Worauf kommt es an beim LWL-Kabel? Eine Hilfestellung zur

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Themen
➜ Worauf kommt es an beim LWL-Kabel?
Eine Hilfestellung zur richtigen Auswahl
von Lichtwellenleiter-Kabeln
❙ Optische Übertragungseigenschaften
❙ Mantelwerkstoffe
❙ Bewehrung
❙ Kabelseele
❙ Resümee
➜ Was macht ein Kupfer-Datenkabel zu
einem High-Performance Kabel?
❙ Elektrische Performance
❙ Mechanische Performance
Worauf kommt es an beim
LWL-Kabel?
Eine Hilfestellung zur richtigen
Auswahl von Lichtwellenleiter-Kabel
In der Vergangenheit wurde bei der Planung von passiven Verkabelungsstrukturen
das Hauptaugenmerk auf die Kupferdatenleitung gelegt - Kategorie 5, 6 oder 7. Hier
waren die Leistungsgrenzen der Datenleitungen mit den maximalen Übertragungsfrequenzen immer klar vor Augen. Die Frage der Zukunftssicherheit stellte sich mit
jedem neuen anspruchsvolleren Datendienst. Der Lichtwellenleiter wurde als potentielles Übertragungsmedium eingeschätzt, dessen Möglichkeiten in naher Zukunft nie
und nimmer ausgeschöpft werden würde.
Mit den Multi-Gigabit-Applikationen, die in
Unternehmen bereits Anwendung finden
oder diskutiert werden, steigt jedoch erkennbar das Bewußtsein, sich mehr und mehr mit
den Anforderungen an LWL-Kabeln auseinanderzusetzen. Zudem wissen wir heute über
das Langzeitverhalten von Glasfaserkabel
einiges mehr. Diese Erfahrung appelliert an
alle Entscheider, eine LWL-Konstruktion entsprechend ihrer Applikation auszuwählen,
die einen weit höheren Investitionsschutz
fordert wie für Kupferdatenleitungen. Im
Telekomsegment und im Backbone von lokalen Netzwerken ist der Anspruch an einen
Nutzungszeitraum von mindestens 20 bis 25
Jahren nicht übertrieben. Im Anschluß soll
beleuchtet werden, welche Kriterien angesetzt werden müssen, dieser langfristigen
Nutzung der LWL-Verbindungen gerecht zu
werden. Im Fokus stehen deshalb vor allem
die Charakteristika der optischen Fasern und
das Design des Kabels selbst. Denn die geeignete Konstruktion ist entscheidend für die
Erhaltung der optischen Übertragungsparameter während der Installation des Kabels
und im verlegten Zustand über Jahre.
Optische Übertragungseigenschaften
Multimode G50 und G62,5/125µm ➜
Singlemode E9/125µm ➜
850 und 1300 nm
1310 und 1550 nm
Das Dämpfungsverhalten beschreibt die Abschwächung des eingespeisten Lichtsignals über die Faser und wird als Dämpfungsbelag in
dB/km angegeben. Die Bandbreite ist ein Maß für das Dispersionsverhalten des LWL und wird in MHz*km ausgewiesen, bei SinglemodeFasern ist es der Dispersionskoeffizient in ps/nm*km.
Aufgrund der Dispersion wird längs eines LWL ein Lichtimpuls immer
breiter, wodurch die maximale Impulsfrequenz - Übertragungskapazität - begrenzt wird. Beide optischen Eigenschaften sind annähernd
linear abhängig von der Länge der Faser, d.h. wird eine Faser mit der
Länge von 1 km in der Mitte geschnitten, ist das Ergebnis eine Halbierung der Dämpfung und mindestens eine Verdopplung der Bandbreite.
Ein LWL mit einem Bandbreite-Längen-Produkt von 1200 MHz*km
begeistert mit einer nutzbaren Bandbreite von 2,4 GHz auf 500 m. Da
bei der Datenübertragung über Glas keine Komprimierung der digitalen Signale wie über Kupfer erfolgt, sind Bandbreite und Übertragungsgeschwindigkeit gleich zu setzen: Hz = bit/s.
Neben dem Bandbreite-Längen-Produkt hat mit dem Beginn des Gigabit-Zeitalters eine weitere Eigenschaft der Multimode-Fasern an
Bedeutung gewonnen. Die garantierte Gigabit-Länge in m wird mittels
einem speziellen Meßverfahren gem. FOTP 204 ermittelt. Messungen
haben gezeigt, daß ein hohes Bandbreite-Längen-Produkt nicht zwingend gleichzeitig eine große Gigabit-Distanz gewährleistet (s. Bild 1).
