Kanäle der Klasse E, Kategorie 6, arbeiten mit RJ45-Anschlüssen über UTP-, FTP- oder S-FTP-Verkabelungssysteme und bieten gemäß Standarddefinition eine PSACR bis zu 200 MHz. Sowohl Klasse E als auch F ermöglichen einen Datendurchsatz für Frequenzen, die bis zu 25 % über 200 und 600 MHz liegen, konkret 250 und 750 MHz. Dies entspricht der Logik für den Datendurchsatz bis zu 125 MHz in Klasse D und D+.
Die Standards für Kategorie 6 und Kategorie 7 werden derzeit in Normungsgremien diskutiert. Eurodatacab TC WG2 hat Entwürfe für Kategorie 6 zur Vorlage bei CENELEC eingereicht, deren Durchsatz den ISO/IEC-Standard (Stand: Januar) übertrifft. ISO/IEC diskutiert derzeit die erforderliche Steckverbinderleistung (hauptsächlich die Wahl zwischen 54 dB oder 48 dB NEXT). Dies hängt davon ab, ob Cross Connect im Kanal verwendet wird, da das grundlegende Kanalmodell noch ratifiziert werden muss. EIA/TIA arbeitet ebenfalls aktiv in diesen Bereichen. Derzeit besteht keine Einigung über die Leistungsfähigkeit von Class-E-Verbindungen, außer dem klaren Ziel eines positiven PSACR bei 200 MHz und RJ45-Verbindungen. Beide Kabelstandards werden in Erwartung zukünftiger Anwendungen entwickelt, die diese Leistungsfähigkeit erfordern – ähnlich wie bei der Definition von Kategorie 5 im Jahr 1995.

Fazit:
Der IEEE-802.3ab-Gigabit-Ethernet-Standard konzentriert sich auf die Bereitstellung von 1000Base-T über verbesserte Kategorie-5-Verkabelungssysteme. Standardisierungsgremien entwickeln Standards, die die Leistungsfähigkeit von Kabel, Komponenten und System beschreiben, um die erforderliche Plattform zu erreichen.
Damit ein System die Standards der Kategorie 6 erfüllt, muss es alle Kanalspezifikationen auch unter ungünstigsten Bedingungen einhalten. Der anspruchsvollste Kanal (Worst-Case-Szenario) besteht aus 90 Metern horizontaler Verkabelung mit massiven Kupferleitern, plus 10 Metern Litzenkabel in maximal drei Patchkabeln und insgesamt vier Anschlusspunkten: zwei am Verteilerkasten, einer an der Wanddose und einem im horizontalen Kabel, dem sogenannten Konsolidierungspunkt.
Es genügt nicht, dass die einzelnen Komponenten der Kategorie 6 entsprechen. Das gesamte Komponentenset (der Kanal) muss Leistungsanforderungen erfüllen, die nicht einfach die Summe der Einzelwerte darstellen, sondern jeweils eigene spezifische Spezifikationen aufweisen.


TIA-
Standardisierungsprozess ist dynamisch: Bestehende Standards werden verbessert und neue Standards entwickelt, um den Marktbedürfnissen gerecht zu werden.
1. TIA/EIA-568-A-4 veröffentlicht: Anforderungen und Verfahren für die Prüfung von Nahfeld-Übersprechen (NEXT) bei der Herstellung von modularen ungeschirmten Twisted-Pair-Kabeln (UTP): Die Spezifikationen fordern die Messung des Übersprechbeitrags eines Patchkabels beim Anschluss an zwei Testanschlüsse. Die Parameter werden unter Berücksichtigung des NEXT-Beitrags (Near-Extreme Crosstalk) der Spleißverbindung zu den Testanschlüssen und den Anforderungen an das Patchkabel berechnet.

2. TIA/EIA-568-A-5 veröffentlicht: Zusätzliche Leistungsrichtlinien für die 100-W-Übertragung über 4-paariges Kategorie-5e-Kabel: Kategorie 5e, auch bekannt als Enhanced Category 5, wird aufgrund verbesserter Parameter gegenüber der älteren Kategorie 5 für Neuinstallationen empfohlen. Kategorie 5e bezieht sich auf Kanalparameter wie ELFEXT, Rückflussdämpfung, Leistungssumme und Übersprechen, die erforderlich sind, um die Anforderungen von Hochgeschwindigkeits- und bidirektionalen Anwendungen mit allen vier Adernpaaren, wie z. B. Gigabit-Ethernet, zu erfüllen.  

3. TSB95 veröffentlicht: Zusätzliche Leistungsrichtlinien für die 100-W-Übertragung über 4-paariges Kategorie-5-Kabel:
a) TSB95 enthält neue Kanalattribute, die erforderlich sind, um die Anforderungen von Gigabit-Ethernet über Kategorie-5-Kabel zu erfüllen. Zu diesen neuen Parametern gehören ELFEXT und Rückflussdämpfung.
b) TSB95 enthält auch die Methodik zur Modifizierung installierter Kategorie-5-Verkabelung, die die Kanalanforderungen nicht erfüllt, um die Leistung zu verbessern.
Schritt 1: Patchverbindung als Interconnect neu konfigurieren.
Schritt 2: Den Stecker am Übergangs- oder Konsolidierungspunkt durch einen Kategorie-5e-Stecker ersetzen.
Schritt 3: Den Stecker an der Arbeitsplatzdose durch einen Kategorie-5e-Stecker ersetzen.  
Schritt 4: Interconnect durch einen Kategorie-5e-Interconnect ersetzen.
Schritt 5: Das Patchkabel durch ein für Kategorie 5e hergestelltes Patchkabel ersetzen, um Rückflussdämpfungsfehler bei niedrigen Frequenzen, wie z. B.

