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09.11.1990 - 

Von Telefonkabel bis zur Glasfaser

Kleiner Überblick über Kabelarten im LAN-Bereich

Durch den ständig wachsenden Einsatz von Datenverarbeitungssystemen wird beim Verknüpfen einzelner Systeme (Vernetzen) der Einsatz geeigneter Kabel immer wichtiger.

Einen wesentlichen Beitrag für eine Standardisierung von Netzwerken leistet das IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Folgende relevante Standards sind bisher entstanden:

802.1 Higher Layers (Network Management/ Internetworking)

802.2 Logical Link Control

802.3 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

802.4 Token-Passing-Bus

802.5 Token-Passing-Ring

802.6 Metropolitan Area Network Slotted Ring

802.7 Broadband Technical Advisory Group

802.8 Fibre Optic Technical Advisory Group

802.9 Integrated Voice und Data LAN Group

In den einzelnen Vorschriften sind die wesentlichen Merkmale festgehalten, die eine weitgehende Kompatibilität verschiedener Kabel und Komponenten im Netz ermöglichen.

Die Regeln sind nicht ein für allemal festgeschrieben - sie werden von Zeit zu Zeit dem Stand der Technik angepaßt.

Verschiedene Kabelkonstruktionen

Die sogenannten lokalen Netze (LANs), um die es hier geht, werden in Deutschland vor allem entsprechend 802.3 Ethernet - und 802.5 - Token-Ring (IBM) - konzipiert.

Bedingt durch die unterschiedliche Architektur der Netze werden verschiedene Kabelkonstruktionen benötigt.

Bei Ethernet erfolgt der Aufbau des Netzes nach dem Bus-System. Backbone ist hier ein Koaxialkabel mit 50 Ohm Impedanz oder - bei der Twisted-Pair-Version (geschirmt oder nichtgeschirmt) - mit zirka 100 Ohm. Auch Glasfaserkabel kommen zum Einsatz. Token-Ring ist auf zweipaarige, geschirmte Kabel aufgebaut. Um eine größere Reichweite zu erzielen, kann man auch hier Glasfaserkabel verwenden.

Entsprechend dem historischen Hintergrund - erste Entwicklungen wurden im Jahr 1973 durchgeführt - wurde auf Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Ohm aufgebaut. Aufgrund der technischen und physikalischen Gegebenheiten wurden Längenbegrenzungen festgelegt, um ein einwandfreies Funktionieren aller Komponenten zu garantieren. Zwei Typen von Koaxialkabel - Ethernet/10Base-5 und Cheapernet/10Base-2 - stehen zur Verfügung. Für beide Kabelarten gilt als elementare Anforderung, daß sie durch Endwiderstände abgeschlossen werden.

Das 802.3/10Base-5-Kabel hat einen Außendurchmesser von zirka zehn Millimeter, einen gelben Außenmantel mit Markierungen, die den Mindestabstand von 2,5 Meter zwischen zwei Transceivern anzeigen. Der Anschluß erfolgt über Anzapfungen (Vampirklemme) oder N-Stecker.

Sehr wichtig ist, daß die Dämpfung auf einer Länge von 500 Meter bei zehn Megahertz den Wert von 8,5 dB nicht überschreitet.

Das Kabel hat einen 2,17-Millimeter-Kupferleiter und ein Dielektrikum aus Schaum-PE sowie zwei Folien und zwei Gewebeschirme, deren Reihenfolge nicht genormt ist. Der gelbe Außenmantel ist aus PVC.

Das 802.3/10Base-2-Kabel (Thin Ethernet, Thinwire, Cheapernet) hat einen Außendurchmesser von zirka fünf Millimeter; der Anschluß erfolgt über BNC-Technik (50 Ohm). Es darf eine maximale Dämpfung von 8,5 dB bei zehn Megahertz für eine Länge von 185 Meter nicht überschreiten.

Das Kabel hat einen Leiter aus verzinnten Kupferdrähten und ein Dielektrikum aus Schaum-PE; geschirmt ist es mit kaschiertem Alu-PE-Band und verzinntem Kupferdrahtgeflecht, der Außenmantel besteht aus grauem PVC.

Viel verwendet wird auch das RG 58, das nur einen Geflechtschirm hat und dessen Außenmantel aus schwarzem PVC ist.

Kabel mit Kupferleitern können trotz exzellenter Schirmwerte durch starke Felder von außen beeinflußt werden. Um Signalverfälschungen in Bereichen mit starken Störfeldern zu vermeiden, werden Kabel mit Glasfasern als Leiter eingesetzt, und zwar als Verbindungskabel zu einem Endgerät oder als Verbindung zwischen einzelnen Segmenten.

Ein typischer Fall sind Verbindungen zwischen zwei Gebäuden. Es werden zwei Fasern je Verbindung erforderlich. Geeignet für diese Verbindungen sind Kabelfasern mit einem Durchmesser 50/125 Meter oder die nicht ganz so leistungsfähige Faser mit 62,5/125 Meter Auch Fasern mit den Abmessungen 85/125 Meter und 100/140 Meter können für Standardgeräte bei Ethernet eingesetzt werden sind aber wegen der schlechten Verfügbarkeit, des hohen Preises sowie der mangelhaften technischen Werte nicht zu empfehlen. Von einigen Geräteherstellern wird die mit sehr schlechten lichttechnischen Werten behaftete Kunststoff-Faser für sehr kurze Verbindungen zwischen Geräten (Geräteverbindungskabel) empfohlen.

