Verkabelungswissen: Normen, Gesetze und Richtlinien für Verkabelungssysteme

02.01.2009
Wozu Verkabelungsnormen? Jeder Anwender wünscht sich als Kriterium für eine Investitionsentscheidung Standards und Richtlinien, die er auf Produkte oder Systeme unterschiedlicher Anbieter als Massstab anlegen kann.

Seit vielen Jahren sind deshalb nun schon verschiedene Richtlinien, Normvorschläge und Normen verfügbar, die als Mindestanforderung bei jedem Vergleich unterschiedlicher Systeme angesetzt werden.
Mindestanforderung deshalb, weil die Entwicklung, Verabschiedung und Veröffentlichung solcher Normen sehr viel Zeit beansprucht und dadurch häufig durch die rasende technische Entwicklung überholt wird.

Universelle Verkabelungssysteme sollen die Übertragung von Daten- und anderen Kommunikationsdiensten flexibel, schnell und sicher übertragen. Entwickler und Anbieter von Übertragungsgeräten und Computersystemen forderna us diesem Grunde bewusst nicht hochwertige Einzelkomponenten, sondern immer ein System von Komponenten, die im Zusammenspiel bestimmte Eigenschaften, so genannte Channel- oder Link-Spezifikationen erfüllen.

Je höher die Geschwindigkeit ist, die über eine solche Kette von einzelnen Komponenten laufen soll, desto wichtiger ist die Homogenität des Systems und die davon abhängende Link-Qualität. Bei höchsten Anforderungen, wie z.B. bei Gigabit-Ethernet mit 1000 Mbps oder 10GIG mit 10.000 Mbps kann man guten Gewissens nur noch "echte" Systeme empfehlen, bei denen alle Komponenten aus einem Hause kommen und voll aufeinander abgestimmt sind.

Übrigens, seit der Neufassung der EN50173 im Jahre 2003 sprechen wir bei Verkabelungssystemen nur noch von Klassen und nicht mehr von Kategorien.

  • Class-D = ehemalige Category-5(e)
  • Class-E = ehemalige Category-6
  • Class-F = ehemalige Category-7

Nur einzelne Produkte/Teile aus einem System können seither noch einer Category-x Norm entsprechen.

Primär-, Sekundär- und Tertiärverkabelung!

Alle aktuellen Normen beschreiben prinzipiell das grundlegende Modell der dreigeteilten Verkabelungssysteme, wie Sie allgemein anerkannt und in der Praxis bewährt sind. Tertiärbereich wird üblicherweise als Endgeräteverkabelung und Sekundär-, sowie Primärbereich werden häufig auch als Backbone bezeichnet.

  • Der Primärbereich beschreibt in der Regel das Campussystem, also die Verbindungen zwischen den Gebäuden auf einem Gelände.
  • Der Sekundärbereich enthält alle Elemente innerhalb eines Gebäudes, die Etagen oder räumlich getrennte Bereiche miteinander verbinden.
  • Der Tertiärbereich enthält die so genannte Endgeräteverkabelung, an die die Endgeräte an den jeweils zuständigen Etagen- oder Bereichsverteiler angeschlossen werden.

Im Bereich der Sekundär- und Primär-Verkabelung wird in allen Normen üblicherweise Glasfaserkabel als Medium der Wahl empfohlen und beschrieben. Je nach Norm können bei speziellen Diensten wie Telekommunikation usw. auch Kupferkabel eingesetzt werden.

Im Bereich der Tertiärverkabelung werden in der Regel beide Varianten unterstützt und spezifiziert. Das Medium Kupfer mit seinenTwisted-Pair Leitungen hat hier den meisten Spezifikationsbedarf und nimmt deshalb entsprechend großen Raum in Normen und Unternormen ein. Insbesondere die europäischen Normen haben aufgrund der besonderen Marktlage in Europa einige Unternormen geschaffen, die sich ausschließlich mit Kupfer- oder sogar speziell mit geschirmter Kupfertechnik beschäftigen.

Da Glasfaserverkabelungen in Bezug auf die z.Z. wichtigsten Normen und Richtlinien die wenigsten Probleme bereiten und aus diesem Grund bei Anwendern und Anbietern kaum Missverständnisse oder Fehlinterpretationen auftreten, konzentrieren wir unsere Erläuterungen im folgenden vor allem auf den Einsatz von Kupfertechnik im Tertiärbereich.

Norm ist nicht gleich Norm - Wenn man falsch abschreibt!

In den vergangenen Jahrzehnten wurden neue Normvorschläge für Verkabelungssysteme immer zuerst in den USA erarbeitet, wo die entsprechenden Hersteller und Gremien, wie z.B. die IEEE auch die neuen Techniken und Standards für die Übertragungstechnik entwickeln.