4 MHz, zu beheben. Vorgeschlagene Kategorie 6 (ISO-Klasse E): Die TIA arbeitet mit internationalen Organisationen an der Entwicklung der nächsten Generation von UTP-Verkabelungsspezifikationen. Vorläufige Anforderungen für Kategorie 6 sind für den Frequenzbereich von 1 bis 250 MHz spezifiziert und stellen wahrscheinlich die bestmögliche Leistung innerhalb der aktuellen T568A- und T568B-Konfigurationen für einen 8-poligen, 8-adrigen Modulstecker dar.

Vorschlag Kategorie 7 (ISO-Klasse F): Kategorie 7 ist ein vollständig geschirmtes Kabelsystem mit einer neuen Steckerkonfiguration (männlich/weiblich), voraussichtlich spezifiziert für den Frequenzbereich von 1 bis 600 MHz. Derzeit plant die TIA keine weiteren Spezifikationen für Kategorie 7. Auf dem jüngsten ISO-Treffen in Berlin wurde der Hybrid-RJ-45-Stecker von Alcatel als erste Wahl ausgewählt. Als Alternative zu Alcatels Lösung wurde das TERA-Design von Siemon gewählt, das sich vom RJ-45-Stecker unterscheidet.

Tabelle 1
 

 

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CENELEC und

das Europäische Komitee für Normung (CEN) führen Normungsarbeiten in allen technischen Sektoren durch, mit Ausnahme der Elektrotechnik, die in den Zuständigkeitsbereich des Europäischen Komitees für elektrotechnische Normung (CENELEC) fällt.
Die Aufgabe beider gemeinnütziger Organisationen besteht darin, europäische Normen zu entwickeln, die die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie weltweit stärken und zur Entwicklung des europäischen Binnenmarktes beitragen.
Zu diesem Zweck fördern beide Organisationen die Anwendung von ISO- und IEC-Normen.

Ziele:
Die Hauptziele von CEN/CENELEC sind:
• Die Erarbeitung neuer europäischer Normen oder Harmonisierungsdokumente zu Themen, für die keine internationalen oder nationalen Normen existieren.
• Die Förderung der Anwendung von ISO- oder IEC-Normen in Europa.

Mitglieder
Die nationalen Mitgliedskomitees von CEN/CENELEC sind die nationalen Normungsorganisationen der EU-Mitgliedstaaten (AENOR in Spanien) und der EFTA sowie der Tschechischen Republik.

