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10.09.1993

VERKABELUNGSTECHNIKEN Wahl zwischen Glasfaser und Kupfer wird allmaehlich obsolet

Zwischen einer technisch optimalen und einer oekonomisch sinnvollen Verkabelung sahen viele Netzwerkplaner bis dato einen tiefen Graben. Wenn die Kluft zwischen Anspruch und Realitaet heutzutage langsam, aber sicher kleiner wird, liegt es nicht zuletzt daran, dass die Datenuebertragung um ein vielfaches schneller, die Anforderungen ans Kabel deshalb betraechtlich hoeher, gleichzeitig jedoch die Kosten fuer die LWL-Technik ertraeglicher geworden sind. Die frueher oft gestellte Frage "Glasfaser oder Kupfer?" hat ihre fruehere Bedeutung daher laengst verloren. Beide Medien koennen - bedarfsgerecht kombiniert - nach Ueberzeugung von Rainer Lang* Bestandteil einer zukunftsweisenden Verkabelungsstruktur sein.

*Rainer Lang ist Product Manager bei der Pandacom Daten- und Kommunikationssysteme GmbH, Frankfurt/M.

Seit Break-out-Glasfaserkabel auf dem Markt sind, lassen sich die Vorteile der Lichtwellenleitertechnik auf wirtschaftlich sinnvolle Weise auch fuer die vertikale Verkabelung nutzen. Das herkoemmliche Hohladerkabel erfordert nach wie vor aufwendige Spleissarbeiten, die gerade bei vertikalen LWL-Backbones in Gebaeuden zu hohen Kosten und darueber hinaus zu betraechtlichen Werten in puncto Durchgangsdaempfung fuehren. Dabei sind insbesondere die Spleissboxen am Patch-Feld jeder Etage als kritische Komponenten anzusehen, da sich hier die Durchgangsdaempfung unter Umstaenden bis ueber die Systemreserve hinaus erhoehen kann.

Anders bei der Verwendung von Break-Out-Kabeln: Hier lassen sich die Fasern einzeln isolieren und durchtrennen, waehrend nicht benoetigte Leiterverbindungen einfach durchgeschleift werden mit dem Ergebnis, dass es keine ueberfluessigen Steckerverbindungen und damit auch keine zusaetzlichen Daempfungsverluste gibt; Spleissaufwand und Kosten sind daher auf ein Mindestmass reduziert. Das Break-out-Kabel, dessen Preis im Durchschnitt nur etwa fuenf Prozent ueber dem von Hohl- beziehungsweise Buendel-

aderkabel liegt, ist also fuer die vertikale Verkabelung geradezu praedestiniert. Darueber hinaus laesst es sich auch problemlos zur gebaeudeuebergreifenden Verkabelung einsetzen, wenn fuer eine grundwasserfreie Verlegung gesorgt ist.

Die hoeheren Uebertragungsgeschwindigkeiten, die bei Datennetzen immer haeufiger genutzt werden, sind nur eines von mehreren wichtigen Kriterien fuer die Wahl des richtigen Kabels. Im Vordergrund steht vor allem auch die Absicherung der Investition auf Jahre hinaus: Die Verkabelung muss also laengerfristig allen praktischen Anforderungen genuegen. Bei einem hausinternen Umzug zum Beispiel sollte sichergestellt sein, dass neue Leitungsfuehrungen oder Anwendungen ohne teure Neuverlegung von Kabel gewaehrleistet sind.

Wie sieht nun das geeignete Medium fuer die naechsten zwei bis zwoelf Jahre aus? Auf diese zentrale Frage gibt es leider keine einhellige Antwort. Schlimmer noch, am Markt herrscht grosse Verunsicherung. Momentan versuchen die Hersteller lediglich, mit den unterschiedlichsten Konzepten den immer kuerzeren Innovationszyklen sowie der Forderung nach hoechstmoeglicher Investitionssicherheit gerecht zu werden. So bunt wie die Kabeleigenschaften ist daher auch das Angebot auf dem Markt: Koax- oder Twinax-, LWL-, Thin-Wire-, Sternvierer-, UTP-, STP- oder das sogenannte gelbe Kabel. Bei der Entscheidung sind Faktoren wie Bauform, Impedanz, Daempfung, Uebersprechen, Stoerabstand und Schirmungsmass zu beruecksichtigen - und dies stets bezogen auf bestimmte Laengen und Uebertragungsfrequenzen. Konsequenz: Zumindest der nachrichtentechnische Laie ist zwangslaeufig ueberfordert; auch neue Festlegungen und Standards helfen ihm da nur bedingt weiter.