Auch die weit verbreitete und weltweit akzeptierte oder Category-5 (Class-D) Norm des amerikanischen EIA/TIA 586A Gremiums (Electronic Industries Association / Telecommunication Industry Association) wurde kurze Zeit später erfolgreich von internationalen (ISO/IEC: International Standard Organisation / International Electrotechnical Commission), europäischen (EN: Europa Norm) und falls erforderlich auch von nationalen Gremien (DIN/VDE: Deutsche Industrie Norm / Verband deutscher Elektrotechniker) übernommen.

Leider werden bei dieser Übernahmeprozedur nicht alle Spezifikationen übernommen, und das eine oder anderen Gremium modifiziert auf Wunsch der Mitglieder (z.B. die Kabelindustrie) die Rahmenbedingungen.

So wich z.B. die internationale/europäische Version der Category-5 Norm in Details negativ von der amerikanischen Urversion ab, was dazu führte, das z.B. ATM mit 155Mbps auf einem streng ISO/IEC DIS 11801 oder EN50173 konformen Verkabelungssystem nicht mehr bei allen Konfigurationen (z.B. 100 Meter Leitungslänge) funktionsfähig ist. Die Mutter dieser Norm, die Category-5 Vorschrift der EIA/TIA 568A erfüllt noch alle Forderungen im Bereich der elektrischen Spezifikationen, die europäische Version leider nicht mehr.

Class-D (Category-5e) - Gigabit Ethernet geht grad noch so

Für die ältere internationale Category-5 Norm wurde daraufhin eine dringend notwendige Erweiterung d auf schärfere Grenzwerte verabschiedet. Die neuere Category-5e (Class-D) Norm, die nun - wenn auch knapp - die Übertragungv on Gigabit Ethernet mit 1000 Mbps auf UTP Kupferverkabelung ermöglicht.

Hier ist insbesondere zu beachten, das die ausreichenden Laborwerte eines Class-D Verkabelungssystemes häufig in der Praxis durch kleine und größere Probleme bei der Montage von Kabeln und Anschlusstechnik soweit gesenkt werden. Dadurch kann es zu Übertragungsproblemen bei Gigabit Ethernet gemäß 1000BASE-T kommen. Das Zusammenspiel aller Komponenten eines sogenannten Links ist in der Norm festgelegt und muss eingehalten werden, um die zugesicherte Leistung zu realisieren.

Messtechnisch wird hierbei vorausgesetzt, das alle Komponenten in einem Link oder Channel gemessen werden. Das heisst konkret, wenn ein Hersteller die Fähigkeit gemäß Class-D für sein Produkt zusichert, muss er alle notwendigen Komponenten, auch wenn Sie nicht aus seinem Hause kommen testen und zertifizieren. Dies gilt natürlich auch für Class-E und Class-F Systeme.

Class-D (Category-5e embedded) - Jeder für sich und alle gegeneinander

Basierend auf  den Vorgaben der Normierung, das alle Komponenten nur im Link zu messen und zu zertifizieren sind, musste die Industrie, insbesondere Hersteller einzelner Produkte aus dem Gesamtsystem, ihre Test sehr aufwendig mit unterschiedlichen Fremdprodukten machen und für jede Kombination einen eigene Zertifizierung durchführen.

Um das zu vermeiden, wurde wieder einmal ein neuer, bislang als Vorschlag der Industrie vorliegender Begriff erfunden. Unterschiedliche Komponenten unterschiedlicher Hersteller sollen nach den Aussagen Ihrer Schöpfer, unproblematisch kombinierbar sein, wenn sie gemäß Category-5 embedded zertifiziert sind.

Dazu wiederum haben sich Diese ein Messverfahren einfallen lassen, nach dem eine Mindestanzahl von Exemplaren aus der Produktion in unterschiedlichen Kombinationen gemessen und bewertet werden. Damit sollen die Qualitäts-Ausreißer bewertet werden und bei Erreichen bestimmter Grenzwerte als Category-5 embedded  deklariert werden.

Mix and Match soll salonfähig werden. Kabel- und Anschlusstechnik-Hersteller sehen sich von den Systemanbieter stark bedrängt. Ob das ein hochwertiges Verkabelungssystem, das vom Hersteller als durchgängiges System entwickelt und produziert wurde verdrängen kann, ist fraglich!