Struktur: Die Entwicklung europäischer Normen erfolgt in technischen Strukturen, die denen von ISO und IEC analog sind. CEN/CENELEC-Normdokumente: • Europäische Normen (EN), die für die Mitglieder verbindlich sind und als nationale Normen übernommen werden. Die Annahme erfolgt durch ein gewichtetes Abstimmungsverfahren. • Europäische Versuchsnormen (ENV): Dokumente, die von Mitgliedern für die vorläufige Anwendung in technischen Bereichen erstellt werden, in denen ein hoher Grad an technologischer Innovation, ein dringender Bedarf an Leitlinien oder die Sicherheit von Personen oder Sachen betroffen ist. ISO: Die Internationale Organisation für Normung (ISO) ist ein weltweiter Verband nationaler Normungsorganisationen aus rund 130 Ländern, eine pro Region. Die ISO ist eine 1947 gegründete Nichtregierungsorganisation. Ihre Mission ist die Förderung der Normung und damit verbundener Aktivitäten, um den internationalen Austausch von Waren und Dienstleistungen sowie die Zusammenarbeit in den Bereichen Wissenschaft, Technologie und Wirtschaft zu erleichtern. Die Arbeit der ISO führt zu internationalen Abkommen, die als Internationale Normen veröffentlicht werden. Die Hauptgründe sind: • Weltweiter Fortschritt bei der Handelsliberalisierung • Die heutigen freien Marktwirtschaften fördern zunehmend vielfältige Bezugsquellen und bieten Möglichkeiten zur Markterweiterung. Ziel ist es, Handel, Austausch und Technologietransfer zu erleichtern durch: • verbesserte Produktqualität und -zuverlässigkeit zu einem angemessenen Preis; • verbesserten Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltschutz sowie geringere Verluste; • höhere Kompatibilität und Interoperabilität von Produkten und Dienstleistungen; • Vereinfachung für eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit; • eine Reduzierung der Modellanzahl und damit der Kosten; • gesteigerte Vertriebseffizienz und einfachere Wartung. Anwender haben größeres Vertrauen in Produkte und Dienstleistungen, die internationalen Standards entsprechen. Die Konformitätsprüfung kann auf Herstellererklärungen oder auf Audits durch unabhängige Stellen basieren. Die technische Arbeit der ISO ist stark dezentralisiert und wird in einer Hierarchie von rund 2.850 technischen Komitees, Unterkomitees und Arbeitsgruppen durchgeführt. Diese Komitees umfassen qualifizierte Vertreter aus Industrie, Forschungsinstituten, Regierung, Aufsichtsbehörden, Verbraucherorganisationen und internationalen Organisationen. Jährlich nehmen etwa 30.000 Experten an den Sitzungen teil. ISO-Normen werden nach folgenden Prinzipien entwickelt: • Allgemeine Übereinstimmung • Berücksichtigung der Ansichten aller Interessengruppen: Hersteller, Händler und Anwender, Labore, Regierungen und Forschungseinrichtungen • Branchenweite Abdeckung • Globale Lösungen für die Bedürfnisse von Industrien und Kunden weltweit • Internationale Marktregulierung. Der ISO-Normenentwicklungsprozess umfasst drei Hauptphasen: • Der Bedarf an einer Norm wird von einem Industriesektor geäußert und an eine nationale Mitgliedsorganisation weitergeleitet. Diese schlägt der ISO den neuen Arbeitsartikel vor. Sobald der Bedarf an einer internationalen Norm anerkannt und formell vereinbart wurde, beinhaltet die erste Phase die Definition des technischen Anwendungsbereichs der zukünftigen Norm. Diese Phase wird in der Regel in aktiven Gruppen mit technischen Experten aus den betroffenen Ländern durchgeführt. • Nach Einigung darüber, welche technischen Aspekte die Norm abdecken soll, beginnt die zweite Phase, in der die Länder die detaillierten Spezifikationen der Norm aushandeln. Dies ist die Phase der allgemeinen Übereinstimmung. • Die letzte Phase umfasst die formelle Genehmigung des resultierenden Entwurfs der internationalen Norm (die Annahmekriterien sehen die Zustimmung durch ISO-Mitglieder vor, die aktiv am Normenentwicklungsprozess beteiligt waren, sowie die Zustimmung von 75 % aller abstimmenden Mitglieder). Das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) hat eine Reihe von Standards (IEEE 802.X) entwickelt, die die physikalischen Aspekte (Verkabelung, physikalische und elektrische Topologie) der Medienzugriffskontrolle in lokalen Netzwerken (LANs) definieren. Diese Standards sind international anerkannt und wurden von der ISO in ihrer entsprechenden ISO 8802.X-Reihe übernommen. Der IEEE 802.3-Standard beinhaltet den 100BaseT-Standard (Fast Ethernet), der verschiedene Segmenttypen umfasst: • 100BaseT4: Jedes Segment besteht aus vier verdrillten Kupferaderpaaren und RJ-45-Steckern. • 100BaseTX: Jedes Segment besteht aus zwei verdrillten Kupferaderpaaren und RJ-45-Steckern. • 100BaseFX: Verwendet zwei Glasfasern. 100BaseT- Anwendungsstandards: Die grundlegenden Merkmale des 100BaseT-Standards sind: • Eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s. • Eine Subschicht (MAC), die mit der von 10BaseT identisch ist. • Ein Frame-Format, das mit dem von 10BaseT identisch ist. • Dieselbe Verkabelung wie bei 10BaseT (konform mit EIA/TIA-568). • Höhere Fehlertoleranz als 10-Mbit/s-Ethernet. Der 100BaseT-Standard (IEEE 802.3) umfasst fünf Spezifikationen. Diese definieren die MAC-Subschicht, die unabhängige Kommunikationsschnittstelle (MII) und die drei physikalischen Schichten (100BaseTX, 100BaseT4 und 100BaseFX). Die MAC-Subschicht: Die 100BaseT-MAC-Subschicht basiert auf dem CSMA/CD-Protokoll. Die IEEE-802.3-Spezifikation erlaubt eine maximale Kabellänge (einschließlich Repeater) von 2,5 km. Im ungünstigsten Fall entspricht die Signallaufzeit der Zeit, die das Signal für die doppelte Strecke benötigt. Der Standard erlaubt eine Signallaufzeit (einschließlich Repeater-Verzögerungen) von 50 Mikrosekunden. Aus Sicherheitsgründen legte das IEEE eine minimale Rahmengröße von 512 Bit (entspricht 64 Byte) und eine maximale Größe von 1500 Byte fest. Durch die Reduzierung der Kabellänge lässt sich eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit erzielen. Da die meisten Stationen nur wenige Meter von den Konzentratoren entfernt sind, ist eine maximale Entfernung von 100 Metern angemessen. Die Entfernung zwischen Station und Hub wird als angemessen betrachtet, sodass zwischen zwei Stationen nur 200 Meter liegen und das Signal im ungünstigsten Fall 400 Meter zurücklegt. Eine einfache Berechnung zeigt, dass Fast Ethernet mit CSMA/CD, einer maximalen Verzögerung von 50 Mikrosekunden und derselben Rahmengröße von 512 Bit eine Übertragungsrate von 100 Mbit/s erreichen kann. Fast Ethernet (100BaseT) reduziert die Übertragungszeit jedes Bits um den Faktor 10, wodurch sich die Paketgeschwindigkeit von 10 Mbit/s auf 100 Mbit/s verzehnfacht. Bei 10BaseT beträgt die Zeit zwischen den Frames 9,6 Mikrosekunden, bei 100BaseT hingegen nur 0,96 Mikrosekunden. Da die MAC-Schicht und das Frame-Format mit denen von 10BaseT identisch sind und die Fehlerkorrektur von 10BaseT beibehalten wird, können Daten zwischen Ethernet und Fast Ethernet ohne zusätzliches Übertragungsprotokoll ausgetauscht werden. Die unabhängige Kommunikationsschnittstelle (MII) definiert eine Standardschnittstelle zwischen der MAC-Subschicht und einer der drei physikalischen Schichten (100BaseTX, 100BaseT4 und 100BaseFX). Da die elektrischen Signale klar definiert sind, kann MII intern oder extern in einem Netzwerkgerät implementiert werden. Üblicherweise erfolgt die interne Implementierung, um die MAC-Schicht direkt mit der physikalischen Schicht zu verbinden. MII definiert außerdem einen 40-poligen Anschluss für externe Transceiver. Mithilfe des passenden Transceivers, der an den MII-Anschluss angeschlossen wird, können Workstations mit beliebigen Kabeltypen verbunden werden. Es unterstützt Geschwindigkeiten von 10 Mbit/s und 100 Mbit/s. Ein wesentlicher Unterschied zwischen 10BaseT und 100BaseT besteht darin, dass die 100-Mbit/s-Geschwindigkeit die Verwendung eines Taktgebers für die Codierung nicht zulässt, da dies die für UTP-Kabel festgelegte Beschränkung verletzen würde. Die Lösung dieses Problems ist die Verwendung von Bits in einem Codierungsverfahren anstelle eines taktbasierten Codierungsverfahrens. Die Fast-Ethernet-Bitübertragungsschicht kann über dieselben Medien wie 10BaseT betrieben werden: ungeschirmtes Twisted-Pair-Kabel (UTP), geschirmtes Twisted-Pair-Kabel (STP) und Glasfaserkabel. Es gibt jedoch eine Ausnahme: Fast Ethernet funktioniert nicht mit Koaxialkabeln, da deren Verwendung für Neuinstallationen eingestellt wurde. Bei der Modernisierung ihrer Systeme stellen Unternehmen und Institutionen ein gemeinsames Problem fest: Die Geschwindigkeit heutiger lokaler Netzwerke (LANs) wird die Anwendungen der Zukunft nicht unterstützen. Das System der Zukunft muss erst noch entwickelt werden und wird eine Vielzahl erweiterter Informationen durch Visualisierung und Datenmodellierung, Bilder, Grafiken und Videos mit sich bringen. Einst nur wenigen Schlüsselnutzern vorbehalten, werden diese bandbreitenintensiven Anwendungen immer gängiger und zwingen die Nutzer zur Migration von bestehenden Systemen auf neuere, schnellere LANs. Im Wettlauf um die Stabilisierung der LAN-Technologie der nächsten Generation ist Gigabit-Ethernet führend, wie später noch erläutert wird. Die erfolgreiche Implementierung von Gigabit-Ethernet über Kupferkabel erfordert eine vollständige Infrastruktur der Kategorie 5 (CAT 5) oder vorzugsweise eine erweiterte Infrastruktur der Kategorie 5 (CAT5e). Steckverbinder spielen eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit der Verkabelungsinfrastruktur. Gigabit -Ethernet bietet eine komfortable und kostengünstige Alternative für die Migration von Netzwerknutzern, da sich die Ethernet-Technologie als weit verbreitet erwiesen hat. Weltweit sind heute über 120 Millionen Ethernet-Knoten installiert, was 80 % aller installierten Netzwerkverbindungen entspricht. Der ursprüngliche Ethernet-Standard IEEE 802.3, der 1985 veröffentlicht wurde, hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Zahlreiche neue Ethernet-Technologien wurden hinzugefügt und sind in 802.3 enthalten. So wurde beispielsweise der 10Base-T-Standard (10 Mbit/s) 1990 und der 100Base-T-Standard (100 Mbit/s) 1995 verabschiedet. Die Richtlinien des Standards unterstützen eine Vielzahl physikalischer Medien, darunter Koaxialkabel mit 50 und 75 AWG, Twisted-Pair-Kabel und Glasfaserkabel. Für Gigabit-Ethernet-Anwendungen arbeiteten zwei IEEE-Komitees intensiv an der Entwicklung eines neuen Standards. Im Juni 1998 ratifizierte die IEEE-Arbeitsgruppe 802.3z den vorgeschlagenen Standard für Gigabit-Ethernet über Glasfaserkabel. Der Geltungsbereich des Standards umfasst Multimode- und Singlemode-Fasern sowie Kurz- und Langbandlaser. Der 1000Base-T-Standard für Gigabit-Übertragung über Kupferkabel befindet sich weiterhin in der Entwicklung. Die IEEE-Arbeitsgruppe 802.3ab rechnet mit der Verabschiedung des Standards bis Mitte 1999. Die Implementierung ist für Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 5 gemäß TIA-EIA-568-A geplant. Dies ist ein entscheidender Schritt für die Migration zu Gigabit-Ethernet, da rund 70 % der installierten horizontalen Verkabelungssysteme der Kategorie 5 angehören. Dieser Markt wächst durchschnittlich um 20 % pro Jahr. Obwohl die Standards IEEE 802.3zy und 802.3ab sicherstellen sollen, dass Gigabit-Ethernet auf der bestehenden Verkabelungsinfrastruktur funktioniert, ist die Standardisierung einfacher als deren Implementierung. Systemnutzer müssen sich der Tatsache stellen, dass die Implementierung letztendlich von ihnen abhängt. Die Auswahl der Komponenten, insbesondere von Steckverbindern und Anschlusskomponenten, spielt eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Implementierung von Gigabit-Ethernet.












































