Der Standardstecker für Glasfaser-Anschlüsse bei Ethernet ist FSMA; inzwischen setzen sich jedoch ST-Stecker immer mehr durch.

Zur Zeit werden zwei Versionen von Twisted Pair auf dem Markt angeboten, und zwar ungeschirmte (Unshielded Twisted Pair) und geschirmte (Shielded Twisted Pair) Kabel mit paarweise verseilten Adern.

Entstanden ist diese Verkabelungsart in den USA aus der Idee, die vorhandenen und teilweise nicht mehr benutzten Telefonnetze in die Vernetzung mit einzubeziehen; daher auch die Impedanz von zirka 100 Ohm. Die Praxis sieht allerdings häufig so aus, daß die Störeinstrahlungen der Umgebung erhebliche Schwierigkeiten bei der Datenübertragung verursachen. In Deutschland dürfte der Trend in Richtung geschirmte Kabel gehen, da die Deutsche Bundespost in puncto Störstrahlung Werte vorschreibt, die die Gerätehersteller bei nicht geschirmten Kabeln kaum realisieren können.

Ein weiteres Problem bei den Twisted-Pair-Installationen stellt die Anschlußtechnik mit RJ-Steckern dar, da die Leiter unserer Kabel (AWG 24 und 26) dicker sind als die Kontakte der Stecker (AWG 28).

Ein wichtiger Punkt im Bereich der Ethernet-Installationen sind die Verbindungskabel zwischen den einzelnen Komponenten, die sogenannten AUI-Kabel. Der Standard sorgt für Kompatibilität: Die maximale Entfernung zwischen zwei Komponenten beträgt 50 Meter. Dies bedingt jedoch eine Kabelstärke von zirka zehn Millimeter, welche für kurze Entfernungen in der Bürolandschaft recht unpraktisch ist. Der Markt stellt hierfür Kabel mit geringerem Durchmesser zur Verfügung, die jedoch nicht die volle Reichweite bieten.

Grundlage dieser Verkabelung ist ein sternförmig installierter Ring: Von einem zentralen Punkt aus werden Kabel zu den Endgeräten gelegt - der Ring wird dann in diesem zentralen Rangierverteiler geschaltet. Kabel für dieses System müssen den IBM-Vorschriften entsprechen. Nachweis hierfür ist ein Zertifikat, das von einem von IBM anerkannten Testinstitut ausgestellt wird. Der Nachweis muß regelmäßig geprüft und bestätigt werden.

Alle Kabel sind mit einer Typenbezeichnung klassifiziert. Neben dem Installationskabel - Typ 1 - mit starrem Leiter (0,64 Millimeter, AWG 22) lassen sich flexible Anschlußkabel, längs wasserdichte Außenkabel, Kabel für den Einsatz in Räumen mit erhöhter Umgebungstemperatur (Plenumkabel), kombinierte Daten-Telefon-Kabel sowie ein Miniaturkabel Typ 9 - heute einsetzen.

Bis auf zwei Typen sind diese Kupferkabel für die Datenübertragung zweipaarig und haben den gleichen Aufbau: Folienschirm (einzelner oder Gesamtschirm), Gewebeschirm und Außenmantel. Ausnahmen bilden Typ 7 (einpaarig) und das Außenkabel - konstruktiv bedingt. Denn um die hohen Anforderungen bei den elektrischen Werten zu erfüllen, muß ein hochwertiges Isolationsmaterial gewählt werden, zum Beispiel Schaum-PE.

Um Anpassungsprobleme beim Anschluß der verschiedensten Systeme leichter lösen zu können, wurde die Impedanz des Kabels auf 150 Ohm festgelegt. Je nach Gerätetyp sind Anpassungs-Adaptoren (Baluns) erhältlich.

Bei Auslegung des Ringes muß auf die entsprechende Längenbeschränkung des verwendeten Kabeltyps geachtet werden. Mit einem Verstärker oder durch Einsatz von Glasfaserkabeln lassen sich die maximalen Längen wesentlich erhöhen.

Dem FDDI-System gehört die Zukunft

Einen zukunftsträchtigen Hochgeschwindigkeitsring stellt das FDDI-System (Fibre Distributed Data Interface) dar. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Verkabelung mit Glasfaser. Bei diesem System ist die Normung weitgehend abgeschlossen.

Jedes Segment des Ringes kann eine maximale Länge von zwei Kilometer haben. Bedingt durch diese mittleren Anforderungen an die Kabelqualität sind die lichttechnischen Werte nicht sehr hoch angesetzt. Dabei sollte man aber berücksichtigen, daß durch Mehrfachstecken und Alterung der Kabel Verluste auftreten. Standardgemäß werden 62,5/125-Meter und 50/125-Meter-Kabel eingesetzt.

Ein wesentlicher Punkt bei Datennetzen sind sogenannte Links, also Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.

Vorzugsweise also hier Glasfaserkabel kommen zum Einsatz, die dafür sorgen, daß die Störeinflüsse auf ein Minimum reduziert werden. Diese Übertragungsstrecken werden oft als Investition in die Zukunft betrachtet, man setzt hier Lichtwellenleiterkabel mit sehr hohen Anforderungen bei den lichttechnischen Werten ein.

Dipl.-Ing. Werner Filbig, Technical Support, BICC Kabel, Neuss.