Strukturierte Gebäudeverkabelung für Wi-Fi 5/6 und PoE

Cat-7A-Verkabelung schlägt Cat 7 und Cat 6A

| Autor / Redakteur: Zoran Borcic / Andreas Donner

Das Cat-7A-Kupferdatenkabel UC1500 SS22 25GbE von Prysmian Draka in Verbindung mit dem METZ CONNECT 25Gmodul ist die erste Lösung mit GHMT-zertifiziertem Channel nach DTR 11801-9905 und einer Reichweite von 30 Metern.
Das Cat-7A-Kupferdatenkabel UC1500 SS22 25GbE von Prysmian Draka in Verbindung mit dem METZ CONNECT 25Gmodul ist die erste Lösung mit GHMT-zertifiziertem Channel nach DTR 11801-9905 und einer Reichweite von 30 Metern. (Bild: BU Multimedia Solutions, Prysmian Group)

Mit dem ungebremsten Datenwachstum steigen auch die technischen Anforderungen an Netzwerkinfrastrukturen. Unternehmen sind gut beraten, wenn sie auf Highspeed-Kupfertechnik setzen. Besonders zukunftssicher sind hier Netzwerkkabel nach Cat-7A-Standard.

80 Prozent Kupfer, 20 Prozent Glasfaser. In diesem Verhältnis teilt sich die strukturierte Gebäudeverkabelung in IT-Netzwerken derzeit auf. Und auch in den nächsten Jahren wird die Kupferverkabelung eine bedeutende Rolle spielen. Allerdings steigen die Anforderungen an die Kabeltechnologie hinsichtlich Geschwindigkeit, Kabelerwärmung, Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit aufgrund des anhaltenden Datenwachstums und neuer Entwicklungen.

Eine zukunfts- und investitionssichere Kupferverkabelung muss aber vor allem die wachsenden Ansprüche von WLAN-Netzen und Power over Ethernet (PoE) abdecken und klassische Applikationen im LAN mit Übertragungsraten von 25 Gbit/s ermöglichen!

Mobiler Traffic steigt rasant

Noch nie haben User so viele Daten mobil verschickt. Untersuchungen gehen von Wachstumsraten von jährlich 60 Prozent aus. Streamingdienste, kostenloses WLAN in Hotels oder im öffentlichen Nahverkehr sowie unabsehbare Steigerungsraten mobiler Devices befeuern den Wachstumsschub. Planer müssen diese Entwicklung bei der Konzeption künftiger Netze berücksichtigen. Durch die verstärkte Nutzung mobiler Endgeräte kann die WLAN-Kapazität schnell zu einem problematischen Engpass werden. Und diesen müssen Techniker erst einmal definieren und lokalisieren, um ihn mit entsprechenden Konfigurationen zu beheben und in Zukunft zu vermeiden. Eine Lösung bietet die Erstellung benutzerdefinierter WLAN-Clients und die Konfiguration von Anwendungen.

Wabentopologie deckt optimal ab

Sowohl ISO/IEC TR 24 24704 als auch TIA TSB-162-A empfehlen eine engmaschige Funkzellenstruktur mit maximal zwölf Metern Reichweite und eine mehrfache 10GBit-taugliche Anbindung ans LAN. Der Betriebsradius einer jeden Zelle sollte zwölf Meter und die Abstände zwischen den WLAN Access Points sollte 20 Meter betragen. Um Unterbrechungen und lange Ladezeiten für Anwender zu vermeiden, rät die amerikanische Normungsorganisation TIA in ihrer 2014 veröffentlichten Norm TSB-162-A zu einer Cat-6A-Verkabelung. Sie sieht als Übertragungsklasse EA vor, die 10GbE über Kupfer übertragen kann. Die derzeit genutzte Generation Wi-Fi 5 (WLAN 802.11 ac/ad) ist mit einer Netto-Datenrate von 6,7 Gbit die erste Volumenanwendung für 10GBase-T in Arbeitsplatzumgebungen.

