Verkabelung von Datenübertragungsanlagen 12 - vh

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Verkabelung von Datenübertragungsanlagen
Verbinden der Teilsysteme
Die Teilsysteme können entweder passiv, d. h., mit Rangierkabeln, oder durch aktive Geräte miteinander verbunden
werden. Mit aktiven Geräten lassen sich auch logische
Netzwerktopologien wie Bus, Stern oder Ring realisieren.
Zentraler Verteiler, Collapsed Backbone
Zentralisierte Verkabelungsstrukturen (überwiegend mit
LWL) kombinieren primäre/sekundäre und tertiäre Übertragungsstrecken. Die Übertragungsstrecken werden durch
passive Verbindungen in den Verteilern zur Verfügung
gestellt. Die Verbindungen werden durch Rangierkabel
oder Durchverbindungen (Spleiß) hergestellt.
Die Collapsed Backbone-Struktur reicht vom Standortverteiler (SV) oder Gebäude-Verteiler (GV), welche sich im
Normalfall an einem zentralen Punkt im System befinden,
bis hin zum Übergabepunkt an den Teilnehmeranschlüssen
(TA). In Bild 9 ist die zentralisierte Verkabelungsstruktur
dargestellt. Dargestellt werden in der Praxis oft Längenbegrenzungen von 90 m für die Verkabelungsstrecke mit
Kupfer-TP-Kabeln, 100 m für die Übertragungsstrecke
mit Kupfer-TP-Kabeln sowie maximal 2 000 m für Übertragungsstrecken mit LWL.
2000 m Radius
mit LWL
Hinweis
Auch wenn die neueren Ausgaben der DIN EN 50173
keine strikte Längenbegrenzung mehr enthalten,
sondern nur die Grenzwerte der übertragungstechnischen Anforderungen eingehalten werden müssen,
sollten die zuvor genannten Längen in der Praxis nicht
überschritten werden.
Aufgabe 4:
Welchen englischen Fachbegriff verwendet man für
das Verkabelungskonzept mit einem zentralen Verteiler?
100 m Radius
KupferÜbertragungsstrecke
Zweiter Gesprächstermin – Planung Verteilerraum
90 m Radius
KupferVerkabelungsstrecke
Bild 9: Verkabelungsstruktur mit zentralem Verteiler (Für
Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Gigabit Ethernet (GbE) über LWL-Gradientenindexfaser ist die max.
Reichweite geringer als 2000 m.)
Aufgabe 3:
Welche Längenbegrenzungen kennen Sie für Kupferund LWL-Strecken in LAN-Datennetzen nach DIN EN
50173? Belegen Sie diese Kenntnisse durch Internetrecherche.
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Um in der Maschinenfabrik Wilhelms GmbH das Konzept
einer anwendungsneutralen Verkabelungsanlage für das
Datennetzwerk planen und installieren zu können, treffen
sich Meister, Lehrling und Geselle einige Tage später mit
dem EDV-Leiter Herrn Bandur. In einem Besprechungsraum im Erdgeschoss des Bürogebäudes liegen schon die
Gebäudepläne bereit.
Für die Aufnahme der Netzwerktechnik schlägt der EDVLeiter einen EDV-Verteilerraum im 1. OG vor. Alle Büroräume im Verwaltungsgebäude sind von hieraus direkt
und mit kürzesten Leitungslängen erreichbar. Etagenverteiler sind in diesem Konzept nicht erforderlich, sodass der
Betrieb des Datennetzwerks zukünftig von einer zentralen Stelle aus möglich ist.
Bei der Wahl des EDV-Verteilerraumes ist zu berücksichtigen:
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Verkabelung von Datenübertragungsanlagen
– Durch geschickte Wahl des Verteilerstandortes kann bei
den meisten Gebäuden unter Einhaltung der für den
Tertiärbereich geltenden Längenrestriktionen auf den
Sekundärbereich verzichtet werden. Die Kabel des Tertiärbereiches werden direkt an den Gebäudeverteiler
angeschlossen.
– Ein EDV-Verteilerraum sollte nicht in der Nähe von starken Störern, wie z. B. Transformatoren, Produktionsbereichen mit hohen Induktivitäten bzw. Frequenzumformern oder Schaltanlagen, aufgebaut werden.