Es empfiehlt sich diese Angabe beim Kabelhersteller abzufordern,
damit bei der Migration des LWL-Netzwerkes auf Gigabit-Ethernet
böse Überraschungen ausgeschlossen werden können.
Bei der Projektierung von LWL-Kabelanlagen müssen die drei beschriebenen wichtigsten übertragungstechnischen Parameter ins Kalkül
gezogen werden. Natürlich ist es nicht immer erforderlich höchste
Anforderungen an die optischen Übertragungsparameter der Fasern zu
stellen. Vor allem im Sekundär- und Tertiärbereich einer strukturierten
Verkabelung werden meist Längen von 400 m nicht überschritten. Oft
ist in diesen Fällen eine geringere Spezifikation ausreichend, ohne
Leistungseinbußen oder einen Verlust der Investitionssicherheit in Kauf
nehmen zu müssen. Bei Pigtails oder Patchkabeln ist die Bandbreite
oder Dämpfung zweifelsohne kein Kriterium zur Beurteilung der optischen Qualität mehr. Mit Strecken von bis zu 10 m verfügen diese
Kabel über eine fast unendliche Bandbreite und die Dämpfung wird
durch die Stecker begrenzt und nicht durch die Faser dazwischen.
Die Aufgabe eines Kabelherstellers ist es nun, die Fasern durch den Verkabelungsprozess entsprechend gut zu schützen, damit die optischen
Werte über einen großen Zeitraum stabil bleiben. Die Konstruktion des
Kabels selbst ist ausschlaggebend für die Lebensdauer und muß zulässige Umwelteinflüße abwehren. Darüber hinaus werden heute höchste
Anforderungen bezüglich des Brandverhaltens für den InhouseBereich gestellt. Eine wichtige Funktion hat somit die äußerste
Schutzhülle des Kabels.
[km]
Diese Übertragungsparameter werden immer für zwei Arbeitswellenlängen (optische Fenster) spezifiziert:
Am Dämpfungsbudget knabbern also vor allem die Verluste an den
Schnittstellen. Der Flaschenhals der Übertragungskapazität von LWLVerkabelungen ist das gebäudeverbindende Streckenkabel und nicht
das Kabel im Anschluß- und Tertiärbereich. Denn im Backbone-Kabel
schrumpft die Bandbreite mit der Länge der Regeneratorfeldlänge
(Strecke zwischen zwei aktiven Komponenten). Wird dieser Ansatzpunkt in die Planung von LWL-Kabeln mit einbezogen, wird
kostenbewußt gedacht, denn eine niedrigere Spezifikation kann eine
Einsparung bis zu 20 % beim Kabel bedeuten.
Bei dem heute rasenden Fortschritt der Informationswelt hat unter
anderem die Frage nach dem richtigen Fasertyp und somit nach ausreichender Übertragungskapazitäten an Wichtigkeit gewonnen. Im Mutimode-Bereich liegt die Antwort auf der Hand. Die 50 µm ist der 62,5
µm Faser in allen technischen Belangen deutlich überlegen. In dem
kleineren optischen Kern breiten sich weit weniger diskrete Moden aus,
wodurch geringere Dämpfungen, höhere Bandbreiten und größere
Gigabit-Distanzen resultieren. Unter dem wirschaftlichen Gesichtspunkt betrachtet, ist der Meterpreis für 50 µm Kabel sogar niedriger.
Mit der nächsten Entwicklungsstufe, hin zu 10 Gbit/s über Wellenlängen-Multiplexing, gewinnt die Singlemode-Faser an Bedeutung. Mit
nur einer Mode sind sehr große Reichweiten und fast unbegrenzte
Bandbreiten möglich. Die Herstellung der E9/125 ist einfacher und
somit der Preis noch günstiger als der einer Multimode-Faser. Eine
mögliche Lösung für zukunftssichere LWL-Anlagen könnten also
Hybridkabel sein, die mit Multimode- und Singlemode-Fasern ausgestattet sind.
restricted
Die optische Qualität des Lichtwellenleiters wird im wesentlichen durch zwei Parameter bestimmt:
Dämpfung und Bandbreite.
