Mit der Einführung von 10Gigabit Ethernet über Twisted-Pair-Kupferkabel wurden neue Klassen von Verkabelungs-Standards geschaffen. Die EIA/TIA veröffentlichte den Standard Cat. 6A im Februar 2008 und die ISO/IEC den Channel-Standard Klasse EA etwa zur gleichen Zeit. Leider definieren diese beiden Standards nicht dieselbe Leistung, was im Markt zu Verwirrungen führt. Die Verwirrung verstärkt sich noch bei einem Blick auf die Komponenten, insbesondere auf die Anschlussmodule bzw. Steckverbindungen. EIA/TIA und ISO/IEC spezifizieren unterschiedliche Leistungen für die Module, verwenden aber ähnliche Bezeichnungen für die Komponenten. Deshalb ist Vorsicht geboten, sonst erhalten Anwender möglicherweise nicht die Leistung, die sie erwarten. Neue Verkabelungs-Standards Das IEEE-Protokoll für das 10Gigabit-Ethernet über Twisted-Pair-Kupferkabel (802.3an) wurde im Juli 2006 veröffentlicht. Da es den genutzten Frequenzbereich auf 500MHz erweiterte und die Verkabelung gemäss Cat.6 nur für 250MHz definiert war, mussten konsequenterweise zur Unterstützung dieses Protokolls neue Verkabelungsstandards entwickelt werden. Alternativ wäre Cat.7-Verkabelung, die für 600MHz ausgelegt ist, von Anfang an eine Option gewesen. Da Cat.7 weltweit einen Marktanteil von nur 4% hat, hätte diese Option den Erfolg des neuen Ethernet-Protokolls nicht sicherstellen können. Im Standard 802.3an legte das IEEE die minimalen Channel-Anforderungen fest, die von der Verkabelung erfüllt werden müssen, damit das Protokoll einsetzbar ist. Tatsächlich könnte ein gutes, geschirmtes Cat.6-System, das bei höheren Frequenzen stabil arbeitet, diese Mindestanforderungen erfüllen, wie die geschirmten Real10-Systeme von R&M zeigten. Allerdings stellt Fremdnebensprechen ein Problem für ungeschirmte Systeme dar. Aufgrund der Nutzung höherer Frequenzen und des Einsatzes komplexer Codierverfahren ist die geringe Signalstärke bei 10Gigabit-Ethernet anfälliger für Störungen von außen, als dies bei früheren Protokollen der Fall war. Das führte zu einer Längenbegrenzung für ungeschirmte Cat.6-Systeme. Die verschiedenen Normengremien begannen deshalb mit der Arbeit an der Spezifikation neuer Verkabelungsklassen für 500MHz, die auf der RJ45-Technologie basieren. Leider wird in den fast zeitgleich veröffentlichten, ähnlich beannten Standards der EIA/TIA Cat.6A und ISO/IEC Class EA nicht dieselbe Performance spezifiziert. Bild 1 zeigt die Unterschiede für den Channel-Parameter Nahnebensprechen. Die Channel-Anforderungen für EIA/TIA Cat. 6A zeigen ab 330 MHz einen moderaten Abfall der Dämpfungskurve um 27 dB, während für den Channel nach ISO/IEC Class EA eine gerade Linie definiert ist. Das Konzept nach ISO/IEC ermöglicht damit die höchste verfügbare und beste Übertragungsleistung in der Twisted-Pair-Kupferverkabelung auf Basis der RJ45-Technologie. Bei 500MHz bedeutet dies, dass für Class EA eine um 1,8dB bessere NEXT-Performance erforderlich ist als für einen Channel mit Cat.6A. In der Praxis führt dieser Anspruch zu einer höheren Betriebssicherheit des Netzwerks und somit zu weniger Übertragungsfehlern. Damit ist auch die Grundlage gelegt für eine wesentlich längere Nutzungs- und Lebensdauer der Verkabelungsinfrastruktur. Bedeutung der Komponenten Nach der Definition der Channel-Standards folgt die Betrachtung der Komponenten-Standards. EIA/TIA legte die Spezifikationen für Channel, Link und Komponenten in einem Paket fest. Alles ist in dem bereits verabschiedeten Standard Cat.6A (5680.2) enthalten. Die gültigen Standards schreiben ab 250MHz einen NEXT-Abfall von 40dB pro Dekade bei Cat 6A vor und einen Abfall von 30dB pro Dekade bei Cat 6A. Anforderungen des Marktes bzw. der Anwender sind der Grund dafür, dass man den einzelnen Standards für Komponenten so große Aufmerksamkeit widmet. Anwender fordern offene Systeme und Interoperabilität bzw. die Möglichkeit, Komponenten von verschiedenen Anbietern gemischt einzusetzen und trotzdem die Garantie zu haben, dass die entsprechende Channel-Performance erreicht wird. Beispielsweise sollten ein Cat.6-Modul von Anbieter X, ein Cat.6-Installationskabel von Anbieter Y und ein Cat.6-Patchkabel von Anbieter Z kombiniert werden können, um die Leistung der Class E zu erreichen. Um die geforderte Interoperabilität sicherzustellen, wurde im Jahr 2003 der De-embedded-Test eingeführt. Bei diesem Test wird eine definierte \’bekannte\‘ Referenzbuchse verwendet, um Stecker in einer Steckverbindung zu testen. Die Werte der Referenzbuchse werden von den Werten der Steckverbindung abgezogen bzw. getrennt (de-embedded), um die NEXT-Merkmale des Steckers zu ermitteln. Auf diese Weise werden zwölf qualifizierte Referenzstecker im