– Ein EDV-Verteilerraum sollte möglichst keine Fenster
in Südrichtung haben, da er sich durch die Sonneneinstrahlungen erheblich aufheizen kann.
– Ein EDV-Verteilerraum sollte einen Bodenbelag mit
einem Ableitwiderstand < 108 Ω haben.
– Datenschränke sollten von vorn und hinten zugänglich sein. Die Aufstellung sollte an einer Wand mit
Schrank 1 beginnen.
Der Meister schlägt die Aufstellung von zwei Datenschränken im EDV-Verteilerraum vor. Schrank 1 soll zur
Aufnahme der Verteilerfelder dienen, in Schrank 2 soll die
aktive Technik installiert werden. Außerdem rät der Meister schon jetzt, den Platz für einen weiteren Schrank vorzusehen, damit eine Erweiterung ohne erneute Umbaumaßnahmen möglich ist. Geprüft werden sollte, ob der
Einbau eines Stelzenbodens zweckmäßig ist, um die
Datenleitungen und Energiezufuhr in die Datenschränke
von unten vornehmen zu können.
Zweiter Gesprächstermin (Fortsetzung) – Konstruktionsabteilung und Produktionsbüro
Der Aufbau einer anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlage in der Maschinenfabrik Wilhelms
GmbH kann nach Aussage von EDV-Leiter H. Bandur nur
in mehreren Teilabschnitten durchgeführt werden. Da
die höchste Dringlichkeit in der Konstruktionsabteilung
und im Produktionsbüro vorliegt, kommen der Leiter der
Konstruktionsabteilung H. Planer und der Leiter der Produktion Herr Bauer jetzt in den Besprechungsraum.
Herr Planer beschreibt die Anforderungen der Konstruktionsabteilung:
Jeder Mitarbeiter in der Konstruktionsabteilung nutzt
zwei Rechner an seinem Arbeitsplatz, einen CAD-Rechner und einen Standard-Rechner. Da an den CAD-Arbeitsplätzen in der Konstruktionsabteilung sehr große Dateien
bearbeitet werden, sollen zukünftig alle CAD-Rechner
über Gigabit-Ethernet-Schnittstellen (GbE) angebunden
werden. Um zusätzlich höchste Störsicherheit zu erzielen, hat sich der Leiter der Konstruktionsabteilung für
eine Glasfaserverkabelung bis zum Arbeitsplatz (FTTD =
Fiber to the Desk) für die CAD-Rechner entschieden. Die
CAD-Rechner müssen dafür nach Fertigstellung der Verkabelung mit neuen LWL-Netzwerkkarten ausgestattet
werden.
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Alle Standardrechner in der Konstruktionsabteilung
sollen auch zukünftig mit Standard-Cu-Netzwerkkarten
ausgestattet sein und mit hochwertig geschirmten
Rangierkabeln der Kategorie 6A, spezifiziert bis 500 MHz,
angeschlossen werden. Der Meister empfiehlt für die Vernetzung dieser Rechner den Einsatz von LWL-Installationsswitches, die über einen Glasfaser-Uplink mit dem zentralen Verteiler verbunden werden. Dies ermöglicht eine
einheitliche LWL-Verkabelung für die Konstruktionsabteilung in Verbindung mit der hohen Störsicherheit.
EDV-Leiter Bandur ist überzeugt von den Vorteilen dieser
Lösung. Der Konstruktionsleiter H. Planer hat jedoch die
Befürchtung, dass die Montage sehr lange dauert und
die Arbeit in der Abteilung erheblich gestört wird. Der
Meister erklärt, dass in diesem Bereich vorkonfektionierte
LWL-Kabel eingesetzt werden können, wodurch die
Installationszeit in der Umgebung der Arbeitsplätze auf
ein Minimum reduziert werden kann.