Mit dem paarig verdrillten UTP-Kabel ist in den USA und einigen EG-Laendern wie etwa Grossbritannien das Standard-Telefonkabel zu einem weit verbreiteten Medium fuer lokale Netze geworden. Da es praktisch so gut wie ueberall vorhanden ist, ermoeglicht es eine relativ kostenguenstige Vernetzung. Auf Initiative der Telefongesellschaft AT&T, die in den USA nach wie vor eine Quasi- Monopolstellung innehat, wurde fuer UTP sogar eine Standardisierung vorgenommen.

Die Funktionalitaet des unabgeschirmten Kabels weist jedoch erhebliche Maengel auf. So ist das Uebersprechen (Next) mit bis zu 32 Dezibel zwar theoretisch ausreichend, gleichzeitig hat jedoch dieser Wert eigentlich nur unter Laborbedingungen seine Rechtfertigung. In der taeglichen Anwendungspraxis wirken sich die zahlreichen Fremdeinfluesse dagegen so stark aus, dass ein besserer Stoerabstand dringend geboten ist. Gerade von diesem haengen naemlich die Empfaengerempfindlichkeit und - daraus resultierend - die Reichweite und Fehlerrate der Datenuebertragung entscheidend ab. Auch andere Applikationen wie beispielsweise die Telefonimpulswahl mit bis zu 60 Volt Betriebsspannung oder Stoereinstrahlungen von Netzkabeln mit hohen Impuls- beziehungsweise Lastspitzen koennen als zusaetzliche Stoerungsquellen in Erscheinung treten. Die Folge sind Durchsatzverluste durch hohe Fehlerraten und haeufige Blockwiederholungen.

Fuer CDDI (Copper Distributed Data Interface), das "FDDI auf Kupferbasis", ist UTP praktisch gar nicht verwendbar - vor allem wegen des Risikos der hohen Abstrahlung. Diese ist nur durch Veraenderung des Bitcodings in einen weniger stoerenden Code (MLT 3) zu verringern. Das eigentliche Uebertragungsproblem bleibt dabei jedoch bestehen, und aus diesem Grund gibt es bis heute noch keine CDDI-Norm. Die Gefahr der Abstrahlung von nicht oder schlecht geschirmtem Kabel waechst zudem mit steigender Uebertragungsfrequenz.

Ein Token Ring mit 16 Mbit/s entspricht beispielsweise einer Sendefrequenz von acht Megahertz beziehungsweise 37 Metern Wellenlaenge und ist mit jedem besseren Kurzwellenempfaenger abzuhoeren. Bei 100 Mbit/s

ist die unerwuenschte "Sendung" bereits in der Naehe von Fernsehkanaelen, Polizeifunk oder UKW-Rundfunk zu hoeren. Von den Datenschutz-Anforderungen einmal ganz abgesehen kann eine solche "aktive" Stoerstrahlung theoretisch dazu fuehren, dass die Deutsche Bundespost Telekom auf Antrag die Stillegung des Systems verfuegen muss.

Und wie sieht es beim Telefonkabel in den deutschsprachigen Laendern aus? Hier ist das uebliche Kabel als sogenannter Sternvierer aufgebaut, das heisst, jeweils vier Adern eines Sprechkreises koennen als Bruekkenschaltung betrachtet werden - eine Technologie, die die Audiofrequenzen von 300 bis 3400 Hertz begrenzt und eine Impedanz von 600 Ohm ergibt. Die Uebertragungsgeschwindigkeit moderner LANs, die laengst 10 bis 16 Mbit/s erreicht hat und sich mit FDDI, CDDI und demnaechst auch Ethernet auf 100 Mbit/s steigern laesst, ueberfordert also das Telefonkabel, das im allgemeinen hoechstens 9600 Bit/s

uebertragen kann, bei weitem. Diese Nachteile lassen sich allerdings durch abgeschirmte Zweidrahtkabel wie S/UTP (Screened UTP) oder S/STP (Screened Shielded Twisted Pair) teilweise beseitigen. Der Stoerabstand ist dann erheblich besser; gleiches gilt fuer den Uebersprechwert und die Einstrahlungssicherheit etwa gegen benachbarte Stromkabel.