niedrigen, mittleren und hohen Bereich ermittelt, die dann zum Testen der Steckverbindungen verwendet werden. Für 10Gigabit-Ethernet wurden zunächst Systeme angeboten, die die Channel-Anforderungen des Protokolls erfüllen sollten. Die neuen Einzelkomponenten bzw. die Spezifikationen für diese Komponenten sollten wie in der Vergangenheit Interoperabilität bzw. den Einsatz gemischter Systeme ermöglichen. Für Cat.6A(EIA und Cat.6A(ISO wurden in diesem Zusammenhang Re-embedded-Tests eingeführt. Die Grundidee ist mit der für De-embedded-Tests vergleichbar. Hier wird jedoch zuerst der Referenzstecker durch eine präzisere Messmethode qualifiziert Direktmessung (direct probing) genannt. Dann wird die Differenz zwischen diesem Referenzstecker und den zwölf De-embedded-Referenzstreckern ermittelt. Im dritten Schritt testet man das zu prüfende Produkt am ersten Referenzstecker. Schließlich werden die Ergebnisse rechnerisch ermittelt, die man mit den zwölf De-embedded-Referenzsteckern erhalten hätte, anstatt sie einzeln durchzutesten. In der Essenz wird das gesamte Testverfahren mit zwölf De-embedded-Referenzsteckern ersetzt – durch lediglich eine, aber sehr genaue Messung und anschließende Berechnung der Schwankungsbreite im Steckersortiment. Das führt zu schnelleren, aber auch konsistenteren Testergebnissen. Wie beim Channel ist mit einem Cat.6A-Stecker gemäß ISO-Spezifikation eine höhere Leistung erreichbar als mit einem Cat.6A-Stecker gemäß EIA/TIA-Spezifikation. ISO/IEC 11801 spezifiziert seit 2008 den Channel in Anhang 1. 2010 folgten die Parameter für den Permanent Link sowie für Komponenten in Anhang 2. Bei 500MHz bedeutet das, dass ein Cat.6A-Modul mindestens eine um 3dB bessere NEXT-Performance als ein Modul der Cat.6A erreichen muss (Bild 2). Produktbezeichnung beachten Mit der Standardisierung der Komponenten für Steckverbindungen und Verkabelung hat eine allgemeine Verwirrung eingesetzt. Die Spezifikation der Komponenten, die für die Cat.6A-Performance eines Channels gemäß EIA/TIA benötigt werden, unterscheiden sich deutlich und sind weniger streng als die Spezifikationen, die ISO/IEC für die Performance eines Channels der Class EA ansetzt. Deshalb müssen Anwender, die einen sicheren Class EA-Channel haben wollen, Komponenten einsetzen, die den Cat.6A-Spezifikationen gemäß ISO/IEC entsprechen. Ein Channel, der aus Cat.6A-Komponenten gemäß EIA/TIA besteht, garantiert keine Performance gemäss Class EA. Der Unterschied in Bezug auf das \’A\‘ – ob es tief gestellt ist oder nicht – ist daher sehr wichtig: Cat. 6A entspricht nicht Cat. 6A. Tabelle 1 bietet Netzwerkplanern eine Übersicht der Leistungsbereiche und Nomenklatur nach den hier diskutierten Standards. Physikalische Herausforderung Warum benötigte ISO/IEC mehr Zeit zur Spezifikation der Komponenten als EIA/TIA? Ein Grund dafür ist die unterschiedliche Organisationsstruktur. Bei ISO/IEC sind verschiedene Gremien für die Spezifikationen der Verkabelung, der Kabel und der Hardware für Steckverbindungen zuständig. Die Koordination zwischen den verschiedenen Gruppen benötigt mehr Zeit als bei EIA/TIA, wo alle beteiligten Parteien in einer einzigen Gruppe versammelt sind. Ein anderer Grund ist die technische Komplexität und die Tatsache, dass man unbekanntes Terrain betritt. Bis heute kennen wir zwar das Verhalten der Komponenten in den niedrigeren Frequenzbereichen. Wir wissen, wie sie im Bereich bis 250MHz gut zusammenarbeiten. Jetzt wird jedoch die Frequenz verdoppelt und die Modellierungsmethode, die für diese höheren Frequenzen eingesetzt wird, ist nicht stabil. Die Modellierung muss Zweit- und Dritteffekte (z.B. Crossmodal-Kopplungen) berücksichtigen, was allein die physikalische Komplexität deutlich erhöht (Bild 3). Die relevanten Erscheinungen treten bei Cat.7-Systemen nicht so häufig auf, weil hier eine andere Kontaktgeometrie definiert ist, durch die die Adernpaare voneinander getrennt werden. Um für Module der Cat.6A die geforderten besseren NEXT-Werte und damit die Class EA-Channel-Performance zu erreichen, müssen von Grund auf neue Module entwickelt werden. Allein durch eine Veränderung des bestehenden Designs – wie es häufig bei aktuell auf dem Markt erhältlichen Cat.6A-Modulen zu sehen ist – wird die geforderte Dämpfungsreserve nicht erreicht. Vor allem werden mehr Kompensationselemente benötigt, um die erwähnten zusätzlichen Kopplungseffekte auszugleichen. Ein größerer Aufwand ist erforderlich, um die Adernpaare am Endpunkt voneinander zu trennen. Der Prozess des Aufschaltens bzw. Kontaktierens muss präzise und fehlerfrei erfolgen, um eine konsistente Übertragung der Signale sicherzustellen. Erhöhte Sicherheit
Reichle & De-Massari GmbH