Class-E (Category-6) - kosequente Weiterentwicklung

Im Jahr 2001 hat die Gigabit Ethernet Allianz im IEEE einenStandard mit der Bezeichnung 1000BASE-T für UTP verabschiedet. Im Jahr 2002 wurde dann, basierend auf diesen Anforderungen, die internationale Category-6 Norm für strukturierte Verkabelungssystem verabschiedet

Während sich Ethernet von 100 zum 1000 Mbps Standard entwickelte, stellte die Entwicklung des Class-E Verkabelungssystems die notwendigen Ressourcen für dieses und zukünftige Verfahren zur Verfügung

Als Hintergrund hierzu sollte verstanden werden, das die Übertragung von 1 Gbps in modernen standardisierten Switches die Leistungsfähigkeit der älteren Category-5e Verkabelungsstruktur übersteigt. Die nachträglich eingeführte Erweiterung der entsprechenden Normen auf Category-5e sollte den hohen Anforderungen von Gigabit-Ethernet über Kupfer entsprechen. Leider muss immer öfter festgestellt werden, das die fertig installierten Class-D Category-5e Verkabelungssysteme aus den verschiedensten Gründen nicht den Anforderungen entsprechen und demzufolge schwere Geschwindigkeitsverluste im fehlertoleranten Ethernet bewirken.

Als Antwort auf diese Probleme wurde Mitte 2002 die internationale Class-E Norm verabschiedet. Hier wurde durch deutlich verbesserte Grenzwerte und die neue Definition des sogenannten Links, der alle Komponenten im Kabelweg einschließt mit Reserven die Grundlage für installierbare Systeme mit Gigabit Performance geschaffen. Sowohld er RJ45 als auch UTP (Unshielded-Twisted-Pair) und die 100 Meter Stichleitungslänge wurden als entscheidende Kriterien festgezurrt und sichern damit die volle Abwärtskompatibilität zu den weit verbreiteten und anerkannten Class-D Systemen.

Aufgrund der hohen Leistungsreserven und der Standardkonformität garantieren entsprechende Hersteller für Ihre Verkabelungssysteme eine Stichleitungslänge von 100 Metern für Gigabit Ethernet mit 1000 Mbps ohne jegliche Performanceverluste

Die vorgeschriebenen Komponenten des Class-6 Systems wurden unter dem Systemaspekt mit Rückwärtskompatibilität ausgewählt. Das System garantiert nicht nur anonyme Bandbreiten (Cat-7 - Cat-x Vorschläge), sondern konkrete Anwendungen, wie z.B. Gigabit Ethernet mit 1000 Mbps.

Class-Ea (Category-6a) - Stand der Technik

Um 10 Gigabit Ethernet unter allen Bedingungen und bis zu einer Stichleitungslänge von 90 Metern über Kupferkabel übertragen zu können wurde die verbesserte Class-6a aus der Taufe gehoben.

Zuerst nur in Rechenzentren oder bei besonders anspruchvollen Nutzern eingesetzt, wird diese Art der Verkabelung gerade bei Neubauten immer häufiger als Tertiär-Verkabelungsstandard vorgesehen.

Damit lassen sich, abwärtskompatibel durch UTP und RJ45, alle derzeit bekannten und geplanten Anwendungen der Kommunikationstechnik nutzen.  

Class-F (Category-7) - Mit High-Speed in die Zukunft?

In der im Sommer 2002 verabschiedeten Neufassung der EN50173 wurden unter anderem die Class F ( Category-7), wie sie in der Vergangenheit einigen europäischen Kabelherstellern gefordert wurde, festgeschrieben. Hier soll auf der Basis von sogenannten S-STP oder PIMF (Paare in Metallfolie) Kabeln, Frequenzen bis zu 750 MHz ermöglicht werden. Entsprechende Anwendungen die ein derartiges Verkabelungssystem erfordern würden, sind zur Zeit nicht bekannt oder in Entwicklung.

Die Experten der Hersteller von High-Speed Übertragungsgeräten haben wiederholt in diesem Zusammenhang bemerkt, das bei Geschwindigkeiten oberhalb der 10 Gbps, nur noch Glasfaseranschlüsse favorisiert werden sollen. 

Ein Bedarf für derartige Class-F Verkabelungssysteme besteht daher auch in Zukunft voraussichtlich nicht. Daran ändern auch die derzeitigen Bemühungen einiger Hersteller um eine verbesserte Category-7+, bzw. Class-F+ mit noch mehr Bandbreite voraussichtlich nichts.

Geschirmt oder ungeschirmt!

Das gleiche wie bei den Bedingungen für die elektrischen Werte, gilt für die Spezifizierung der Kabel und Anschlusskomponenten, die in den ursprünglichen Normen der EIA/TIA natürlich nur in ungeschirmter Version berücksichtigt waren. Auf Druck der europäischen Kabelhersteller in den ISO/IEC und EN Gremien wurden in den europäischen Normen alternativ auch geschirmte Komponenten zugelassen.

Aufgrund der bei geschirmten Systemen wesentlich komplexeren Rahmenbedingungen, mussten - im Unterschied zu den sonst gleichen amerikanischen Normen - einige Parameter in der ISO/IEC DIS 11801 und der EN50173 aufgenommen werden, um z.B. die so genannte Antennenwirkung, wenn der Schirm einseitig aufgelegt oder nicht durchgängig verwendet wird, zu verhindern.