Mit der zukünftigen Einführung von Fast Ethernet auf Desktop-PCs wird Gigabit-Ethernet zunächst im Backbone, also in Hochgeschwindigkeitsverbindungen zwischen leistungsstarken Arbeitsgruppen, Servern oder Computernetzwerken, implementiert. Backbone-Anwendungen werden über Glasfaserkabel betrieben. Obwohl die Übertragung von 1000 Mbit/s über Glasfaser einige Herausforderungen mit sich bringt, ist sie relativ einfach zu realisieren.
Die Implementierung von Gigabit-Bandbreite auf Desktop-PCs über horizontale Cat-5-UTP-Kabel ist hingegen eine ganz andere Sache. Sie erfordert eine sorgfältige Prüfung der Leistungsfähigkeit der gesamten Verkabelungsinfrastruktur, insbesondere der Verbindungskomponenten.

Gigabit-Ethernet über Twisted-Pair-Kabel:
Gigabit-Ethernet erreicht 1000 Mbit/s durch die Nutzung aller vier Adernpaare eines Cat-5-Kabels. Jedes Paar überträgt 250 Mbit/s gleichzeitig bidirektional (vollständig bidirektional). Da die Leistung der Verbindungskomponenten in einem vollständig bidirektionalen Kanal entscheidend ist, ist die Wahl des richtigen Herstellers und der passenden Komponenten von größter Bedeutung. In der Hochgeschwindigkeitswelt von Gigabit-Ethernet können die Verbindungselemente den Unterschied zwischen einer erfolgreichen Implementierung und einem umfangreichen Neuverkabelungsprojekt ausmachen.