Da die Twisted-Pair-Technologie mittlerweile - nicht nur in den USA - grosse Bedeutung erlangt hat, haben die US-amerikanischen Normungsgremien fuer die verschiedenen Kabeltypen innerhalb dieser Gruppe eine Definition beziehungsweise Einteilung entwickelt. Danach unterscheidet man zwischen fuenf Kategorien:

Kategorie 1: Kabel fuer Sprache und niedrige Datenraten;

Kategorie 2: Kabel fuer analoge und digitale Sprache, Datenuebertragung gemaess IEEE 802.5, 4-Mbit/s-Token-Ring;

Kategorie 3: Kabel fuer LANs gemaess IEEE 802.3, 10-Base-T-Standard, 10-Mbit/s-Ethernet;

Kategorie 4: Kabel fuer LANs gemaess IEEE 802.5, 16-Mbit/s-

Token-Ring; und

Kategorie 5: Kabel fuer Hochgeschwindigkeits-LANs bis 100 Megahertz fuer TPDDI (CDDIbis 100 Mbit/s.

Aus dieser Aufstellung geht hervor, dass heute im Prinzip nur noch Kabel der Kategorien 4 und 5 zu empfehlen sind. Offen bleibt hingegen die Entscheidung, welche Impedanz das Kabel haben soll - 100 oder 150 Ohm Wellenwiderstand ? In den USA und insbesondere bei nichtkommerziellen Anwendern findet man im Ethernet-Bereich vorwiegend 100-Ohm-Kabel (UTP-Telefonkabel) im Einsatz. IBM hatte zunaechst das 150-Ohm-Kabel favorisiert und unterstuetzt, das im Mittelpunkt des IVS-Verkabelungssystems stand. Dieses Kabel ist jedoch in der oben genannten Aufstellung nicht enthalten.

Nicht zuletzt aus diesem Grund haben die Armonker selbst neue Kabeltypen definiert, die die Kennwerte der Gruppe 5 erreichen. Dabei zeigen sich sensible Werte wie Uebersprechen (Next) und Stoerabstand (SNR) deutlich verbessert - auch bei "rauher" Industrieumgebung. Die neuen Kabeltypen 1A und 9A sind messtechnisch bis 600 Megahertz spezifiziert und decken somit auch kuenftige Technologien und Netze ab, darunter CDDI/TPDDI, ATM bis 300 Mbit/s, Videokonferenz und Bilduebertragung (vgl. die Abbildung).

Bei allen zukunftsorientierten Neuinstallationen sollte grundsaetzlich ein STP-Kabel gewaehlt werden. Seine wesentlichen Vorteile sind: groessere Reichweite, geringere Anfaelligkeit fuer Uebersprechen, hoehere Datensicherheit durch minimierte Abstrahlung sowie geringe Empfindlichkeit gegenueber elektrischen Stoerfeldern. Von Nachteil sind demgegenueber lediglich die relativ grossen Abmessungen dieses als Flachkabel ausgefuehrten Typs.

Die Forderung nach einem Kabel, das alle Vorteile bei halbiertem Querschnitt vereint, ist jedoch inzwischen erfuellt worden. Pandacom hat im Rahmen seines "Intelligent Cabling System" (ICS) den IOCS-Kabeltyp 9-4B/SIAM entwickelt, der alle STP-Werte mit etwa der halben Dicke erreicht. Bei diesem Typ liegen zwei separate Kabel, deren Isolation durch einen duennen Steg verbunden ist, nebeneinander. Bei gleichen Verlegekosten koennen also zwei Kabel installiert werden, die sich bei Bedarf teilen lassen. Durch Hinzufuegen eines dritten Leiters wird darueber hinaus auch der Telefonanschluss der vernetzten Arbeitsplaetze beruecksichtigt. Zudem ist fuer die Amtswahl der Nebenstellenanlage ein blanker Zusatzdraht eingefuegt. Insgesamt stehen somit mit dem ICS-Kabel Typ 9-4B/Triam und einer einzigen Verlegung drei separate Kabel zur Verfuegung - zwei fuer den Datenverkehr, eines fuer Telefonbetrieb.