Ein ganz wesentlicher Faktor ist die bei ungeschirmten Systemen prinzipiell nicht vorhandene Problematik der Potentialausgleichsströme über den Schirm, die schnellere Datenübertragungen schon bei geringen Ausgleichsströmen erheblich stören kann. Bei nicht fachgerechtem Anschluß der Endgeräte an eine solches geschirmtes Verkabelungssystem kann in extremen Fällen sogar die empfindliche Elektronik zerstört werden.

Aus diesem Grund schreibt die europäische Norm EN50173 auch zwingend vor, geschirmte Systeme nur bei Potentialunterschieden unter 1 Volt einzusetzen und den Schirm vom Endgerät bis zum Verteilerschrank konsequent und durchgängig zu verwenden und fachmännisch (360 Grad Schirmung) an der Gebäudeerde aufzulegen.

Leider werden diese wichtigen Richtlinien von vielen Anbietern geschirmter Verkabelungssysteme auf dem Markt nicht beachtetu nd führen immer wieder, insbesondere bei der Migration von Netzwerken auf schnellere Geschwindigkeiten - wie z.B. 100 Mbps oder 1000 Mbps Ethernet - zu unliebsamen Überraschungen.

Mangelnde Kompetenz führen auch immer wieder zu Situationen, in denen im Widerspruch zu Norm- und Systemgedanken geschirmte und ungeschirmte Komponenten gemischt werden. Die Verwendung von ungeschirmten Verbindungskabeln oder PC-Adapterkarten innerhalb von geschirmten Verkabelungssystemen oder umgekehrt, ist leider häufig anzutreffen. Wenn schwer zu lokalisierende Probleme im Verkabelungssystem nachhaltig vermieden werden sollen, müssen geschirmte und ungeschirmte Systeme 100% konsequent verwendet und erweitert werden.

UTP oder STP ist keine Frage der Leistungsfähigkeit!

Die wichtigsten Richtlinien für universell nutzbare Gebäudeverkabelungssysteme sind:

  • ANSI EIA/TIA 568A Category 1-6: Amerikanische Norm für die Leistungsanforderungen an universelle Verkabelungssysteme (Category 3, 4, 5, oder 6/Class-E bis 200 MHz) die Anwendungen bis 1 Gbps ermöglicht. (Electronic Industries Association / Telecommunication Industry Association).

  • ANSI EIA/TIA 568A Category 6a: Amerikanische Norm für die Leistungsanforderungen an universelle Verkabelungssysteme (bis 550 MHz, UTP mit RJ45), die zukünftig alle Anwendungen bis zu 10 Gbps abdecken soll.

  • ANSI EIA/TIA 568A, TSB67: Amerikanische Norm für die Spezifikation der Messgeräte und der Messungen, bzw. der Leitungswerte, für die Messung von sogenannten "Links" in Verkabelungssystemen, gemäß "Level I" oder "Level II" (4 -100MHz).

  • ISO/IEC DIS 11801:  (Generic Cabling Standard for Customer Premises) internationale Norm für universelle Verkabelungssysteme, die von ISO/IEC JTCI/SC25 erstellt wurde und immer wieder aktualisiert und erweitert wird (International Standard Organisation / International Electrotechnical Commission).

  • CENELEC EN 50173: (Leistungsanforderungen an anwendungsneutrale Verkabelungssysteme) Europäische Norm, deren Inhalt von der CENELEC Arbeitsgruppe CLC/TC 115 (Committee Europeen de Normalisation Electrotecnique) von der ISO/IEC DIS 11801 übernommen wird.

  • CENELEC EN 50174*: (Ergänzungen zur EN 50173 bezüglich Verwendung geschirmter Kabel und Komponenten.

  • CENELEC EN 50346: Messung von Übertragungs- und Installationsstrecken

  • CENELEC EN EN-5288-7-X: Normen Set für GG45 Steckverbinder nach Category-7, Class-F

  • CENELEC EN EN-5288-7-104: Normen Set für Tera Steckverbinder nach Category-7, Class-F

  • EMVG: Das "Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten" vom 9. November 1992. Ab 01.01.1996 gilt für ein Gesamtsystem, bestehend aus aktiven und passiven Netzelementen, daß die europäischen Normen EN 55022 und der EN 50082-1 (EN = Europa Norm) eingehalten werden müssen (sogenannte "Konformität").

  • DIN/VDE: Vorschriften für elektrische Betriebssicherheit (Deutsche Industrie Norm / Verband deutscher Elektrotechniker)


© copyright @ Bachert Datentechnik GmbH 2018