Da die Spezifikationen der Kategorie 5 nicht alle elektrischen Parameter für die vollständige Unterstützung von 1000Base-T definieren, wurden weitere Komponenten und Empfehlungen für die Verbindungs- und Kanalleistung entwickelt. Es wurden Werte festgelegt, um die installierte Basis von Kategorie-5-Verkabelung anhand dieser Parameter zu charakterisieren. Die neuen Kanalparameter sind:
Rückflussdämpfung (RL) – die Quantifizierung der Energiereflexion aufgrund von Fehlanpassungen der Impedanz;
und Übersprechen gleicher Pegel am Fernende (ELFEXT) – die Quantifizierung eines unerwünschten Signals, das an einen Sender am nahen Ende eines benachbarten Fernendpaares eingekoppelt wird, relativ zur Quantifizierung des empfangenen Signals vom selben Paar; sowie die
Summe des Übersprechens gleicher Pegel am Fernende (PSELFEXT) – die Berechnung unerwünschter Signale, die an mehrere Sender am fernen Ende eines Paares eingekoppelt werden, relativ zum empfangenen Signal auf demselben Paar.
Obwohl die installierte Basis die Grundlage für allgemeine Industriespezifikationen bildet, müssen diese erneut getestet werden, um ihre Eignung für 1000Base-T zu überprüfen, da nicht alle Kanäle der Kategorie 5 dafür geeignet sind.

Abbildung 1 zeigt die von TIA/EIA-568-A vorgeschlagenen Parameter und gibt Richtlinien für Kategorie 5 an, die voraussichtlich 1000Base-T-Anwendungen unterstützen werden.
Graph1

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Kategorie 5 Enhanced:
Die vorgeschlagenen Standards für Kategorie 5e tragen den rasanten Fortschritten in der Kabel- und Komponententechnologie Rechnung und werden zum TIA-Standard für neue UTP-Kabelprojekte für 1000Base-T-Anwendungen. Kategorie-5e-Kanäle umfassen den bereits erwähnten PSELFEXT-Parameter mit einer höheren Immunität gegen Nahfeldstörungen (NEXT) und Grenzwerten für Signalverschlechterung (RL) durch mehrere Störquellen in vollständig bidirektionalen Medien wie 1000Base-T und sind vollständig kompatibel mit früheren Versionen von Kategorie-5-Kanälen.


Messparameter:

Verdrahtungsplan.
Die erste Voraussetzung für eine erfolgreiche Kabelübertragung ist, dass die Verbindung an jedem ihrer Anschluss- und Endpunkte durchgängig hergestellt ist, um die Kontinuität jedes Adernpaares zu gewährleisten. Bei Twisted-Pair-Kabeln ist es besonders wichtig, dass diese Kontinuität von einem Ende der Verbindung zum anderen strikt eingehalten wird. Die Übertragung hoher Frequenzen mit der erforderlichen Integrität, Wiedergabetreue und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen wird durch die sorgfältige Verdrillung der Adern und die Einhaltung des korrekten Verdrillungsverhältnisses über die gesamte Leitungslänge ermöglicht.
Die Prüfung von Verdrahtungsplänen deckt Fehler in der Elektroinstallation oder Verdrahtungsmängel auf und meldet diese, wie z. B.:
• Durchgang
• Kurzschlüsse zwischen zwei oder mehr Adern der geprüften Leitung
• Vertauschte Adernpaare
• Verpolte Adernpaare.

Die Prüfung von Verdrahtungsplänen geht über einen einfachen Durchgangstest hinaus, der lediglich sicherstellt, dass jeder Pin des Steckers an einem Ende der Leitung mit dem entsprechenden Pin am anderen Ende und nicht mit einem anderen Leiter verbunden ist. Ein einfacher Durchgang zwischen den Pins an den Kabelenden reicht für die Datenkommunikation nicht aus. Darüber hinaus stellt die Prüfung von Verdrahtungsplänen sicher, dass die korrekte Paarung der Adern erhalten bleibt.

Länge:
Die Länge einer Leitung kann durch Messung der elektrischen Länge abgeschätzt werden. Feldtester messen die „elektrische Länge“, die auf der Laufzeit des Signals entlang der Leitung basiert. Die Laufzeitverzögerung ist die Zeit, die ein elektrischer Impuls benötigt, um das Ende der Verbindung und das Messgerät zu erreichen. Eine Verbindung mit Unterbrechung reflektiert das eingehende Signal zurück zum Messgerät. Das entfernte Messgerät simuliert eine Unterbrechung des Kabelpaares, wenn dessen Länge gemessen wird. Dieses Messverfahren heißt Zeitbereichsreflektometrie (TDR). Die TDR-Messmethode ist vergleichbar mit einem Radarimpuls. Das Messgerät misst die Laufzeitverzögerung vom Aussenden des Impulses bis zum Empfang der Reflexion.
Um aus einer Zeitmessung eine Entfernung (die Länge der Verbindung) zu berechnen, muss die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals entlang der Verbindung bekannt sein. Die nominale Ausbreitungsgeschwindigkeit (NVP) gibt an, wie schnell sich elektrische Signale im Kabel mit Lichtgeschwindigkeit im Weltraum oder Vakuum ausbreiten. Kennt man die Laufzeit eines Signals entlang der Verbindungsstrecke und die NVP des Kabels, lässt sich die elektrische Länge der Verbindung berechnen. Da das Signal das Kabel von oben nach unten durchläuft (doppelte Länge), ergibt sich folgende Gleichung zur Längenberechnung:  


Die Lichtgeschwindigkeit im Weltraum (oder Vakuum) beträgt 300.000.000 Meter/Sekunde bzw. 0,3 Meter/Nanosekunde. (Eine Nanosekunde [ns] ist eine Milliardstel Sekunde.) Der NVP-Wert für ein Kategorie-5-UTP-Kabel beträgt etwa 69 %, wenn sich ein elektrisches Signal mit etwa 0,2 m/Nanosekunde durch ein Kategorie-5-Kabel ausbreitet.