Auch für den Bürobereich in der Produktion sieht der EDVLeiter das FTTO-Konzept als störsichere Lösung. Hier handelt es sich um einen Bereich mit hoher EMV-Belastung
durch Schweißroboter und Maschinenantriebe sagt Herr
Planer. Im Bürobereich der Produktionshalle befinden sich
zehn PC-Arbeitsplätze, von denen die Arbeitsplätze mit
neueren Rechnern bereits über einen Ethernet-Switch
miteinander vernetzt sind. Zukünftig sollen alle Rechner
miteinander und mit dem zentralen Server vernetzt werden. Bei der Umstellung darf es nicht zu Ausfallzeiten im
Produktionsbetrieb kommen.
Für die Primärverkabelung als Verbindung zwischen dem
Verteiler in der Produktionshalle und dem zentralen Verteilerraum im Bürogebäude kann dann ja das Lichtwellenleiterkabel auch in der Rohranlage verlegt werden, in
dem bereits das Stromkabel verlegt ist, sagt Herr Data.
Das ist richtig, sagt der Meister. Da es hier zu einer Beeinflussung durch elektromagnetische Felder nicht kommen
kann, sind auch keine Mindestabstände zwischen LWLDatenkabel und Energiekabel einzuhalten.
2.1
FTTD-Konzept
Wird Glasfaser bis zum Arbeitsplatz (FTTD) verlegt, werden
die Endgeräte direkt über Glasfaser angeschlossen. Dafür
müssen die Computer eine Netzwerkkarte mit Glasfaseranschluss (Bild 13,  S. 14) haben. Geräte ohne Glasfaseranschluss wie Notebooks oder Drucker müssen über
Medienkonverter angeschlossen werden. Empfohlen werden zwei SC-Duplex-Ports (vier Fasern) pro Arbeitsplatz.
Im Datenschrank werden die LWL-Kabel auf Rangierfeldern abgeschlossen. Werden im Verteiler Switches mit
LWL-Ausgängen eingesetzt, erfolgt die Verbindung mit
LWL-Patchkabeln. Wird ein Switch mit Kupfer-RJ-45-Ports
verwendet, so ist in der Zentrale der Einsatz von zusätzlichen Medienkonvertern erforderlich. Switches mit sog.
SFP-Ports ermöglichen wahlweise die Bestückung mit
LWL- oder Kupfer-RJ-45-Modulen.
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Verkabelung von Datenübertragungsanlagen
Bild 10: Versorgung für einen Büroarbeitsplatz mit drei Steckdosen für allgemeine Geräte, drei Steckdosen für EDV-Geräte, TK-Anschlussdose und LWL-Anschluss für Datentechnik
Bild 11: LWL-Datendose für den Einbau in den Installationskanal. Ein vorkonfektioniertes LWL-Kabel wird in der
Dose angeschlossen und zur Zugentlastung am
Gehäuse befestigt (Hager-Tehalit)
In der in Bild 12 dargestellten LWL-Datendose können
insgesamt vier LWL-Adern aufgelegt werden. Die Verbindung zum Stecker des Geräteanschlusskabels erfolgt
über ein Mittelstück. Dargestellt ist die Verbindung von
ST-Steckern der installierten Tertiärverkabelung auf SCDuplexstecker des Geräteanschlusskabels. Der SC-Duplexsteckverbinder wird nach DIN EN 50173 für die Anwenderseite empfohlen, da durch die mechanische Codierung
eine Vertauschung der Adern durch den Anwender ausgeschlossen wird.
Bild 12:
LWL-Datendose (Hager-Tehalit)
Aufgabe 5:
Welche LWL-Steckverbindung fordert DIN EN 50173
für die Anwenderseite des Teilnehmeranschlusses
(TA) bei einem FTTD-System?
2.2
FTTO-Konzept mit LWL-Installationsswitch
In der Fiber to the Office-Lösung (FTTO) wird die Glasfaser
bis in den Büroraum verlegt (Bild 14,  S. 15). In einem
Installationsswitch (Bild 15,  S. 15) erfolgen die optoelektrische Umsetzung und die Verteilung auf mehrere RJ45-Kupferports. Der Installationsswitch kann im Brüstungskanal (Bild 16,  S. 15), in einer Versorgungssäule oder im
Bodentank montiert werden. Die FTTO-Lösung ermöglicht
eine störsichere Verbindung zum zentralen Verteiler über
den sog. Glasfaser-Uplink des Installationsswitches. Das
Anschließen mehrerer PCs und anderer Netzwerkkomponenten, wie z. B. Netzwerkdrucker, IP-Kamera oder IP-Telefon, erfolgt über Standard-RJ-45-Ports.
