwendung (z.B. Gigabit-Ethernet – 1000 BASE-T) muss die Übertragungsstrecke bestimmte Leistungsanforderungen erfüllen, um die aus der Netzanwendung resultierende Datenrate fehlerfrei übertragen zu können. Das Leistungsvermögen einer Übertragungsstrecke wird an und zwischen den Verbindungen zu den aktiven Komponenten (Switch/Netzwerkkarte im PC) definiert. Es werden also ausschließlich die passiven Komponenten bewertet.

Für eine ordnungsgemäße Übertragung und die Qualität des elektrischen Signals sind folgende Faktoren maßgebend:

  • die Qualität der Einzelkomponenten
  • die Qualität der Installation der Einzelkomponenten
  • die Anzahl der Verbindungen
  • die Länge der aufgebauten Strecke
  • die Umgebungseigenschaften

Vorab sei an dieser Stelle erwähnt, dass bei nicht fachgerechter Installation der passiven Komponenten Übertragungsprobleme auftreten. Auf diese Probleme wird in den weiteren Artikeln näher eingegangen. Zunächst sollen die Zusammenhänge von Netzanwendung, passiven Komponenten und Übertragungsstrecke erläutert werden.

Kategorien und Klassen

Aus Abbildung 2 ist ersichtlich, dass die aufgebaute Strecke zwischen den aktiven Komponenten aus mehreren passiven Einzelkomponenten besteht. Für die Beschreibung ihrer Eigenschaften und Qualitäten wird der Begriff „Kategorie“ verwendet.

Genaue Anforderungen an Leitungen/Kabel sowie an die Verbindungstechnik sind in speziellen Normen beschreiben. So werden Anforderungen an standardisierte Leitungen/Kabel in der Normreihe EN 50288 definiert. Gleiches gilt für die Verbindungstechnik. Anforderungen an standardisierte Steckverbinder werden u.a. in den Normreihen EN 60603-7 und EN 601076-3-104 definiert.

Eine Datenübertragung ist jedoch logischerweise erst dann möglich, wenn die passiven Einzelkomponenten zusammengefügt und angeschlossen werden. Daraus resultiert eine Übertragungsstrecke. Für diese Strecke definiert die Norm DIN EN 50173-1 verschiedene Klassen (Tabelle).

Klassen für symmetrische Kupferverkabelungen
Tab.: Klassen für symmetrische Kupferverkabelungen (Quelle: DIN EN 50173-1)

Wie bei den passiven Komponenten erfolgt die Klassifizierung bzw. Charakterisierung anhand der oberen Grenzfrequenz. Die Leistungsanforderungen nach Klassen sind so definiert, dass die Mindestanforderungen für die Nutzung der jeweiligen Netzanwendung erfüllt werden.

Hinweis

Zusätzliche Klassen wie beispielsweise RuK-S für bestimmte Arten von Übertragungssysteme sollen in diesem Artikel nicht berücksichtigt werden.

  • Autor:

    Dipl.-Ing. (FH) Daniel Hübner

    Projektmanager/Projektingenieur (Elektrotechnik) auf dem US-Militärflugplatz in Ramstein

    Huebner, Daniel

    Derzeit arbeit Daniel Hübner als Projektmanager/Projektingenieur (Elektrotechnik) auf dem größten, außerhalb der USA gelegenen US-Militärflugplatz, in Ramstein. Seine Schwerpunkte liegen in der Planung und Projektierung intelligenter Gebäudesystemtechnik.

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