Die Messung   
der physikalischen Länge mit elektronischen Mitteln birgt einige Herausforderungen:   
• Die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektrischer Signale variiert leicht je nach Kabelsegment (selbst bei Kabeln desselben Herstellers und Modells). Abweichungen von 5 bis 8 % sind keine Seltenheit.  
• Die Form eines TDR-Impulses ändert sich erheblich auf seinem Weg zum Kabelende und zurück. Daher ist es nicht immer einfach, die Vorderflanke des reflektierten Impulses präzise zu erfassen und die Laufzeitverzögerung mit höchster Genauigkeit zu messen. Dies kann für den Kabeltester problematisch sein. Die Genauigkeit der Längenmessung hängt von der Fähigkeit bzw. Empfindlichkeit ab, die Vorderflanke des reflektierten Impulses präzise zu erfassen. Die Spezifikation für die Genauigkeit der Laufzeitmessung sollte die Erfahrung des Prüfers widerspiegeln.
• Alle Adernpaare eines 4-paarigen Kabels weisen unterschiedliche Verdrillungsverhältnisse auf, um das Übersprechen zu optimieren. Die leicht unterschiedlichen NVP-Werte werden für jedes Adernpaar separat angegeben. Die unterschiedlichen Verdrillungsverhältnisse bedingen auch unterschiedliche Kupferdrahtlängen für jedes Adernpaar.
Diese Faktoren sind der Hauptgrund dafür, dass die Längen einzelner Adernpaare leicht voneinander abweichen können. Abweichungen von 2 bis 4 % sind üblich.  

Die Kriterien   
für die Bewertung strukturierter Elektroinstallationen legen fest, dass die horizontale End-to-End-Verbindung 100 Meter bzw. 328 Fuß nicht überschreiten darf. Diese End-to-End-Verbindung entspricht der im TIA-Dokument TSB-67 definierten Kabelrinne. Bei der Messung einer Kabelrinne sind die Patchkabel und Gerätekabel des Benutzers anstelle der Patchkabel des Prüfers zu verwenden. Das TIA-Dokument TSB-67 definiert ein Verbindungsmodell namens „Basic Link“. Die maximale Länge eines Basic Links beträgt 90 Meter (295 Fuß), zuzüglich 4 Meter für die Testgeräte-Patchkabel, insgesamt also 94 Meter (308 Fuß).
Aufgrund der begrenzten Genauigkeit elektrischer Längenmessungen und da die Länge nicht der kritische Parameter ist, heißt es in TSB-67 (Abschnitt 6.3, Seite 10): „Die physikalische Verbindungslänge berechnet die Verzögerung, wird dokumentiert und dient der Entscheidung über Erfolg oder Misserfolg. Das Kriterium für Erfolg oder Misserfolg basiert auf der maximal zulässigen Länge des Basic Links bzw. der NVP-Unsicherheit von über 10 %.“ Die in TSB-67 definierten Grenzwerte für Erfolg oder Misserfolg berücksichtigen die Einschränkungen der Genauigkeit elektrischer Längenmessungen, die außerhalb des Einflussbereichs des Testers liegen. Die Dämpfung hingegen ist wahrscheinlich der Übertragungsparameter, der am stärksten von der Verbindungslänge beeinflusst wird.
Die Genauigkeitsspezifikation definiert den ungünstigsten Fall für die Längenmessung. Die typische Leistung ist deutlich besser als dieser Wert. Das bedeutet: Liegt der Wert der Längenmessung zwischen 97,7 m (100 - 2,3) und 100 m, gibt der Tester ein positives Ergebnis. Werte unter 97,7 m gelten als „bestanden“.   

Einfügedämpfung:
Elektrische Signale, die über eine Verbindung übertragen werden, verlieren auf ihrem Weg entlang der Verbindung einen Teil ihrer Energie. Die Einfügedämpfung misst diesen Energieverlust. Die Messung der Einfügedämpfung quantifiziert den Einfluss des Widerstands der Verbindung auf die Übertragung elektrischer Signale. Verbindungen weisen bei höheren Frequenzen eine höhere Einfügedämpfung auf. Daher wird die Einfügedämpfung oberhalb des relevanten Frequenzbereichs gemessen. Die Einfügedämpfung steigt zudem annähernd linear mit der Verbindungslänge. Sie
wird in Dezibel (dB) angegeben. Dezibel ist der logarithmische Ausdruck des Verhältnisses von Ausgangsleistung zu Eingangsleistung. Die folgende Tabelle zeigt, dass die Dezibel-Skala nicht linear ist.  

Tabelle 2

Wenn die am Ende der Verbindung empfangene Leistung auf die Hälfte der Sendeleistung reduziert ist, beträgt die Einfügungsdämpfung -6 dB. Die Einfügungsdämpfung ist immer negativ. Würde die Hälfte des Signals durch die Verbindung gedämpft, betrüge die Einfügungsdämpfung 6 dB. Ebenso betrüge die Einfügungsdämpfung -6 dB, wenn 5 Prozent der Sendeenergie verloren gingen. Am anderen Ende der Verbindung beträgt die Einfügungsdämpfung 26 dB. Dies bedeutet, dass während der Übertragung über die Verbindung nur geringe Energie verloren ging und das am anderen Ende ankommende Signal noch genügend Energie enthält, um von der Elektronik im Empfänger korrekt dekodiert zu werden.  

Einfügungsdämpfungsmessung   
sendet die entfernte Einheit das Testsignal, das die Länge der zu prüfenden Verbindung durchläuft und von der Haupteinheit gedämpft wird. Normen wie TIA/EIA TSB-67 definieren Formeln zur Berechnung der zulässigen Einfügungsdämpfung für eine installierte Verbindung, differenziert nach Pfad und Basisverbindung. TSB-67 veröffentlicht eine Tabelle mit zulässigen Werten für Basisverbindung und Pfad. Die Tabellen definieren zulässige Einfügedämpfungswerte bei 20 °C. Die Einfügedämpfung steigt mit der Temperatur: typischerweise um 1,5 % pro Grad Celsius für Kabel der Kategorie 3 und um 0,4 % pro Grad Celsius für Kabel der Kategorien 4 und 5. Darüber hinaus erhöht sich die Einfügedämpfung um 2 bis 3 Prozent, wenn die Verkabelung in Metallrohren verlegt wird. TSB-67 berücksichtigt diesen Effekt jedoch nicht gesondert. Das Feldmessgerät ermittelt die maximale Einfügedämpfung für jedes Adernpaar einer installierten Verbindung und gibt ein Ergebnis (bestanden/nicht bestanden) aus, indem es den Maximalwert mit den zulässigen Einfügedämpfungswerten vergleicht. Für jedes Adernpaar wird Folgendes ausgegeben:  
Bei bestandener Prüfung werden folgende Werte ausgegeben:
• Die höchste moderate Einfügedämpfung bei der relevanten Frequenz  
• Die Frequenz der höchsten Einfügedämpfung    
• Die Prüfgrenze bei dieser Frequenz.  
Bei nicht bestandener Prüfung werden folgende Werte ausgegeben:
• Die moderate Einfügedämpfung, bei der der Fehler auftritt
• Die Frequenz, bei der der Fehler auftritt
• Die Prüfgrenze bei dieser Frequenz.  