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
overfilled
500
1000
1500
2000
2500
3000
Bild 1: Experimentell bestimmte Korrelation von konventionell
ermittelter Bandbreite und Gigabit-Länge für Multimode-Fasern
G50/125µm (Quelle: Fibre Core Jena)
3500
[MHz/km]
Mantelwerkstoffe
Zur Ummantelung von Glasfaserkabel existieren zwei gängige
Materialien: Polyethylen PE und halogenfreier, flammwidriger
Werkstoff (Flame Retardant Non Corrosive). PVC wird in
Deutschland aus den bekannten Gründen als Mantel nicht mehr
akzeptiert. PE wird klassisch für LWL-Außenkabel und das FRNCMaterial für Innenkabel eingesetzt.
Mit der fortschreitenden Dominanz der Universalkabel im
Backbone, die sowohl innen als auch außen verlegt werden
können, kam immer mehr die Diskussion auf: wozu überhaupt
noch Außenkabel?
Universalkabel unterscheiden sich in ihrer Konstruktion zu Außenkabel
im großen und ganzen nur durch ihren halogenfreien, flammwidrigen
Mantel. Sie überzeugen durch ihre anerkannten Vorteile, die sich
durch den Wegfall der Schnittstellen am Hausübergabepunkt zwischen
Außen- und Innenkabel ergeben. Zeitaufwendige und kostenfressende
Spleißarbeiten können somit umgangen werden. Bedacht muß bei der
Verlegung von Universalkabeln jedoch werden, daß diese in HDPESchutzrohre eingezogen werden müssen, die zu beiden Gebäudeseiten
gegen Feuchtigkeitseintritt abgedichtet sind. Denn in einer Eigenschaft
unterscheidet sich der FRNC- ganz klar vom PE-Außenmantel. Die halo-
genfreie, flammwidrige Hülle bietet keinen derartigen Schutz gegen
Querwasserdiffusion wie PE. Liegt nun ein Universalkabel permanent
im feuchten Erdreich oder sogar in einem wassergefüllten Rohr, dringt
im Laufe der Zeit Feuchtigkeit (OH- -Ionen) in die Kabelseele ein. Eine
Wanderung dieser Hydroxidionen in den optischen Kern einer Faser
ist ab diesem Zeitpunkt nicht mehr auszuschließen. Bereits geringste
Verunreinigungen der Faser mit OH- -Ionen bewirken Lichtverluste, d.h.
einen irreversiblen Dämpfungsanstieg, welches als Alterung der Kabel
bezeichnet werden kann. Die Konzentration von 1 ppm (parts per
million) führt zu einen Anstieg der Dämpfung bei 850 nm von 0,1
dB/km. PE bietet einen weit besseren Schutz gegen Querwasserdiffusion, so daß einer direkten Erdverlegung ohne Bedenken zugestimmt
werden kann. Die Kabel werden als querwassergeschützt ausgewiesen.
Ist jedoch bekannt, daß PE-Kabel permanent im Wasser liegen, kann
die Lösung nur eine metallene Bewehrung sein. Denn wie Bild 2 zeigt,
vermag nicht einmal das sehr dichte Polyethylen eine Feuchtigkeitsdiffusion zu stoppen. Unter durchaus realistischen Versuchsbedingungen
dringt 7 g/m2 Wasserdampf durch eine 100 µm dicke PE-Platte hindurch. Bei PVC ist es zum Vergleich sogar 12 g/m2. Beim FRNC-Material
wird dieser Effekt sogar noch durch das Beimengen eines nichtmetallischen, anorganischen Flammhemmers verstärkt. Dieses keramische
Pulver, meist Aluminiumhydroxid, wirkt stark hygroskopisch.
14
12
12
g/m2
10
8
6
6
4
2
0
PE
PVC
Mantelwerkstoff
Bild 2: Wasserdampfdurchlässigkeit einer 100 µm dicken Platte
bei 38 °C / 95 % Luftfeuchtigkeit nach 24 h
Anhand der Prüfung gemäß EN 60811-1-3 wurde über eine Zeitdauer
von 14 Tagen eine gravimetrische Wasseraufnahme von 20 g/m2 bei
FRNC-Materialien ermittelt. Diese Fakten belegen, daß eine absolute
Querwasserdichtheit des Kabels nur durch eine Diffusionssperre, sprich
Metall (Aluminiumband oder Stahlwellrohr), realisiert werden kann.
Bewehrung
Als Bewehrung werden Schichten bezeichnet, die unter dem
Mantel von Außen- bzw. Universalkabeln eingebracht werden.
