Fachbegriffe der Datenkabeltechnik

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Fachbegriffe
aus der Datenkabel-Technik
Ableitungsbelag G‘
Beschreibt die Isolationsverluste, die dielektrischen Verluste sowie die Koronaverluste zwischen den Leitern.
Anstelle des oft stark frequenzabhängigen Ableitungsbelages G‘ wird der Verlustfaktor θ angegeben (θ = Theta).
Die Größe des Verlustfaktors hängt vom Isolierstoff, vom Aufbau der Isolierung, von der Frequenz und von der Temperatur ab.
Generell sollte θ möglichst klein und konstant sein.
ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio)
Ein für die Übertragungsqualität wichtiger Faktor ist der Abstand des Nutzsignals zum Störsignal.
Um eine einwandfreie Übertragung zu gewährleisten, muss das durch die Nebensprechdämpfung verursachte Störsignal
um einen bestimmten Faktor kleiner sein. Dieser entspricht der Differenz zwischen der Nahnebensprechdämpfung und
der Dämpfung der Verkabelungsstrecke.
ACR [dB] = NEXT [dB] - a [dB]; (a = Dämpfung)
Alien Crosstalk
Als Alien Crosstalk bezeichnet man alle Arten von Übersprechen von einem Kabel auf ein mehr oder weniger nahes, benachbartes
(Daten-) Kabel. Mit der Einführung von 10GBASE-T (10 Gigabit Ethernet) wird das Übersprechen (die Störung von außerhalb eines
Kabels) eine neu zu betrachtende Messgrösse. Das Übersprechen von einem Kabel auf ein anderes Kabel ist vor allem für
ungeschirmte UTP-Datenkabel als sehr kritisch zu betrachten. Das Messen von Alien Crosstalk im Felde ist sehr zeitaufwändig.
AACR-F bzw. PS-AACR-F
Power Sum Alien Equal level far end crosstalk attenuation (loss):
Aufgrund von bestehenden Definitionen lässt sich der Begriff nicht auf Kabel unterschiedlicher Länge und Leiterquerschnitte
anwenden. Als Ersatz wurde der Begriff neu definiert als AACRF bzw. PS-AACRF (Alien Attenuation to Crosstalk Ratio far bzw.
Power Sum Alien Attenuation to Crosstalk Ratio (Dämpfungs-Fernnebensprechdämpfungs-Verhältnis von einem Kabel auf ein
benachbartes Kabel).
AACRF ist das Übersprechen von allen Aderpaaren eines (störenden) (Daten-) Kabels auf ein Aderpaar eines zweiten (gestörten)
Datenkabels, gemessen am entfernten Ende. Dabei wird auch die Signalabschwächung in Abhängigkeit der Kabellänge
(Signaldämpfung) berücksichtigt.
PSAACRF ist das leistungssummierte Übersprechen von allen Aderpaaren eines (störenden) (Daten-) Kabels auf ein Aderpaar
eines zweiten (gestörten) Datenkabels, gemessen am entfernten Ende. Dabei wird auch die Signalabschwächung in
Abhängigkeit der Kabellänge (Signaldämpfung) berücksichtigt.
Betriebsinduktivität (Induktivitätsbelag L‘)
Der Induktivitätsbelag setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen.
Die äußere Induktivität wird von der Leitungsgeometrie und den magnetischen Werkstoffeigenschaften bestimmt. Sie ist
frequenzunabhängig. Da vorwiegend nicht-ferromagnetische Metalle als Leiter eingesetzt werden, ist sie auch von der
Stromstärke unabhängig.
Die innere Induktivität ist auf den Stromfluss und die damit verknüpften Magnetfelder in den Leitern zurückzuführen.
Aufgrund der Stromverdrängung verschwindet dieser Anteil bei hohen Frequenzen.
Bei geschirmten symmetrischen Leitungen müssen außerdem die frequenzabhängige Hülleninduktivität sowie die durch
Nähewirkung erzeugte Induktivität berücksichtigt werden.
