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15.03.2009

Flexibel dank fester Struktur

Die strukturierte Verkabelung gilt heute als De-facto-Standard. Um ihre Vorteile auszunutzen, sind einige Details zu beachten.

Seit rund zehn Jahren hat sich in der Unternehmensvernetzung die strukturierte Verkabelung durchgesetzt. Anfangs ist sie unter dem Strich teurer als die in der Vergangenheit dominierende Ad-hoc-Verkabelung, die sich am augenblicklichen Bedarf orientiert. Doch langfristig kann das Konzept mit folgenden Vorteilen punkten:

  • Flexibilität bei Mitarbeiterumzügen;

  • richtig geplant, bietet es Leistungsreserven für künftige Applikationen und Services;

  • Upgrades einzelner Segmente möglich;

  • kann graduiert an die Bedürfnisse angepasst werden;

  • dank europäischer und internationaler Standards ist Komponentenwahl keine Glückssache mehr.

Die Umsetzung erfolgt durch die Bildung von Hierarchiestufen, die topologisch und administrativ zusammengehören. Der Übergang von einer Hierarchiestufe zur nächsten findet an definierten Punkten mit bestimmten Geräten statt. Der Primärbereich umfasst die gebäudeübergreifende Verkabelung mittels redundanter Kabeltrassen auf Lichtwellenleiterbasis, die an Gebäudeverteilern beginnen beziehungsweise enden. Der Sekundärbereich besteht aus gebäudeinternen Backbones, welche die Gebäudeverteiler mit den Etagenverteilern verbinden. Als Grundlage hierzu dienen sowohl Kupfer- als auch Glasfaserkabel. Unter dem Tertiärbereich versteht man die in der Regel sternförmige Verkabelung zwischen den Endgeräten und den Etagenverteilern.

Ein Netz für alles

Die Umsetzung dieses Stufenkonzepts ist begleitet von der Forderung nach einem universellen, hersteller-, dienst- und protokollneutralen Verkabelungssystem für alle Sprach- und Datendienste. Dieses System muss nicht nur zukunftssicher, sondern auch wartungsfreundlich und betriebssicher sein. Die strukturierte Verkabelung lässt dabei auf den einzelnen Ebenen unterschiedliche Kabelarten zu. So schlägt der EIA/TIA 568 Commercial Building Wiring Standard vier grundsätzliche Kabeltypen für den Tertiärbereich vor: Koaxial, Shielded Twisted Pair (STP), Unshielded Twisted Pair (UTP) und Glasfaser.

Neue Anwendungen stellen in puncto Bandbreite und Übertragungsqualität erhöhte Anforderungen an die Netze. Effizienz, Zuverlässigkeit und Flexibilität hängen dabei vor allem von der Qualität der Verkabelungsinfrastruktur ab, die mit der aktuellen Entwicklung der LAN-Technologie Schritt halten muss. Da die Installation eines Daten- und TK-Netzes im Unternehmen erhebliche Investitionen bedeutet, sollte bei der Auswahl der zugrunde liegenden Technik auf eine sehr langfristige Investitionssicherheit geachtet werden, denn ein Netz wird heute in der Regel für zehn bis 15 Jahre installiert, während die Endgeräte nach vier Jahren abgeschrieben sind. Deshalb sorgt die Frage, ob für die Anbindung der einzelnen Arbeitsplätze Kupfer- oder Glasfasertechnologie zum Einsatz kommen soll, immer wieder für Kontroversen.

Der primäre Bereich

Im Primärbereich, also der Vernetzung von Gebäuden untereinander, die oft auch als Campusvernetzung bezeichnet wird, hat sich die Glasfaser als De-facto Standard durchgesetzt. Für die optische Faser sprechen unter anderem ihr hohes Leistungspotenzial sowie ihre unproblematische elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Zudem hat die Vernetzung per Glasfaser einen nützlichen Nebeneffekt: die galvanische Trennung der Inhouse-Verkabelungen, so dass nicht für einen Potenzialausgleich zwischen den Gebäuden gesorgt werden muss.

Glasfaser

(+) Weniger Kabel zu verlegen;

(+) unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen;

(+) höhere Installationssicherheit, da keine Kontaktkorrosion;

(+) für sehr hohe Datenraten geeignet;

(+) größere Längen möglich;

(+) fehlertolerante Kabelführung bis an den Arbeitsplatz möglich (Fibre to the Desk).

(-) Nicht anwendungsneutral (zum Beispiel analoges Telefon, ISDN, ADSL oder serielle Übertragung);

(-) höhere Kosten bei aktiven Komponenten;

(-) teilweise hohe Anschlusskosten bei Single-Mode-Faser.

In der Regel werden dabei Multimode-Fasern verwendet. Sind Entfernungen von mehr als 2000 Metern zu überbrücken oder auf einzelnen Strecken besonders hohe Datenmengen zu erwarten, empfehlen sich Singlemode-Fasern. Ferner hat sich in der Praxis folgende Faustregel bewährt: Um für künftige Anforderungen gerüstet zu sein, sollte eine 50-prozentige Reserve mitverlegt werden. Werden also zum Beispiel heute zehn Fasern benötigt, sind fünf weitere zusätzlich zu verlegen.