Im Gegensatz zum weit verbreiteten UTP-Stecker des Typs RJ45, der als urspruenglicher Telefonstecker heute zum Datenstecker hochstilisiert wird, verwendet das ICS-Verkabelungssystem den Steckertyp DB9 in Krimptechnik. Dieser wies bei Messungen deutliche Vorteile im Hinblick auf Uebergangswiderstand beziehungsweise Spannungspegel, Stoerabstand und mechanische Festigkeit auf. Bei der Verwendung des RJ45-Stekkers sind zudem oft acht statt vier Draehte erforderlich, weil Ethernet und Token Ring ueber unterschiedlich genormte Pin-Belegungen verfuegen, was zu dem Ergebnis fuehrt, dass jeweils vier Adern ungenutzt bleiben.

Da man Kupferkabeln, insbesondere im Bereich der Zweidrahtleitungen, ihre Qualitaet nicht ansehen kann, sind eingehende Tests dringend zu empfehlen - insbesondere im Hinblick auf das Verhalten bei Volllastbetrieb. Bei zahlreichen Blockwiederholungen und Fehluebertragungen kann naemlich der Durchsatz - sprich: die Zuverlaessigkeit - erheblich reduziert sein, auch wenn angegebene Spezifikationen Besseres erwarten lassen. Unabhaengige Institute ueberpruefen die vorgegebenen Kennwerte und stellen sicher, dass nur fuer Kabel eine Gewaehrleistung uebernommen wird, die ein entsprechendes Zertifikat besitzen.

Wo immer es um hohe und hoechste Uebertragungsgeschwindigkeiten und gleichzeitig um groessere Uebertragungsstrecken geht, kommen die Anwender jedoch an der LWL-Verkabelung in der Regel nicht vorbei. Glasfaser steht eben fuer niedrige Fehlerraten, gesicherten Datenschutz, optimalen Blitz- und Stoerschutz und zugleich auch fuer einfache Installation, geringes Kabelgewicht und kleine Abmessungen. Was die Anwender meist zurueckhaltend agieren liess, war lediglich die Tatsache, dass die LWL-Technik im direkten Kostenvergleich bislang als teurer galt. Allerdings zeichnet sich mit der Zeit auch hier aufgrund objektiver Veraenderungen ein Umdenken ab.

Der Markt bietet momentan im wesentlichen drei verschiedene LWL- Kabeltypen: Das Hohl-/Buendeladerkabel (entweder ungefuellt oder gefuellt) sowie das Break-out-Kabel. Jeder Typ hat seine Einsatzpraeferenzen, wobei sich das Break-out-Kabel mit seiner unproblematischen Handhabung allmaehlich staerker im Markt durchsetzt. In den meisten Faellen eignet sich das Hohl- /Buendeladerkabel am besten fuer die Verlegung in der Erde, weil es wassergeschuetzt ist und grosse Temperaturschwankungen verkraftet. Allerdings ist das Kabel sehr empfindlich gegenueber kleinen Biegeradien und erfordert einen hohen Aufwand beim Spleissen und Befestigen von Steckern. Break-out-Kabel ist dagegen ist weitaus robuster. Es ermoeglicht die Einzel-

aderntrennung mit kostenguenstiger Steckermontage, das heisst, es kann auf teure Spleissboxen verzichtet werden, was insbesondere in den Vertikalschaechten eine vorteilhafte Loesung darstellt.

Prinzipiell sind Lichtwellenleiterkabel heute nicht mehr teurer als die traditionelle Kupferverkabelung. Neben dem Aufwand fuer das Uebertragungsmedium ist naemlich immer auch der fuer die weiteren Uebertragungseinrichtungen in die Kalkulation einzubeziehen - vom Kosten-Nutzen-Verhaeltnis einmal ganz abgesehen. Wird dies beherzigt, sieht die Rechnung oft ganz anders aus.

Daempfungsverlauf Typ-1A-Kabel