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aus der Datenkabel-Technik
Betriebskapazität (Kapazitätsbelag C‘)
Dies ist die Funktion der Leitungsgeometrie (Leiter ÷ Leiter ÷ Schirm) und der Dielektrizitätskonstanten (DK) der Isolierung.
Solange sich die DK der Isolierung frequenzkonstant verhält, ist der Kapazitätsbelag nahezu frequenzunabhängig.
Die Betriebskapazität steigt linear mit der Kabellänge.
Coupling Attenuation
Die Kopplungsdämpfung ist die Summe aus der Unsymmetriedämpfung der Paare und der Schirmdämpfung.
Dämpfung (Wellendämpfung, Leitungsdämpfung)
Sie hängt vom Widerstandsbelag R‘ (Leiterwiderstand) und dem Kapazitätsbelag C‘ (Betriebskapazität) ab.
Sie steigt annähernd bis 50 MHz mit der Wurzel der Frequenz an, darüber hinaus stärker, und nimmt linear mit der Länge zu.
Dezibel [dB]
In der Technik wird das
Verhältnis zwischen
Empfangsspannung (U2) und
Sendespannung (U1) in [dB]
ausgedrückt.
Die Beziehung lautet:
U2/U1 [dB] = 20 log10 (U2/U1)
U2/U1 [dB]
0,0
0,1
0,2
0,9
1,0
2,0
Ankommendes Signal [%]
100 ,0
98,8
97,7
90,1
89,3
79,4
U2/U1 [dB]
Ankommendes Signal [%]
4.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 63
10
1
0,1
0,01
0,001
De-embedded
Messmethode, um die Übertragungseigenschaften von Stecker und Buchsen eines RJ45-Systems einzeln (in sich) zu beurteilen.
Dielektrizitätskonstante (DK)
Ist eine Werkstoffkonstante des Dielektrikums. Die Dielektrizitätszahl gibt an, wieviel mal größer
die Kapazität des Kondensators wird, wenn statt Luft der Isolierstoff als Dielektrikum verwendet wird.
Multipliziert man die DK des leeren Raumes mit der Dielektrizitätszahl, so erhält man die DK des Dielektrikums.
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DMD
DMD-Messung (Differential Mode Delay; differentieller Moden-Laufzeitunterschied). Dabei werden die Laufzeiten einzelner
Modengruppen gemessen, indem der Kern der zu untersuchenden Mehrmodenfaser mit einem „Einmoden-Spot“ (von ca.
4 µm Durchmesser) radial abgetastet wird. Die daraus resultierenden DMD-Werte ergeben ein außergewöhnlich detailliertes
Bild der Laufzeitunterschiede und Intensitäten der verschiedenen Moden in Abhängigkeit von der radialen Einkoppelposition.
ACR-F
ACR-F oder zu deutsch: Ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung.
Elfext ist das Übersprechen von einem Aderpaar auf ein anderes Aderpaar innerhalb eines Datenkabels, gemessen am
entfernten Ende. Dabei wird auch die Signalabschwächung in Abhängigkeit der Kabellänge (Signaldämpfung) berücksichtigt.
EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit)
Fähigkeit einer elektrischen Einrichtung, in ihrer elektromagnetischen Umgebung zufriedenstellend zu funktionieren
und dabei diese Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören, nicht unzulässig zu beeinflussen.
Erdunsymmetrie
Darunter versteht man die Ungleichheit der elektrischen Eigenschaften der einzelnen Adern eines Paares gegen Erde bzw. gegen
den Schirm. Sie entspricht der Differenz zwischen der Kapazität der Ader a ÷ Schirm und der Kapazität der Ader b ÷ Schirm.
Sie beeinflusst die Übertragungseigenschaften des Kabels.