Bestehende WLAN-Verkabelungen der Generation 5 802.11ac lassen sich derzeit noch mit Cat-6A-Kabel abdecken. Dieser Standard wird jedoch bald an seine Grenzen stoßen. Neue WLAN-Generationen mit höherer Bandbreite werden bereits in wenigen Jahren Realität sein. Sie erfordern leistungsstarke Netze. Hier kommt nur eine Cat.7A-Verkabelung in Frage.

PoE gewinnt an Bedeutung

Eine weitere technologische Entwicklung spielt bei der Planung künftiger Netze eine immer größere Rolle: Power over Ethernet (PoE). Die Stromversorgung von Netzwerkgeräten über ein vorhandenes Kupferdatenkabel ist seit 2003 unter IEEE 802.3af über zwei Paare standardisiert. 2009 kam mit der standardisierten Version PoE+ eine leistungsstärkere Variante hinzu. Diese erhöhte die maximale Leistung zum Gerät von 12,95 Watt auf 25,5 Watt. In Kürze wird die IEEE den PoE-Standard IEEE 802.3bt – auch 4PPoE genannt- verabschieden. Dieser basiert auf vier Aderpaaren und ermöglicht Powered Devices Leistungen von 60 und 90 Watt.

Der PoE-Markt zeigt, dass es längst Applikationen gibt, die Leistungen oberhalb der 25 Watt benötigen. Modernste IP-taugliche Fernsehgeräte etwa, die 60 Watt PPD maximale Leistung zum Gerät benötigen, lassen sich nur mit der neuen Normgeneration 3bt und den Cat-Klassen 7 oder 8 realisieren. Hinzu kommt: Der Markt für PoE-fähige Ports hat sich seit 2012 verdreifacht. Die Haupttreiber hierfür sind Anwendungen zum Gebäudemanagement. Und auch in Zukunft wird der PoE-Markt einer Studie des britischen Marktforschungsunternehmens BSRIA zu Folge weiter wachsen: Bereits 50 Prozent aller Applikationen weltweit haben PoE im Einsatz oder planen, die Technologie einzusetzen. Ohne eine investitionssichere, hochperformante Kupferverkabelung ist das nicht realisierbar.

Punkt für das Cat-7A-Kabel mit einem AWG-Wert von 22: Es erwärmt sich nur ein Viertel so stark wie etwa ein vergleichbares Cat-5e-AWG-24-Kabel und nur halb so stark wie ein vergleichbaren Kategorie-7-AWG-23-Kabel.
Punkt für das Cat-7A-Kabel mit einem AWG-Wert von 22: Es erwärmt sich nur ein Viertel so stark wie etwa ein vergleichbares Cat-5e-AWG-24-Kabel und nur halb so stark wie ein vergleichbaren Kategorie-7-AWG-23-Kabel. (Bild: BU Multimedia Solutions, Prysmian Group)

Geringere Wärmeentwicklung

Um höhere Leistungen bis 90 Watt erreichen zu können, sieht IEC/PAS 611156-1-4 eine maximale Stromstärke pro Aderpaar von 800 mA vor. Da bei PoE die Datenkabel – die ursprünglich nur für die möglichst effiziente Übertragung digitaler Signale konzipiert waren – nun auch für die elektronische Leistungsübertragung genutzt werden, ist die Kabelerwärmung zu berücksichtigen. Bei der PoE-Übertragung ist die Wärme so gering wie möglich zu halten. Bei einer Erwärmung des Kabels auf mehr als 80 Grad treten Deformationen auf. Diese wirken sich negativ auf die Symmetrie des Kabels aus. Als Folge verschlechtern sich die Übertragungseigenschaften bzw. gehen verloren. Kupferkabel mit dickeren Leiterquerschnitten weisen eine geringere Wärmeentwicklung auf. Um die elektronischen Parameter bei der Datenübertragung exakt und stets symmetrisch einhalten zu können, ist die thermische Isolierung entscheidend. Hier punktet ein Kabel der Kategorie 7A mit einem AWG-Wert von 22: Es gibt nur ein Viertel so viel Wärme ab wie etwa ein vergleichbares Cat-5e-AWG-24-Kabel und nur die Hälfte eines vergleichbaren Kategorie-7-AWG-23-Kabels.

