Definition

Was ist eine strukturierte Netzwerk-Verkabelung?

| Autor / Redakteur: tutanch / Andreas Donner

(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Die strukturierte Netzwerk-Verkabelung bildet die Grundlage leistungsfähiger Netzwerke zur Übertragung von Daten und Sprache. Neben den aktiven Komponenten sind die Eigenschaften der verschiedenen Kabeltypen und die Struktur der Verkabelung entscheidend für die Performance der Netzwerke.

Professionelle Netzwerke richten sich nach dem Prinzip der strukturierten Netzwerk-Verkabelung. Es handelt sich dabei um eine universelle Struktur für die Verkabelung von Gebäuden, die unterschiedliche Netzwerkdienste, wie die Übertragung von Sprache oder Daten bedient. In der Regel verwenden lokale Netzwerke und die Telefonie die gleiche Netzwerk-Verkabelung.

Ziel der strukturierten Verkabelung ist es, eine zukunftssichere Grundlage für Netzwerke zu schaffen, die eine einfache Installation von Netzwerkkomponenten erlaubt und sich flexibel erweitern lässt. Sie bietet gegenüber unstrukturierten Verkabelungen den Vorteil, dass sie nicht an bestimmte Anwendungsszenarien gebunden ist und hohe Kosten bei Technikumstellungen oder -erweiterungen verhindert. Die Ziele der strukturierten Netzwerk-Verkabelung lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

  • Bereitstellung von Kapazitätsreserven
  • Unterstützung aktueller und zukünftiger Kommunikationstechniken
  • Unterstützung unterschiedlicher unabhängiger Dienste wie Sprache oder Daten
  • kostengünstige und flexible Erweiterungsmöglichkeiten der Netzwerke
  • Schaffung von Redundanzen durch sternförmige Strukturen
  • Verwendung gängiger Standards
  • einfache Installation und Anbindung der aktiven Netzwerkkomponenten

Die strukturierte Verkabelung ist hierarchisch aufgebaut und verwendet Stern- und Baumtopologien, wie sie im modernen switched Network zum Einsatz kommen. Die standardisierten Komponenten wie Kabel und Steckverbindungen werden nach einem vorgegebenen Verlegungsplan installiert und unterstützen in der Regel die Kommunikationsanforderungen, die in den nächsten zehn bis 15 Jahren zu erwarten sind.

Die verschiedenen Bereiche der strukturierten Netzwerk-Verkabelung

Basis der strukturierten Netzwerk-Verkabelung bilden Sternstrukturen. Auf diesen Strukturen lassen sich problemlos andere Topologien wie Ring-, Baum- oder Bustopologien abbilden. Sternverkabelungen unterstützen die Anforderungen eines modernen switched Networks optimal. Je nach zu vernetzenden Endpunkten unterscheidet die strukturierte Verkabelung drei unterschiedliche Verkabelungsbereiche. Diese Bereiche sind:

  • die Geländeverkabelung (Primärverkabelung)
  • die Gebäudeverkabelung (Sekundärverkabelung)
  • die Etagenverkabelung (Tertiärverkabelung)

Für jeden Bereich sind maximal zulässige Kabellängen und Qualitätsanforderungen der Netzwerk-Verkabelung definiert. Eine strukturierte Verkabelung kann problemlos mehrere tausend Anwender bedienen, ist aber auch für kleine Netzwerke einsetzbar.

Im Bereich der Heimnetzwerke finden sich oft nur Teilbereiche der strukturierten Verkabelung. Aufgrund der geringen Anzahl der im Heimbereich zu vernetzenden Endgeräte und Anwender und der Beschränkung auf einzelne Gebäude oder Räume werden nur bestimmte Bereiche der strukturierten Verkabelung berücksichtigt. Dennoch lassen sich auch Heimnetzwerke vollständig nach den Vorgaben der strukturierten Verkabelung realisieren.

Die Geländeverkabelung (Primärverkabelung)

Die Geländeverkabelung, auch Primärverkabelung genannt, verbindet einzelne Gebäude auf einem Campus. Sie ist in der Lage, größere Entfernungen zu überbrücken und stellt hohe Bandbreiten und Übertragungsraten bereit. Die Primärverkabelung muss nur wenige Stationen berücksichtigen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kommen bei der Geländeverkabelung in der Regel Glasfaserleitungen zum Einsatz. Dies können sowohl Mulitimodefasern als auch Singlemodefasern sein. Es lassen sich mehrere tausend Meter mit den Glasfasern überbrücken.

Die Gebäudeverkabelung (Sekundärverkabelung)

Andere Bezeichnungen für die Gebäudeverkabelung sind Sekundärverkabelung oder Steigbereichverkabelung. Die Sekundärverkabelung verbindet die einzelnen Stockwerke innerhalb eines Gebäudes. Neben Glasfaserkabeln kommen im Sekundärbereich Kupferkabel zum Einsatz. Die maximale Länge der Kabel liegt in der Regel bei 500 Meter. In einem switched Network verbindet die Gebäudeverkabelung zum Beispiel die einzelnen Etagenswitche untereinander.