FRNC, FR/LS0H oder FRNC/LS0H
FR (Flame Retardant) = flammhemmend, flammwidrig oder schwer brennbar
NC (Non Corrosive) = keine korrosive Wirkung im Brandfall
LS (Low Smoke) = geringe Rauchentwicklung, raucharm
0H, ØH oder ZH (No Halogen, Zero Halogen) = halogenfrei
Halogenfreie Mantelwerkstoffe
Halogene sind Salzbildner. Im Periodensystem der Elemente sind Chlor, Brom, Fluor und Astat als solche aufgeführt.
Kabel mit PVC-Außenmantel (Polyvinylchlorid) sind flammwidrig (siehe auch > PVC).
Halogenfreie Mantelwerkstoffe enthalten keine Halogene!
Somit entstehen im Brandfall durch das Kabel keine korrosiven Gase, die Rauchentwicklung wird auf ein Minimum reduziert,
und es findet keine Brandfortleitung statt.
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aus der Datenkabel-Technik
Impedanz Z0 (Wellenimpedanz, Wellenwiderstand)
Die Impedanz einer Leitung stellt das Verhältnis der in einer Richtung fortschreitenden Spannungswelle zu der in der gleichen
Richtung wandernden Stromwelle dar. Gebräuchliche Werte sind 100, 120 und 150 Ω.
Wichtig ist, dass die Impedanz des Kabels mit der Eingangs-/Ausgangsimpedanz der angeschlossenen Endgeräte übereinstimmt.
Leiterwiderstand (Widerstandsbelag R‘)
Der Widerstandsbelag erfasst die Verluste in den metallischen Leitern.
Die Leiterabmessungen, das Leitermaterial und die Temperatur bestimmen den Gleichstromwiderstand Ro‘.
Aufgrund des Skin-Effekts nimmt der Leiterwiderstand mit wachsender Frequenz zu. Ebenso steigt er mit der Kabellänge linear an.
Leitungsbeläge
Jede homogene Leitung ist vollständig durch vier sich auf die Längeneinheit beziehende, im allgemeinen frequenzabhängige
Grundgrößsen gekennzeichnet. Es sind dies der Widerstandsbelag R‘ (Leiterwiderstand) in Ohm, der Induktivitätsbelag L‘ (Betriebs-induktivität) in Henry, der Kapazitätsbelag C‘ (Betriebskapazität) in Farad und der Ableitungsbelag G‘ in Siemens.
minEMBc
Die minEMBc-Bandbreite (Minimum Calculated Effective Modal Bandwidth) ist die neueste, flexibelste und genaueste Methode,
um Laser-Bandbreiten zu bestimmen. Die erstmalige Normung erfolgte als Teil der Entwicklung von IEEE 802.3ae (10 GbE).
Die Testmethode wird in TIA/EIA 455-220A und IEC 60793-1-49 Ed. 2.0. beschrieben. Die minEMBc-Methode beginnt mit einer
DMD-Messung. Die DMD-Daten können mit zwei unterschiedlichen Methoden ausgewertet werden, um die EMB (Effektive
Modale Bandbreite) zu ermitteln: die „DMD-Masken-Methode“ und die „minEMBc-Methode“. Bei der DMD-Masken-Methode werden nur die Laufzeitunterschiede anhand bestimmter, festgelegter „Zeitmasken“ ausgewertet. Dabei entsteht eine vereinfachende „bestanden“/„nicht bestanden“-Bewertung für eine nominale EMB im Bereich um „2000 MHz.km“. Bei der minEMBc-Methode
werden dagegen auch die zusätzlichen DMD-Daten ausgewertet, die bei der Anwendung der DMD-Masken nicht berücksichtigt
wurden. Wie bereits erwähnt, beschreibt eine DMD-Messung die modale Übertragungsleistung einer einzelnen Faser sehr genau.
Mit minEMBc wird die modale Übertragungsleistung dieser Faser mit tausenden standardkonformen VCSELs charakterisiert.