Sie dienen zu allererst zum Schutz des Kabels gegen äußere
Einwirkungen wie Feuchtigkeit, Druck- und Zugbeanspruchung,
chemische Substanzen und Nager. Bild 3 gibt eine Übersicht
bekannter Bewehrungen.
Nagetierschutz Querwasserdichtheit Chem. Resistenz
Aluminiumband (L)
Glasroving B
Stahlwellmantel W
Bleiarmierung M
Bild 3: Funktion unterschiedlicher Bewehrungen für Universalund Außenkabel mit DIN VDE-Kurzbezeichnung
eine gute Flexibilität des Kabels gewährleistet, so daß die Installationsfreundlichkeit im Vergleich zu unbewehrten Kabeln nicht verloren
geht. Eine verbesserte Querdruckfestigkeit ist ein weiterer Vorteil der
Stahlarmierung. Jedoch ist Vorsicht bei zu starker Belastung des Kabels
mit gleichzeitiger plastischen Verformung des Metalls geboten. Eine
irreversible Verformung der Bewehrung übt einen permanenten Stress
auf die Kabelseele und somit auf die Fasern aus, die darauf mit einem
unerwünschten Dämpfungsanstieg reagieren. Dieser Effekt tritt auch
bei Nichteinhaltung der vorgeschriebenen Biegeradien ein.
Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Auswahl von LWL-Kabeln
ist die Metallfreiheit. Metall in einem dielektrischen Kabel erfordert
eine saubere Potentialtrennung, d.h. die metallene Bewehrung muß
gem. DIN VDE 0800 einseitig immer in Richtung des Hauptverteilers
auf die Erdungsschiene im Verteilerschrank aufgelegt werden. Dieser
Zusatzaufwand kann jedoch umgangen werden, indem die Metallschicht an der Kabelöffnung z.B. mittels eines Schrumpfschlauches
abgedichtet wird. Damit besteht bei einer eventuellen Berührung
durch elektrostatische Entladung keinerlei Gefahr für die Gesundheit
des Menschen.
Die Querwasserdichtheit wurde bereits im vorhergehenden
Kapitel diskutiert.
Eine weitere Gefahr lauert in leicht zugänglichen Rohren oder begehbaren Schächten durch Nager. In solchen Umgebungen müssen die
Kabel bewehrt werden, da Nagetiere einen natürlichen Beißtrieb
haben. Sollten die Kabel sogar den Weg der Nager versperren, versuchen sie das störende Kabel durchzunagen. Es gibt generell zwei
Optionen: einen metallenen oder nichtmetallenen Nagetierschutz. Der
erstere ist ein Stahlwellmantel (s. Bild 4), der zweitere eine Umspinnung mit Glasroving (s. Bild 5).
Tests bezüglich der Nagetierbeständigkeit von LWL-Kabeln belegen,
daß die Widerstandsfähigkeit der beiden Bewehrungen unterschiedlich zu bewerten ist. Kabel mit einer Glasrovingbewehrung zeigten
nach einiger Zeit klare Schäden auf, die eine langfristige Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften erwarten lassen. Dagegen
blieb der Stahlwellmantel unbeeindruckt von den Ratten. Auf der
Grundlage dieser Versuchsergebnisse eines unabhängigen Institutes
ist bei der Planung von LWL-Kabelanlagen eine Begehung der
Kabelführungswege unumgänglich. Denn nur vor Ort kann die von
den Nagern ausgehende Gefahr richtig beurteilt werden. Bei weniger
gefährdeten Bereichen ist es durchaus ausreichend einen nichtmetallenen Nagetierschutz vorzuziehen.
Bild 5: Universalkabel U-DBH nxm... mit Glasrovingumspinnung
Die Bewehrungen mit Glasrovings oder Stahlwellmantel bieten darüber hinaus einen weiteren Nutzen.
Glasrovings fungieren zugleich als Zugentlastungselemente und erhöhen die maximale Zugbelastbarkeit des Kabels. Der Stahlwellmantel
wirkt zusätzlich als Diffusionssperre, womit das Kabel hundertprozentig querwasserdicht ist. Durch die tiefe Rillung des Stahwellrohrs wird
Die Forderung nach höchster chemischer Resistenz gegen Öl, Benzin,
Säuren, Laugen oder organische Lösungsmittel kann durch einen Bleimantel erfüllt werden. In bleibewehrte Kabel werden oft perforierte
Hohlrohre zur Druckluftüberwachung eingebracht, womit die Dichtheit
des Bleimantels kontinuierlich überwacht wird.