Die Etagenverkabelung (Tertiärverkabelung)

Die Tertiärverkabelung, auch als Etagenverkabelung bezeichnet, verbindet die Etagenverteiler oder Etagenswitches mit den Anschlussdosen in den verschiedenen Räumen des Stockwerks. In großen Installationen existiert je Etage ein eigener Netzwerkschrank, in dem Switches und Pachtfelder zur Verbindung der verschiedenen Netzwerkdosen untergebracht sind.

Den Abschluss des Netzwerks in Richtung Anwender bilden die Netzwerkdosen, die verschieden installiert sein können. Üblich sind Netzwerkdosen auf Kabelkanälen, in Wänden oder in einem Bodentank. Als Kabel zwischen Netzwerkdose und Etagenverteiler sind kupferbasierte Twisted Pair Kabel oder Glasfaserkabel möglich. Die Länge der Twisted Pair Kabel sollte neunzig Meter nicht überschreiten. Zusammen mit den Anschlusskabeln zwischen Dose und Endgerät von maximal zehn Meter Länge hält die Tertiärverkabelung die maximale Längenvorgabe von 100 Metern ein. Für das Gigabit-LAN, wie es in aktuellen Netzwerken zum Anschluss der Endgeräte üblich ist, kommen so genannte CAT 5 oder CAT 6 Kabel zum Einsatz.

Die Etagenverkabelung wird oft genutzt, um die WLAN-Ankopplung zu realisieren. In diesem Fall sind die WLAN-Accesspoints der Etage über die Tertiärverkabelung mit dem Etagenverteiler verbunden und sorgen für die WLAN-Ankopplung an das kabelbasierte Netzwerk.

Aktive und passive Elemente der strukturierten Verkabelung

Die strukturierte Verkabelung umfasst neben den eigentlichen Kabeln eine Vielzahl weiterer unterschiedlicher Komponenten. Diese lassen sich in die zwei grundsätzlichen Kategorien aktive Komponenten und passive Komponenten unterteilen. Zu den passiven Komponenten zählen die Netzwerkkabel, Anschlussdosen, Patchfelder oder Patchpanels, Netzwerkschränke oder Verteilerschränke und Stecker. Aktive Komponenten greifen selbst in die Signalübertragung ein und besitzen elektronische Schaltkreise. Aktive Netzwerkkomponenten sind Switches, Router, WLAN-Access Points oder Hubs. Diese Komponenten sind an den Knotenpunkten der strukturierten Verkabelung installiert.

Kupferbasierte Kabeltypen

Kamen in ersten Computernetzwerken noch unsymmetrische Koaxialkabel zum Einsatz, verwendet die moderne Netzwerk-Verkabelung bei Kupferkabeln nur noch symmetrische Kabel. Bei diesen sind die verschiedenen Adernpaare miteinander verdrillt, wodurch das Übertragungsverhalten optimiert wird. Für Gigabit-LAN kommen symmetrische Twisted Pair Kabel mit vier verdrillten Adernpaaren zum Einsatz. Die Kabel können auf unterschiedliche Art und Weise abgeschirmt sein. Während UTP-Kabel ohne jegliche Schirmung auskommen, besitzen Shielded Twisted Pair Kabel Einzelschirmungen für die Adernpaare. Um Verbindungen in Patchfeldern herzustellen oder Endgeräte mit den Netzwerkdosen zu verbinden, verwendet man meist symmetrische Netzwerkkabel vom Typ CAT 5 oder CAT 6, die an ihren Enden mit RJ45-Steckern ausgestattet sind.

Lichtwellenleiter / Glasfaserkabel

Lichtwellenleiter besitzen sehr gute Dämpfungseigenschaften und gestatten es, hochfrequente Signale über große Entfernungen zu übertragen. Deshalb sind sie prädestiniert für den Einsatz im Primär- oder Sekundärbereich. Die Glasfasern sind unempfindlich gegen elektromagnetische Störeinflüsse und beeinträchtigen sich gegenseitig nicht.

Die glasfaserbasierten Leitungen bestehen aus Quarzglas mit unterschiedlichem Brechungsfaktor. Am Übergang zwischen optisch dichterem und optisch dünnerem Medium findet die Totalreflexion des Lichts statt. Grundsätzlich kann zwischen Einmodefasern und Multimodefasern unterschieden werden. Einmodefasern besitzen einen kleineren Kerndurchmesser und erlauben lediglich die Ausbreitung eines einzelnen Grundmodes. Sie haben bei diesem Mode eine geringere Dämpfung und erzielen wesentlich größere Reichweiten und Bandbreiten. Ähnlich wie für Kupferkabel existiert für Lichtwellenleiter eine Normierung, die die Eigenschaften und Art der Steckverbindungen festlegt.

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