Dazu werden die einzelnen DMD-Anregungen (Anregungen mit dem „Einmoden-Spot“, s. o.) so gewichtet, dass die Modenverteilung einer jeden beliebigen Lichtquelle dargestellt werden kann. Diese Gewichtungen werden dann mit allen DMD-Messwerten
mathematisch modelliert, um einen Ausgangs-Impuls für diese Faser-Laser-Kombination zu erhalten. Mit dem Ausgangsimpuls
kann dann die EMB in MHz.km berechnet werden. Da in IEEE 802.3ae das Spektrum der zugelassenen VCSELs festgelegt ist, kann
die Leistungsfähigkeit einer einzelnen Faser für das gesamte Spektrum der standardkonformen Lichtquellen bestimmt werden.
Durch die Auswahl des minimalen berechneten EMB-Wertes wird die Leistungsfähigkeit der Faser im Einsatz mit jedem beliebigen standardkonformen VCSEL sichergestellt.
Aufgrund ihrer Realitätsnähe (realistische Intensitätsverteilung der Lichtquelle-VCSEL- und Verwendung der kompletten Übertragungsfunktion der Faser-DMD-Messwerte) liefert die minEMBc-Methode einen „skalierbaren Bandbreitenparameter“ (Bandbreiten-Längenprodukt), der für beliebige Bitraten oder Übertragungslängen anwendbar ist. Für zukünftige Normen steht diese
flexible und zuverlässige Methode zur Sicherung der Leistungsfähigkeit von Fasern zur Verfügung.
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aus der Datentechnik
NEXT, FEXT Nebensprechdämpfung
Bei mehrpaarigen Datenkabeln wird durch die Feldwirkung der Signalübertragung eines Paares bei den Nachbarpaaren
ein Störsignal induziert.
Das Nebensprechen ist längenunabhängig und wird größer mit steigender Frequenz.
Die Differenz zwischen dem Nutzsignal und dem auf dem Nachbarpaar messbaren Störsignal wird als Nebensprechdämpfung
bezeichnet und in dB angegeben.
Man unterscheidet zwischen NEXT = Near End Cross Talk (Nahnebensprechdämpfung) und FEXT = Far End Cross Talk
(Fernnebensprechdämpfung).
NVP (Nominal Phase Velocity of Propagation, Phasen-Ausbreitungsgeschwindigkeit)
Entspricht dem Reziprokwert der Laufzeit von der Phase einer sinusförmigen Welle im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit.
Sie wird in % c (c = Vakuum-Lichtgeschwindigkeit) angegeben.
Hauptsächlich wird der NVP durch die relative Dielektrizitätskonstante der Adernisolierung bestimmt.
NVP ist ein Näherungswert und kann stark fehlerbehaftet sein.
OFL (Overfilled Launch Bandwidth)
Die OFL-Bandbreite (Overfilled Launch Bandwidth: Bandbreite mit vollständiger Anregung aller Kernmoden)
ist ein bekannter Parameter, der, wie man herausgefunden hat, nur in Zusammenhang mit LED-Anwendungen
(typisch: Übertragungen bis 100 Mbit/s) eine Rolle spielt.
Es ist wichtig zu wissen, dass die Laser-Bandbreite niemals mit der OFL-Bandbreite bestimmt werden kann.
PE
Polyethylen ist ein halogenfreier Kunststoff, der leicht brennt.
Durch Beimischung von Zusatzstoffen kann PE flammwidrig und raucharm gemacht werden.
PiMF (Paar in Metall-Folie)
Bezeichnung für ein STP-Kabel. Jedes Adernpaar ist dabei einzeln mit einer Metallfolie geschirmt.
PoE / PoE Plus
Power over Ethernet: Übertragung von elektrischer Leistung - maximal 15 W (PoE) bzw. 30 W (PoE Plus) - übers Datennetzwerk.
Gleichzeitig wird über die gleiche Strecke ein Ethernet Protokoll übermittelt.