Bild 4: Universalkabel U-D(ZN)WH nxm... mit Stahlwellmantel
Kabelseele
Für Universal- und Außenkabel wird zwischen zwei grundlegenden Bauarten unterschieden. Bei der Zentraladerkonstruktion
liegt die Bündelader mit bis zu 24 Fasern im Zentrum, bei dem
verseilten Kabelaufbau werden mehrere Bündeladern, gegebenenfalls mit Blindelementen, um ein mittiges GFK-Element
(glasfaserverstärkter Kunststoff) verseilt.
Das GFK-Element fängt eine Dehnung und Kontraktion des Kabels ab,
die z.B. bei Temperaturwechsel entsteht. Verseilte LWL-Kabel zeichnen
sich im Vergleich zu Zentraladerkonstruktionen durch eine höhere
Zug- und Querdruckbelastbarkeit aus. Dies begründet sich darin,
daß die mechanische Länge der Faser größer als die Länge des eigentlichen Kabels ist, welches als Faserüberlänge bezeichnet wird. Da die
Fasern eine Art gleichmäßig ausgeprägte Helixform im Aderröhrchen
beschreiben, kann unter Zugbelastung des Kabels eine Kopplung des
mechanischen Stresses auf die Faser ausgeschlossen werden. Eine positive Kabeldehnung hat ein Abflachen der Helixform zur Folge. Die Stabilisierung der definierten Faserüberlänge in der Adernhülle ist durch
die Gelfüllung relativ einfach zu realisieren. Bei diesem wasserabweisenden Gel handelt es sich um eine leicht thixotrope, chemisch neutrale Masse, die innerhalb eines großen Temperaturbereiches von -40
°C bis +90 °C weder ausläuft noch einfriert. Die Füllung der Ader bietet
zudem einen guten Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit
durch die Kapillarwirkung der Röhrchen. Fälschlicherweise werden
häufig die Begriffe „trockener Kabelaufbau“ (A-DQ(ZN)B2Y... nach DIN
VDE 0888-3) und „Gelfüllung“ verwechselt. Mit trockenem Aufbau
ist lediglich eine „fettfreie Konstruktion“ gemeint, d.h. auf die
bekannte, klebrige Füllmasse (Petrolat) zwischen den Verseilelementen
wird verzichtet.
Innenkabel mit semilosen Volladern (Kompaktadern 900 µm) werden
ebenso mit Gel gefüllt. Mit Hilfe des Gels bildet sich eine Gleitschicht
zwischen Lichtwellenleiter und der Aderhülle, wodurch der Reibungskoeffizient stark vermindert wird. Ein Dämpfungsanstieg durch
erhöhte Reibung kann damit minimiert werden. Die semilosen
Volladern werden in allen gängigen Innenkabel-Konstruktionen wie
z.B. Mini-Break-Out- oder Break-Out-Kabeln bevorzugt, da sich die
Aderhülle durch geeignete Absetzwerkzeuge auf mehrere Meter
manuell abstrippen läßt. So können einseitig Stecker konfektioniert
und auf der Gegenseite ein Backbone-Kabel angespleißt werden.
Durch die mechanische Entkopplung des LWL und des Sekundärcoatings sind die semilosen Volladern resistent gegen Zug- und Querdruckkräfte. Bei der 900 µm-Festader ist die optische Faser, wie
der Name schon sagt, mit dem Sekundärcoating fest umhüllt. Tests
bescheinigen dieser Konstruktion eine besser Dämpfungsstabilität
bei extremen Temperaturen sowie eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit. Eine Festader, deren Adernhülle sich nur einige cm
absetzen läßt, sollte nur dann integriert werden, wenn das Kabel beidseitig mit Steckern versehen wird. Beliebt ist die Festader bei Konfektionären, die mit Absetzautomaten arbeiten.
Bild 7: Mini-Break-Out-Kabel I-VH n… mit längseinlaufenden Adern
Bild 6: Break-Out-Kabel I-VHH n… mit verseilten Einzelkabeln
Die Break-Out-Konstruktion (s. Bild 6) ist eindeutig die robustere
Lösung. Höhere Zug- und Querdruckkräfte werden hier durch die
Verseilung einzelner Kabel mit integrierten Zugentlastungselementen
(Kevlar) erreicht. So kann jedes Einzelkabel bei der Konfektion über die
Kevlarfäden gekrimpt und zugentlastet werden. Bei Mini-Break-OutKabeln (S. Bild 7) ist eine Verseilung der 900 µm-Adern nicht empfehlenswert, denn die Kreuzung der Adern über dem Zentralelement GFK
vermindert die Trittfestigkeit. Querdruckkräfte bedeuten für die Fasern
an den Kreuzungen eine Punktbelastung, welche zu einer irreversiblen
Beeinträchtigung der optischen Parameter führt. Oft liegen während
der Verkabelung von Gebäuden die Kabel auf dem Boden, wo sie durch
Unachtsamkeit beschädigt werden können.