Der sekundäre Bereich

Die Multimode-Glasfaser dominiert heute auch den Sekundärbereich, der auch als Steigbereichsverkabelung bezeichnet wird. Für Glasfasern im Backbone – selbst 10-Gigabit-Ethernet ist mittlerweile mit Kupferkabeln zu realisieren – sprechen mehrere Gründe. So benötigt die Glasfaser in den meist engen Steigrohren weniger Platz. Sie ist nicht nur dünner, sondern kann enger gepackt werden als Kupferkabel. Denn 10-Gigabit-Ethernet-Kabel sollten mit Distanz zueinander verlegt werden, um den Effekt des Übersprechens zu vermeiden.

Die Unempfindlichkeit der Glasfaser ist jedoch noch unter einem anderen Aspekt von Bedeutung. Häufig verlaufen in den Steigschächten Hochenergie-Stromleitungen, die als potenzielle Störquellen für die Datenübertragung via Kupferleitung gelten. Wie hoch die Bandbreite im Gebäude-Backbone sein sollte, zählt zu den grundsätzlichen Designfragen des Netzes. Aus Kostengründen wird hier in der Praxis mit einer Überbuchung kalkuliert, die in der Regel zwischen zehn zu eins und zwanzig zu eins liegt. Allerdings raten Experten, im Zeitalter von Echtzeitanwendungen wie VoIP und Collaboration sehr vorsichtig mit diesem Faktor umzugehen. Übertreibt es der Netzplaner mit der Überbuchung, dann erhalten die Anwender nicht nur Mails mit Verzögerung, sondern können auch nicht mehr über das IP-Netz telefonieren.

Der tertiäre Bereich

Weniger eindeutig ist die Frage nach der optimalen Verkabelung im Tertiärbereich, also im horizontalen Segment hin zum Arbeitsplatz, zu beantworten. Als kleinster gemeinsamer Nenner hat sich zumindest das "Flut"-Prinzip durchgesetzt: Unabhängig vom momentanen Bedarf wird grundsätzlich jedes Büro und jeder potenzielle Arbeitsplatz erst einmal mit Netzanschluss und/oder Serviceanschluss (etwa Telefon, Fax) bedient.

Grundregeln der Netzplanung

  • VoIP und Unified Communications sowie Collaboration erfordern eine echtzeitfähige Infrastruktur.

  • IP-Videokonferenzsysteme stellen hohe Anforderungen an die Latenzzeit: 80 Millisekunden sollten nicht überschritten werden.

  • Konvergente Netze sollten nicht für die durchschnittliche Auslastung, sondern für die Spitzenlast ausgelegt werden.

  • Im Backbone gilt heute Glasfaser als Standard.

  • Im Zeitalter von VoIP und Collaboration sollte der Überbuchungsfaktor vorsichtig gewählt werden.

  • Noch sind Kupferkomponenten etwa ein Drittel günstiger als Glasfaserequipment.

  • Die Anbindung der Arbeitsplätze ist eine Domäne der Kupferkabel.

Doch schon bei der Frage nach dem Wie scheiden sich die Geister. Während die einen empfehlen, eine Glasfaser in jedes Büro zu legen und dann per Medienkonverter klassische Kupfer-Ethernet-Dosen zu installieren, favorisieren andere ein direktes Fibre to the Desktop (FTTD). Und ein drittes Lager bevorzugt die klassische Kupferverkabelung (siehe Kasten "Kabelarten"). Sieht man einmal von Sonderfällen wie etwa CAD-Arbeitsplätzen oder HDTV-Schnittplätzen, die besonders hohe Bandbreiten benötigen, ab, dann ist letztere Lösung heute der beste Kompromiss hinsichtlich Kosten und Leistungsfähigkeit. So entstehen keine Kosten für Medienkonverter, da mittlerweile fast jedes netzwerkfähige Endgerät eine Schnittstelle für Kupfer-Ethernet besitzt. Und mit 10-Gigabit-Ethernet scheinen auf Etagenebene noch genügend Leistungsreserven vorhanden zu sein.

Kupfer hat noch Potenzial

Gleichzeitig ist die von vielen bereits abgeschriebene Kupfertechnik noch unter einem anderen Aspekt interessant. Mit Power over Ethernet (PoE) können so selbst an Stellen, an denen kein Stromanschluss vorhanden ist, Geräte wie VoIP-Telefone oder WLAN-Access-Points installiert werden, ohne kostspielig neue Stromleitungen zu verlegen.