Nach dem Shannon-Hartley-Gesetz haben Cat 7A S/FTP AWG22 25GbE Kabel das technische Potenzial für Strecken mit bis zu 100 Meter.
Nach dem Shannon-Hartley-Gesetz haben Cat 7A S/FTP AWG22 25GbE Kabel das technische Potenzial für Strecken mit bis zu 100 Meter. (Bild: BU Multimedia Solutions, Prysmian Group)

Reichweite bis zu 100 Meter möglich

Für den Betrieb einer 25-GBase-T-Applikation nach ISO/IEC TR 11801-9905 existieren in den technischen Regeln Mindestanforderungen an eine Verkabelung: Sie definiert Channel-Anforderungen mit bis zu 1.250 MHz. Es gibt bereits erste Cat-7A-Lösungen mit GHMT-zertifiziertem Channel nach DTR 1108-9905, die die im Normentwurf festgeschriebene Channel-Link-Länge von 30 Meter für 25GBase-T vollständig einhalten. Da das Cat-7A-Kupferdatenkabel von Cat 7 bis Cat 5e vollständig rückwärtskompatibel ist, erhalten Unternehmen Planungssicherheit, wenn sie erst später skalieren möchten. Ein weiteres Plus ist die um 20 Prozent höhere Packungsdichte: Statt den am Markt üblichen Durchmessern von 8,0 bis 8,5 mm für Cat 7 beträgt der Durchmesser des UC1500 S22 S/FTP 25GbE nur 7,5mm.

Das technische Potenzial des Kabels geht jedoch weiter darüber hinaus und bietet nach Shannon-Hartley sogar die Möglichkeit, Strecken von bis zu 100 Metern zu übertragen. Voraussetzungen dafür sind 25G-Transceiver der neuesten Generation mit einer NEXT-Kompensation von 22 dB.

Im Vergleich der aktuell gängigen Kupfer-Technologien Cat 6A, Cat 7 und Cat 7A zeigt sich: Den aktuellen WLAN-Standard 802.11ac decken alle drei gleichermaßen gut ab. Für künftige Generationen mit höheren Bandbreiten als 6,7 Gbps ist jedoch nur Cat 7A die sinnvolle, weil zukunftssichere Konsequenz.

Auch für den in Kürze verabschiedeten 4PPoE-Standard 802.3bt der PoE-Klassen 7 und 8 reichen Verkabelungen der Cat 6A und 7 nicht mehr aus: Hier ist aufgrund der Wärmeentwicklung ein AWG-22-Cat-7A-Kabel vorzuziehen, dessen Wärmeentwicklung nur etwa halb so hoch ist wie bei einem Cat-7-AWG-23-Kabel.

Fazit

Unternehmen und Planer sollten ihre Gebäude- und Rechenzentrumsverkabelung unabhängig von ihrer kurzfristigen Nutzung immer als langfristige Investition betrachten. Der Einsatz einer Cat-7A-Verkabelung bietet Reserven und geht über den aktuellen Bedarf von 10 Gbit hinaus, indem sie künftige WLAN-Standards, 4PPoE und 25GBaseT-Applikationen im klassischen LAN abdeckt.

Zoran Borcic.
Zoran Borcic. (Bild: BU Multimedia Solutions, Prysmian Group)

Über den Autor

Zoran Borcic ist Product Manager Datacom, BU Multimedia Solutions, bei der Prysmian Group. Borcic, Jahrgang 1966, ist seit 2005 bei Draka als Produktmanager weltweit für das Geschäftsfeld Kupfer-Datenkabel verantwortlich. Seine Telekommunikations- und IT-Laufbahn begann er bei KRONE AG als Produktmanager EMEA für Haupt- und Digitalsignalverteilerlösungen. Weitere Stationen waren im Marketing bei Krone Management & Technologie in Potsdam und Produkt-Management bei der Schüco AG in Bielefeld. Ferner arbeitet er in der Steuerungsgruppe CPR (Construction Products Regulation) und MAK „Strukturierte Gebäudeverkabelung“ mit und ist Autor zahlreicher Fachveröffentlichungen.

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