Resümee
Aufgrund der Vielfalt unterschiedlichster Ausführungen von LWLKabeln fällt es manchem Entscheider schwer die richtige Wahl zu treffen. Deshalb empfiehlt es sich zuerst die zu verkabelnde Umgebung
genauer zu studieren und danach wichtige Charakteristika für das
Lichtwellenleiter-Kabel sorgfältig zu definieren. Aufgrund der Strekkendaten der Kabelanlage und der möglichen Umwelteinflüße, kann
eine passende Bauart des Kabels für einen langfristigen Betrieb spezifiziert werden. Installations- und Montagefreundlichkeit der Kabel sind
selbstverständlich eine unabdingbare Grundvoraussetzung.
Bei der Planung von LWL-Anlagen gilt es natürlich auch, den wirtschaftlichen Aspekt nicht aus den Augen zu verlieren. Alles in allem
beträgt der Kostenanteil für Kabel bei Neuerrichtungen von EDV-Infrastrukturen nicht mehr als 5 %. Höherwertige Konstruktionen wirken
sich somit auf die Gesamtkosten eines Projektes nur geringfügig
aus, garantieren aber im Gegenzug eine Investitionssicherheit für die
Zukunft.
Was macht ein Kupfer-Datenkabel
zu einem High-Performance Kabel?
Der Netzwerkmarkt ist seit geraumer Zeit stark in Bewegung.
Der elektrischen und der mechanischen Performance. Der Vorteil liegt
Aufgrund der fortschreitenden, immer schneller werdenden
ganz klar in der Systemreserve, gewährleistet durch einen großen
Datenübertragungsraten werden mit Hochdruck Systeme für
Abstand der Messwerte gegenüber den vorgeschriebenen Kategoimmer höhere Bandbreiten entwickelt. Dabei hinken die Ausarriewerten.
beitungen der jeweiligen Arbeitsgruppen in den Normungsgremien dem aktuellen Stand der verfügbaren Technik ein wenig ➜ Elektrische Performance:
hinterher. Aktuelles Beispiel ist die Verkabelungsklasse E und F
Besonders zu beachten sind hier die Kabeleigenschaften bezüglich
mit passiven Komponenten der Kategorie 6 und 7 für die Kupfer- der Rückflußdämpfung und des Signal-Rausch-Abstandes (ACR). Die
verkabelung. Die entsprechenden Komponenten dieser KategoHälfte aller Netzwerkprobleme gehen auf Probleme der physikalischen
rien sind bereits seit längerem verfügbar.
Ebene zurück, d.h. Fehlanpassungen, Reflexionen im passiven Netzwerk. Einfachst und damit günstigst produzierte Datenkabel weisen
Wie kann der Anwender jedoch genau abwägen, ob die einzelne Kompounerwünscht hohe Fertigungstoleranzen auf, wodurch oftmals die
nente der gewünschten Kategorie entspricht, respektive das ausgewählte
Anforderungen der Norm nur knapp erfüllt werden. Verstärkt wird dies
passive Netzwerk der gewünschten Netzwerkklasse?
durch den Einsatz von meist preisgünstigeren, mechanisch weniger
Mit den neuesten feldtauglichen Netzwerktestgeräten können derzeit
stabilen Materialien.
maximale Bandbreiten von 350 MHz ausreichend zuverlässig gemesZu Zeiten klassischer „Kategorie 5 Netzwerke“ spielte der Faktor Fertisen werden, jedoch nicht Übertragungsfrequenzen von 600 MHz, wie
gungstoleranz, bezogen auf den heutigen Standard, eine eher untersie die Kategorie 7 vorgibt, oder gar noch höher. Für den Anwender
geordnete Rolle. Kabel sowie Steckkomponenten waren mit einer
bedeutet dies, daß er ohne sehr teueren Messaufwand durch den Einhohen Systemreserve ausgestattet, da „nur“ 100 MHz Bandbreite zu
satz von Netzwerkanalysatoren im Labor oder vor Ort seine eingesetzrealisieren waren. Nur bei unsachgemäßen Umgang oder schlecht
ten Komponenten nicht verifizieren kann. Vielmehr ist das Vertrauen
ausgeführter Installation kam es hier zu Ausfällen.
des Anwenders in die Qualität der Produkte gefordert.