Damit die Kupfertechnik ihr Potenzial ausspielen kann, sind einige Besonderheiten zu beachten. Um eine störungsfreie Übertragung zu gewährleisten, darf das Verlegekabel eine Länge von 90 Metern nicht überschreiten. An den Endpunkten erfolgt dann der Anschluss über zwei jeweils maximal fünf Meter lange Patch-Kabel. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Gesamtlänge von 100 Metern pro Segment eingehalten wird. Zu beachten ist auch, dass Patch- und Verlegekabel jeweils nur für ihren spezifischen Verwendungszweck genutzt werden, da sie aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaft nur für die jeweiligen Anschlüsse geeignet sind (siehe auch Artikel "Richtig Crimpen" auf Seite 9). Statt ein vierpaariges Kabel für Telefon und Ethernet zu verwenden, sollten die Kabel außerdem eins zu eins durchgeführt werden und nur einen Anschluss bedienen. Das vermeidet zum einen Ausfälle, falls etwa aus Versehen ein LAN-Gerät an die stromführende TK-Dose angestöpselt wird. Zudem werden so Probleme vermieden, wenn Gigabit Ethernet oder PoE eingeführt werden, da diese Technologien – von besonderen Lösungen abgesehen – in der Regel die Nutzung aller Kabel-adern vorsehen.

Geschirmt oder ungeschirmt

Kabelarten

Kategorie

Frequenz

Einsatz

Cat 1

Bis 100 Kilohertz

Sprachübertragung per Telefon

Cat 2

Bis 1,5 Megahertz

Häufig ISDN-Hausverkabelung

Cat 3

16 Megahertz

10BaseT, 10-Mbit/s-Ethernet

Cat 4

20 Megahertz

Außerhalb der USA praktisch nicht verwendet, bis 20 Mbit/s

Cat 5

100 Megahertz

Für Fast und Gigabit Ethernet geeignet

Cat 5e

100 Megahertz

Kabel teilweise bis 350 MHz spezifiziert, genauer definiert als Cat 5, geeignet für Gigabit Ethernet

Cat 6

250 Megahertz

Multimedia- und ATM-Netze, geeignet für 10-Gigabit-Ethernet

Cat 7

600 Megahertz

10-Gigabit-Ethernet, die weit verbreiteten RJ-45Stecker erfüllen nicht die Cat-7-Anforderungen. Spezialstecker notwendig

Cat 8

1200 Megahertz

Unter anderem für ATM-Netze

Um die Frage, ob geschirmte oder ungeschirmte Kabel zu verwenden sind, tobt ein Glaubenskrieg. Dabei sind die im Markt kursierenden Pro- und Kontra-Argumente mit Vorsicht zu genießen, denn Anbieter wie Telegärtner, Dätwyler oder Systimax argumentieren nicht ganz uneigennützig, um die Vorzüge ihrer jeweiligen Systemlösung zu unterstreichen. Unstrittig bietet eine geschirmte Verkabelung den besten Ab- und Einstrahlschutz, was angesichts der immer höheren Frequenzbereiche nicht zu unterschätzen ist.

Vor Störquellen schützen

Ebenso stimmt aber auch, dass eine ungeschirmte Verkabelung den heutigen Anforderungen genügt. Letztlich sollte der Anwender seine Entscheidung von der konkreten Situation vor Ort abhängig machen – stören Starkstromquellen, Elektromotoren oder andere hochfrequente Quellen? Des Weiteren sollte der Entscheider eine Binsenweisheit unter Praktikern berücksichtigen: "Eine schlampig ausgeführte Abschirmung ist störanfälliger als eine normale Verkabelung."

Um die eingangs angesprochene Flexibilität einer strukturierten Verkabelung zu realisieren, sind Patchpanels wichtig. In ihnen enden die Verlegekabel, die zu einzelnen Arbeitsplätzen oder Etagen führen. Auf der Frontseite können über klassische Ethernet-Ports die einzelnen Anschlüsse per Patchkabel mit Switches, Routern und anderen Geräten verbunden werden. Auf diese Weise muss etwa beim Umzug eines Mitarbeiters nur ein PatchKabel umgesteckt werden, und sein Arbeitsplatz ist wieder dem gleichen Netzsegment zugeordnet.

In ihrer klassischen Form sind Patchpanels passive Netzkomponenten ohne eigene Intelligenz. Ein Qualitätskriterium beim Kauf ist die Zahl der garantierten Steckvorgänge, denn beim Steckvorgang leiden die Kontakte. Einige Anbieter sind deshalb dazu übergegangen, hier eigene Steckverbindungen zu verwenden, um eine höhere Zahl an Umsteckvorgängen zu garantieren. Entscheidet sich ein Anwender für ein solches Panel, dann trifft er häufig eine Systementscheidung, da je nach Ausführung teilweise das gleiche System bis zur Dose am Arbeitsplatz gefordert wird. Ein anderer Ansatz sind Patchpanels mit eigener Intelligenz. Bei diesen Modellen muss nicht mehr vor Ort umgesteckt werden, sondern dies kann zentral aus der Ferne über eine Management-Konsole bewältigt werden. Allerdings steigt damit die Komplexität des Netzes, und der Anwender bekommt es anders als bei der rein mechanischen Variante mit einer neuen Fehlerquelle zu tun.

Fazit

Auch wenn eine strukturierte Verkabelung anfangs teurer ist als die Ad-hoc-Variante, führt heute an ihr kaum ein Weg vorbei. Gerade in Zeiten, in denen in Unternehmen Umstrukturierungen an der Tagesordnung sind, muss die Infrastruktur in der Lage sein, schnell auf solche Veränderungen zu reagieren. Zudem spricht die Zukunftssicherheit für diese Art der Verkabelung.