NEXT

) ist ein Maß für die Signalübertragung zwischen Adernpaaren in UTP/FTP-Kabeln. Es ist ein entscheidender Faktor für die Übertragungsleistung von UTP/FTP-Verbindungen.
Übersprechen wirkt ähnlich wie eine verrauschte Übertragungsleitung. Der Empfänger kann das Nutzsignal nicht von den durch Übersprechen verursachten Störungen unterscheiden.

Das   
Kabeltestgerät sendet ein Signal auf einem Adernpaar der Verbindung und misst die Stärke des Signals, das auf einem anderen Adernpaar (dem gestörten Paar) durch Übersprechen erzeugt wird. Dieses
Übersprechen (NEXT) wird so genannt, weil das am Kabelabschlusspunkt auf dem gestörten Paar induzierte Übersprechen von der Stelle ausgesendet wird, an der das Störsignal entsteht.

Bild 1

Diese Messung muss für jede Adernpaarkombination und alle relevanten Frequenzen wiederholt werden.
NEXT wird in Dezibel (dB) angegeben. Dies ist dieselbe Einheit wie für die Dämpfung. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied: Bei Dämpfungsmessungen werden möglichst kleine dB-Werte angestrebt. Im Gegensatz dazu sind bei der NEXT-Messung möglichst große dB-Werte erwünscht.
Da die Übersprechstörung so gering wie möglich sein soll, muss das auf dem gestörten Adernpaar detektierte Signal im Vergleich zum eingespeisten Signal sehr klein sein. Daher sollte das Übersprechverhältnis (NEXT) so klein wie möglich sein, deutlich kleiner als eins. Der Logarithmus eines solchen Verhältnisses ergibt eine große negative Zahl. Beispiel: Ein 1-Volt-Signal wird über ein Adernpaar übertragen. Das Messgerät dämpft das durch Übersprechen auf der Verbindung erzeugte Störsignal auf 1 mV bzw. 0,001 V. Das Übersprechverhältnis zwischen diesen Signalen beträgt 0,001, der resultierende dB-Wert -60. In der Praxis beträgt das Übersprechverhältnis zwischen diesen beiden Adernpaaren 60 dB. Wäre das Störsignal hingegen auf 8 mV gedämpft worden, hätte das Verhältnis 0,008 und der Wert -42 dB betragen.
NEXT-Testergebnisse: TSB-67 definiert die Formeln zur Berechnung der zulässigen NEXT-Dämpfung für jedes Kabel (Pathway und Basic Link) über den gesamten Frequenzbereich. Das Testgerät kann das Testergebnis auf zwei Arten ausgeben: (1) als maximale NEXT-Marge oder (2) als maximalen NEXT-Wert. Die maximale NEXT-Marge ist die Differenz zwischen dem mittleren Wert und dem jeweiligen Grenzwert für Bestehen/Nichtbestehen.
Die TIA Essential Element Link-Messung muss eine minimale NEXT-Messung von 60 dB bei 1 MHz ergeben, während der Grenzwert für Bestehen/Nichtbestehen bei 100 MHz 29,3 dB beträgt.

Laufzeitverzögerung:

Die Auswirkungen falscher charakteristischer Impedanzwerte werden am genauesten durch die Rückflussdämpfung gemessen und dargestellt.  
Die Rückflussdämpfung (RL) ist ein Maß für alle Reflexionen, die durch Fehlanpassungen der Impedanz entlang der Verbindung verursacht werden, und wird in Dezibel (dB) angegeben.   
Die Rückflussdämpfung ist insbesondere bei Gigabit-Ethernet-Anwendungen von Bedeutung.  
Die Impedanzwerte an den Verbindungsenden müssen der charakteristischen Impedanz der Verbindung entsprechen. Eine gute Abstimmung zwischen Wellenwiderstand und Abschlusswiderstand der Geräte gewährleistet eine gute Leistungsübertragung über die Verbindung und minimiert Reflexionen. Die Rückflussdämpfung variiert stark mit der Frequenz. Eine Ursache für die Rückflussdämpfung sind (geringfügige) Schwankungen des Wellenwiderstands entlang des Kabels. Die strukturelle Rückflussdämpfung (SRL) beschreibt die Gleichmäßigkeit des Kabelaufbaus. Die SRL wird während des Herstellungsprozesses gemessen und kontrolliert. Eine weitere Ursache sind Reflexionen innerhalb der installierten Verbindung, vorwiegend an den Steckverbindern. Der Wellenwiderstand von Verbindungen neigt dazu, bei niedrigeren Frequenzen höhere Werte anzunehmen. Inkonsistenzen treten hauptsächlich an den Steckverbindern auf, können aber auch im Kabel selbst auftreten, wenn die Schwankungen des Wellenwiderstands entlang der Kabellänge zu groß sind. Die Hauptauswirkung der Rückflussdämpfung liegt nicht im Verlust der Signalstärke, sondern in der Entstehung von Signaljitter.