Mit der Kategorie 6 (250 MHz) beginnt ein neues Zeitalter. Vor allem
die Steckkomponenten auf Basis RJ-45 werden bis zu ihrer technischen
Oftmals ist der Preis der jeweiligen Komponente das ausschlagGrenze ausgereizt. Soll nun ein Netzwerk der Klasse E errichtet werden,
gebende Kaufkriterium, nicht deren elektrische oder mechanische
gewinnt der Begriff „Systemreserve“ wieder enorm an Bedeutung,
Qualität. Fatale Folgen sind das Ergebnis, bis hin zur Nichttauglichkeit
wenn es um die Auswahl geeigneter Komponenten geht. Kabel die
des entstehenden Netzwerkes für die geplante Anwendungsklasse.
gerade mal so die Grenzwerte der Kategorien erfüllen, sind hierfür
gänzlich ungeeignet. Der Einflußfaktor Umwelt bei der NetzwerkinBesonders bei Netzwerken der Klasse E ist die Kompatibilität der einstallation ist viel zu groß, um eine sichere Funktion zu garantieren.
zelnen Komponenten innerhalb des Systems von größter Wichtigkeit.
Der Nutzen eines High-Performance Kabels, liegt somit unbestritten
Welche Eigenschaften machen nun ein Datenkabel zu einer
in einer hohen Systemsicherheit, die u.a. durch eine extrem hohe StabiHigh-Performance Lösung und worin liegt der Vorteil und der
lität der Geometrie der zum Paar verseilten Adern im Kabel erreicht
Nutzen für den Anwender?
wird. Die zentrale Lage der Kupferleiter und deren Toleranz im
Die Eigenschaften eines High-Performance Kabels untergliedern sich
Aderisolationsmaterial beeinflußt maßgeblich das elektrische Übergrob in zwei Bereiche:
tragungsverhalten im Bereich hoher Frequenzen (200 MHz – 1000
MHz). Mit modernen Fertigungsanlagen sind Konzentrizitäten von
mehr als 95% problemlos realisierbar. Damit sind Sie geschützt vor
Unregelmäßigkeiten im Kabel und unangenehmen Überraschungen
beim Messen der Strecken. Ein sehr hoher Qualitätsstandard, den Sie
von LEONI in allen Kupferdatenleitungen erhalten.
➜ Mechanische Performance:
Als Werkstoff für den Kabelmantel ist aufgrund des Kostenvorteils in
der Vergangenheit häufig PVC (Polyvinylchlorid) bevorzugt worden.
Neben der einfachen Handhabbarkeit bei der Verarbeitung bietet PVC
zusätzlich den Vorteil flammhemmend zu sein. Dies bedeutet, daß PVCKabel die in Europa geforderte Brandvorschrift für den Einzelbrandtest
nach IEC 60332-1 (DIN VDE 0472 Teil 804 B) erfüllen. Speziell verdichtetes PVC besteht ebenfalls den strengeren Bündelbrandtest nach
IEC 60332-3 Cat. C (DIN VDE 0472 Teil 804 C). Jedoch wird bei
diesen Tests nur die Brandfortleitung geprüft, nicht die Rauchentwicklung oder Toxizität. Bei der Erhitzung oder Verbrennung von PVC
entsteht Salzsäuregas (HCl). Gleichzeitig beginnt ein verstärktes Ausdampfen der Weichmacheranteile, womit der Verbrennungsprozess
weiter beschleunigt wird. Aufgrund der im PVC enthaltenen Halogene
kann zudem Dioxin freigesetzt werden, welches neben dem entstehenden Kohlenmonoxid (CO) eine hochgradige Gefahr für den Menschen darstellt.
Die enorme Rauchentwicklung erschwert zusätzlich die Evakuierung
der brennenden Gebäude.
Polyolefine bilden die Grundlage dieser Mantelwerkstoffe.
Zwei Arten sind im Bereich Datenkabel am gebräuchlichsten und
müssen je nach Einsatz genau differentiert werden:
Auf Basis von Etylen-Vinyl-Acetat (EVA) und der Beimengung von Aluminiumhydroxid entsteht ein bestens geeigneter Mantelwerkstoff, das
sog. TPE-O-FRNC Material. Es ist vollständig halogenfrei und nicht
korrosiv, d.h es werden keine Dioxine oder ätzende Gase freigesetzt.