PSACR-F
PSACR-F (Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio), zu deutsch: Leistungsummiertes Dämpfungs-/Nebensprechdämpfungsverhältnis, das leistungssummierte Übersprechen aller Aderpaare auf ein anderes Aderpaar innerhalb eines Datenkabels, gemessen
am entfernten Ende. Dabei wird auch die Signalabschwächung in Abhängigkeit der Kabellänge (Signaldämpfung) berücksichtigt.
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aus der Datenkabel-Technik
PVC
Polyvinylchlorid ist im Gegensatz zu Polyethylen ein halogenhaltiger Kunststoff.
Halogene (Salzbildner) sind Chlor, Brom, Fluor, Jod und Astat. Chlor und Fluor werden verwendet, um Kunststoffe flammwidrig
und widerstandsfähiger gegen äußere Einflüsse zu machen. PVC-ummantelte Kabel sind flammwidrig.
Halogenhaltige Kunststoffe bilden bei ihrer Verbrennung hochgiftige Gase, die zusammen mit Löschwasser aggressive Säuren
bilden, die ihrerseits extreme Korrosionsschäden verursachen.
RML (Restricted Mode Launch)
Die RML-Bandbreite (Restricted Mode Launch, Bandbreite mit selektiver Modenanregung im Kernbereich) wurde
von der IEEE High Speed Study Group und der TIA FO 4.2.1 entwickelt und war weltweit der erste Laser-Bandbreiten-Parameter.
Das Testverfahren wird durch TIA/EIA 455-204 (FOTP 204) und IEC 60793-1-41 genormt.
Die RML-Bedingungen bzw. die selektive Modenanregung wird durch eine Einkoppelfaser mit 23,5 µm Kerndurchmesser gewährleistet. Auf diese Weise wird gemessen, welche Bandbreite durch die niedrigen und mittleren Modengruppen einer Faser
übertragen werden kann.
Die daraus resultierende Bandbreitenmessung prognostiziert die Leistungsfähigkeit von Systemen mit Laseranwendung und
mittleren Bandbreiten (bis zu 850 MHz.km) in derselben Art – und mit der gleichen Präzision, mit der auch die OFL-Bandbreite die
Leistungsfähigkeit von Systemen mit LED-Anwendung und konventionellen Bandbreiten vorhersagt.
Rückflussdämpfung / Return Loss (RL)
Die Leitungskennwerte haben infolge von unvermeidbar auftretenden Herstellungsungenauigkeiten (Maßtoleranzen,
unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten längs der Isolierung) nicht an allen Stellen längs der Leitung den gleichen Wert.
Diese Unregelmässigkeiten im Leitungsaufbau, seien sie auch noch so klein, stellen Stossstellen dar, die zu Reflexionen der
Spannungs- und Stromwellen Anlass geben.
Daraus folgen:
Reflexionsfaktor
=
Rückflussfaktor
=
Rückflussdämpfung =
Verhältnis von hin- und rücklaufender (reflektierter)
Spannungs- oder Stromwelle an der Stoßstelle
Summe aller auf den Leitungsanfang wirkenden Reflexionen
(maßgebend für die Brauchbarkeit von Leitungen)
Logarithmus vom Kehrwert des Rückflussfaktors
Eine hohe Rückflussdämpfung kann nur durch höchste Fertigungsgenauigkeit und durch extrem geringe Fertigungstoleranzen
(hohe Homogenität) erreicht werden und ist somit ein Qualitätsmerkmal.
Skin-Effekt
Je höher die Frequenz des Nutz- oder Störsignals ist, desto mehr werden die hochfrequenten
Anteile des Stroms an die Oberfläche verdrängt.
Transferimpedanz (Kopplungswiderstand)
Die Transferimpedanz ist eine maßgebliche Größe für die Güte des Schirms und ist frequenzabhängig.
Sie ist das Verhältnis des Spannungsabfalls längs eines Schirms auf der gestörten Seite (außen) zu dem Störstrom
auf der anderen Seite (innen) des Schirms.
Der Kopplungswiderstand wird durch den Aufbau des Schirms, den Skin-Effekt und
die kapazitive Einkopplung bestimmt.
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