Bild 13: LWL-Netzwerkkarte mit RJ-45-Anschluss und
LWL-Duplex-Anschluss (Agilent)
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Es werden zwei, vier, sechs oder mehr RJ-45-Ports über
einen LWL-Uplink versorgt. Mit PoE (Power over Ethernet)
ist sogar die Energieversorgung von Endgeräten mit 48 V
und max. 15,4 W pro Port möglich.
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Verkabelung von Datenübertragungsanlagen
Eine Umrüstung der PCs auf LWL-Netzwerkkarten oder
der Einsatz von Medienkonvertern für Drucker und Notebooks an den Arbeitsplätzen entfällt bei diesem Konzept.
Durch das integrierte Netzteil ist die Stromversorgung
von Endgeräten durch die Power over Ethernet-Funktion
(PoE) möglich.
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Der Anschluss des Installationsswitches erfolgt über zwei
LWL-Adern. Üblich ist die Verbindung mit ST-Steckern,
SC-Duplex-Steckern und LC-Duplex-Steckern. Außerdem
ist eine Stromversorgung für den Miniswitch erforderlich.
Die FTTO-Lösung ist doch auch für alle anderen Bürobereiche die ideale Lösung, sagt der EDV-Leiter. Sie ist, wie
ich jetzt erfahren habe, störungsunempfindlich. Weitere
Vorteile sind:
– LWL-Kabel lassen sich platzsparend in die bereits vorhandenen Verlegesysteme der Büroräume installieren
und es ergibt sich gleichzeitig eine geringe Brandlast.
– Durch den Einbau von vorkonfektionierten LWL-Kabeln
lässt sich die Montagezeit in den Büroräumen minimieren.
– LWL-Installationsswitches lassen sich sowohl in die Installationskanäle als auch in die Tischversorgungsaufbauten integrieren und können über LWL-Patchkabel
an einen LWL-Sammelpunkt oder an eine LWL-FTTDTeilnehmeranschlussdose angeschlossen werden.
– Wenn gleichzeitig neue Netzwerkkomponenten für den
zentralen Verteilerraum angeschafft werden müssen,
können diese sofort mit LWL-Ports ausgestattet werden.
2.3
Auswahl der LWL-Komponenten für die
FTTO-Lösung im Produktionsbüro
Bild 14: Struktur für das FTTO-Konzept (MICROSENS)
Im Betrieb angekommen, zeigt der Meister dem Lehrling
wie die vorkonfektionierten Kabelstrecken und Anschlusskomponenten mit dem Konfigurationsprogramm seines
Lieferanten konfiguriert werden. Es sollen LWL-Installationsswitches mit vier RJ-45-Ports in die Installationskanäle installiert werden.
Bild 15: Installationsswitch für das FTTO-Konzept mit vier
RJ-45 Ports für den Anschluss der Endgeräte, LWLUplink mit ST-Steckverbindern und 230-V-Anschluss für
integrierte Stromversorgung (MICROSENS)
Im Produktionsbüro soll ein kleines 19“-Verteilergehäuse
als Gebäude-/Etagenverteiler hinter der Tür montiert werden. Es dient zur Aufnahme der Verteilerfelder für die
ankommenden LWL-Kabel (Primärverkabelung) vom zentralen Verteiler aus dem Bürogebäude und die abgehenden LWL-Kabel (Tertiärverkabelung) sowie zur Aufnahme
von aktiven Netzwerkkomponenten. Die LWL-Kabel sollen
vom Verteilergehäuse direkt zu den Arbeitsplätzen in Installationskanälen verlegt werden.
Aufgabe 6:
Wie viele LWL-Installationsswitches mit jeweils 4 x
RJ-45-Ports werden mindestens benötigt um alle
Endgeräte im Produktionsbüro (Bild 6,  S. 10) zu
versorgen?
Bild 16: Installationsswitch mit 4 RJ-45-Ports, LWL-Uplink und
Anschluss an die 230-V-Stromversorgung im Installationskanal
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