Durch das Additiv Aluminiumhydroxid entsteht bei der Beflammung
Wasserdampf, welcher zur Löschung des brennenden Kabels dient.
Damit erreichen Kabel mit TPE-O-FRNC-Mantel die Anforderungen der
Flammwidrigkeit nach dem Bündelbrandtest IEC 60332-3 Cat. C (DIN
VDE 0472 Teil 804 C).
Die Rauchentwicklung ist im Vergleich zu PVC sehr gering und wird
nach IEC 61034-1 und 61034-2 gemessen. Beide Test sind notwendig,
um die Einstufung nach geringer Rauchentwicklung nachzuweisen.
Die Halogenfreiheit muß nach IEC 60754-2 geprüft werden. Kohlenmonoxid (CO) ist im Brandfall die für den Menschen gefährlichste Komponente. TPE-O-FRNC entwickelt nur ca. 1/5 des CO-Volumens im Vergleich zu PVC.
Eine weitere Alternative zum PVC bietet das Ethylen-Ethyl-Acetat
(EEA). Durch Beimengung der flammhemmenden Komponente Calciumcarbonat (Kreide) wird die Brennbarkeit des Werkstoffes herabgesetzt. Allerdings ist dieses Polyolefincopolymer wesentlich leichter entflammbar als EVA mit Aluminiumhydroxid. Es erreicht nur maximal
eine Brandfestigkeit für den Einzelbrandtest nach IEC 60332-1 (DIN VDE
0472 Teil 804 B). Der einzige wirkliche Vorteil von EEA, neben der Halogenfreiheit, liegt deshalb nur im Materialpreis, weshalb vor allem
äußerst günstige Datenkabel am Markt mit diesem Mantelwerkstoff
angeboten werden. Die Bezeichnung dieser Kabel lautet oftmals trotzdem FRNC. Von der Verwendung in Datennetzwerken muß von diesem
Werkstoff jedoch Abstand gehalten werden, da die Brandsicherheit
nach dem Bündelbrandtest IEC 60332-3 Cat. C (DIN VDE 0472 Teil 804 C)
nicht gegeben ist. Besonders im Horizontal- und Steigebereich, wo
Kabelbündel installiert werden, ist die erhöhte Brandfestigkeit jedoch
unverzichtbar.
Beispiel:
In einem Großraumbüro mit 25 Arbeitsplätzen und ca. 450 -500 m2
Bürofläche werden bei drei Anschlußdosen pro Mitarbeiter und einer
im Mittel 40 m langen Einzelkabelstrecke insgesamt ca. 3 km Datenkabel verlegt. Dies entspricht in etwa einer PVC-Menge von 60 kg. Im
Brandfall bedeutet dies, daß ca. 15kg Salzsäuregas (HCl) frei werden.
Der angenommene Büroraum verqualmt vollständig innerhalb weniger
Minuten mit einem Restlichtanteil von maximal 5-10%. Das freigewordene HCl-Gas ist in hohem Maße reizend und damit gefährlich für
Augen und Lunge, was die Fähigkeit dem Brand zu entfliehen, massiv
beeinflußt. Salzsäure ist zudem stark korrosiv, d.h. es greift metallene
Oberflächen, elektrische Geräte und Stahlbeton an. Die Zerstörung des ➜ Fazit:
Gebäudes durch Korrosion ist i.d.R. um ein vielfaches größer als der
Es ist daher unerlässlich, daß ein High-Performance Datenkabel nicht
verursachte Schaden durch den Brand.
nur elektrisch perfekt, sondern ebenfalls mit den hochwertigsten
Aus diesen Gründen werden speziell für Datenkabel vermehrt haloMaterialien ausgestattet ist. Dies ist nur dann gewährleistet, wenn
genfreie, flammwidrige Mantelwerkstoffe verwendet, für deren Eigenalle oben genannten Normen eingehalten und regelmäßig überprüft
schaften es verschiedene Abkürzungen gibt:
werden. Um keinerlei Risiko einzugehen, verlangen Sie ein Prüfzeugnis
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FR ➜ Flame Retardant = flammwidrig
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dert, sondern auch Ihre Kontrolle.
LS ➜ Low Smoke = geringe Rauchentwicklung
0H➜ Zero Halogen = Keine Halogene
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