Das

IEEE 802.3-Normenkomitee hat eine 1-Gbit/s-Ethernet-Version namens 1000BASE-T für 100 m verdrilltes Kupferkabel entwickelt.
Es wird angenommen, dass die Leistung aktuell installierter Kategorie-5-Verkabelung in den meisten Fällen für 1000BASE-T ausreichend ist. Zwar sind einige Testgeräte auf dem Markt erhältlich, diese wurden jedoch nie für die Messung von ELFEXT entwickelt; ihr Rauschpegel ist nicht ausreichend. Zu den Testgeräten der neuen Generation gehören: Agilent Wirescope 350, Chiripa DSP-4000, Microtest Omniscanner und Wavetek LT8600.
Fernübersprechen (FEXT) misst die Vorzeichenkopplung eines Adernpaares mit einem benachbarten Paar. Im Gegensatz zu NEXT wird das Vorzeichen des Übersprechens am entfernten Ende der Verbindung reduziert. Bei
FEXT wird ein Testsignal an ein Adernpaar an einem Ende der Verbindung angelegt und die Reaktion eines anderen Adernpaares am anderen Ende gemessen. Das Vorzeichen des Übersprechens sollte möglichst gering und folglich die Dämpfung möglichst hoch sein.  
Bild 2 



Fernübersprechen (FEXT)
ist das Verhältnis der gemessenen Signalamplitude am entfernten Ende der Verbindung zur Signalamplitude am lokalen Ende auf einem anderen Adernpaar. Der ELFEXT-
Verlust ist das berechnete Verhältnis von moderatem FEXT-Verlust und moderater Dämpfung und somit eine Art Dämpfungs-Übersprech-Verhältnis (ACR) oder ein Indikator für das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Das ACR ist das berechnete Verhältnis von NEXT-Verlust und moderater Dämpfung. 1000BASE-T überträgt bidirektionale Signale über alle vier Adernpaare, daher ist der ELFEXT-Verlust als allgemeiner Übertragungsparameter wichtig.

für die Leistungssumme
werden berechnet und häufig (aber nicht immer) in LAN-Systemen angegeben, in denen mehr als ein Adernpaar ein Signal in eine bestimmte Richtung überträgt. Dies ist bei 1-Gbit/s-Ethernet der Fall, nicht aber bei 10BASE-T und 100BASE-TX.  
Für 10BASE-T und 100BASE-TX werden jeweils nur zwei Adernpaare verwendet. Ein Adernpaar dient zum Senden, das andere zum Empfangen.   
Gemäß dem einfachen Funktionsprinzip
ist NEXT ACR der wichtigste SNR-Indikator für 10BASE-T- und 100BASE-TX-Technologien, bei denen ein Adernpaar das Signal in die eine Richtung und das andere in die entgegengesetzte Richtung überträgt. ELFEXT ist für 100BASE-T und 100BASE-TX nicht relevant.   
Bild 3 

 

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Gigabit-Ethernet nutzt alle vier Adernpaare, indem es die 1000 Mbit/s in vier 250-Mbit/s-Pakete aufteilt, diese über das Kabel sendet und am Ende der Verbindung wieder zusammensetzt. Daher ist es von Vorteil, wenn die Pakete gleichzeitig ankommen. Das Testgerät misst die Laufzeitverzögerung, um die Verbindungslänge zu berechnen, wie im Abschnitt zur Länge erläutert. Wenn alle Signale gleichzeitig starten, sendet das Adernpaar mit dem geringsten Knick das Signal schneller als die anderen. Ein zunehmend wichtiger Aspekt ist die Differenz der Laufzeitverzögerung der einzelnen Adernpaare. Diese Messung wird als Schräglaufzeit bezeichnet. Eine Voraussetzung dafür ist, dass die zeitliche Beziehung zwischen den beiden Enden der Verbindung erhalten bleibt. Die Pakete müssen sich mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten, mit der sie gesendet wurden. Die Messung der Schräglaufzeit beinhaltet die Berechnung der Laufzeitverzögerung. Zuerst wählen wir das schnellste Adernpaar aus; in diesem Beispiel ist es das braune Paar. Dies ist die 0ns-Markierung, dann schauen wir uns das blaue Paar an, es gibt eine Differenz von 9ns (99ns-90ns), also hat dies eine Verzögerungssteigung von 9ns und so weiter.









Bild 4


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KANAL
Die Kabelstrecke ist der durchgehende Übertragungsweg zwischen zwei Punkten, an die Geräte einer bestimmten Plattform angeschlossen sind. Die Kabelstrecke besteht aus:
1. Arbeitsplatzkabel
2. Telekommunikationsanschlussdose/-stecker
3. Übergangskabel (optional)
4. Konsolidierungs- oder Übertragungspunkt in der Nähe des Arbeitsbereichs (optional)
5. Horizontalkabel
6. Zwei Verbindungskabel im Telekommunikationsschrank
7. Anschlusskabel für die Geräte im Telekommunikationsschrank
8. Anforderungen an die Übertragungsleistung der Kabelstrecke

Graph2 

 

 

Leistungsanforderungen an die Kanalübertragung:

Tabelle 4'

 

BASIK-LINK (Primärverbindung)

Die Primärverbindung ist ein fester Bestandteil der Verkabelung eines Gebäudes. Sie besteht aus:
1. Kabel vom Feldanalysator-Testgerät zum entfernten Anschluss,
2. je einem Anschluss an jedem Ende
, 3. Horizontalkabel,
4. Kabel vom Hauptfeldanalysator-Testgerät zum lokalen Anschluss.


Graph3

 

 


Übertragungsleistungsanforderungen an die Grundverbindung:

Tabelle 3

 

 

Permanente Verbindung
: Der Begriff „permanente Verbindung“ wurde zuvor in ISO/IEC 11801 und EN 50173 verwendet. In ANSI/TIA/EIA 568-UN entspricht er der Prüfung der Installation von Verbindungen im Rahmen der Basisverbindung. In den USA wird die Basisverbindung zugunsten der permanenten Verbindung schrittweise abgeschafft. Diese permanente Verbindung wird in der neuen Norm ANSI/TIA/EIA 568-B übernommen.   


Graph4