Bild 1. Grenzwerte im Vergleich: Der Grenzwert der Nebensprechdämpfung (NEXT) der Kategorie 8.2 im Frequenzbereich bis 2000 MHz ist deutlich strenger als der der Kategorie 8.1.

© Phoenix Contact

■ IEC 60603-7-81 Ed. 1.0 CDV (RJ45)
Detail specification for 8-way, free and fixed connectors, for data transmissions with frequencies up to 2000 MHz
■ IEC 60603-7-82 Ed. 1.0 CD (GG45)
Detail specification for 8-way, free and fixed connectors, for data transmissions with frequencies up to 2000 MHz
■ IEC 61076-3-104 Ed. 3.0 CD (Tera)
 Detail specification for 8-way, free and fixed connectors, for data transmissions with frequencies up to 2000 MHz
■ IEC 61076-3-110 Ed. 3.0 CD (ARJ45)
Detail specification for 8-way, free and fixed connectors, for data transmissions with frequencies up to 3000 MHz

Der technische Report „ISO/IEC DTR 11801-99-1: IT-Guidance for balanced cabling in support of at least 40 Gbit/s data transmission“ sowie die künftige überarbeitete Norm ISO/IEC 11801 beschreiben mit den beiden neuen Kanalspezifi­zierungen Klasse I und Klasse II mit jeweils bis 2000 MHz zwei Ver­bindungen, die das künftige 40-Gbit/s-Ethernet bis zu einer Kanallänge von mindestens 30 m unterstützen. Klasse I beschreibt dabei einen 30-m-Kanal mit zwei Verbindungstechniken der künftigen Kategorie 8.1. Die ­Klasse II beschreibt ebenfalls einen 30-m-Kanal mit zwei Verbindungstechniken der künftigen Kategorie 8.2. Bild 1 zeigt, dass die Kategorie 8.1 nicht rückwärtskompatibel zur Kate­gorie 7A oder zur Kategorie 7 ist, sondern nur zur Kategorie 6A. Nur die ­Kategorie 8.2 ist rückwärtskompatibel zur Kategorie 7A. Zu erwarten wäre, dass die Kategorie 8.1 strenger ist als die Kategorie 7 oder 7A – ist sie aber nicht.

Bild 2. Mit dem modularen Verteilerfeld hat Phoenix Contact eine Teststrecke der Klasse II mit ARJ45 im firmeneigenen Rechenzentrum errichtet, um Erfahrungen zu sammeln und neue Anforderungen im Feld kennenzulernen.

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Die Kurve mit der ­Bezeichnung 60607-5-81 zeigt die Anforderung der Kategorie 8.1 und die Kurve IEC 61076-3-110 die Anforderung der 8.2. Diese Kurve beinhaltet auch die Kurve der Kategorie 7 (600 MHz) und 7A (1000 MHz). Aber die Kurve der Kategorie 8.1 beinhaltet auch die Kurve der Kategorie 6A bis 500 MHz.

Verbindungstechniken der Kategorie 8.2 unterscheiden sich gegenüber RJ45 darin, dass die einzelnen Paare nicht über kapazitive Kopp­lungen kompensiert, sondern schirmtechnisch voneinander getrennt sind, um die ­hohen hochfrequenten An­forderungen zu erfüllen. In Bezug auf das ARJ45-System von Bel Stewart muss erwähnt werden, dass der Standard IEC 61076-3-110 die Verbindungstechnik bis 3000 MHz spezifiziert – gegenüber den künftigen Anforderungen bis 2000 MHz in der ISO/IEC 11801. Im Feld überprüfen lassen sich Verkabelungsstrukturen der Klassen I und II zum Beispiel mit dem Wi eXpert-Kabeltester von Psiber Data. Damit sind solche Übertragungsstrecken (en Channel) bereits heute ­realisierbar (Bild 2).

Flexible und zukunftssichere Verkabelung

Neben den aktiven Komponenten kommt es in leistungsfähigen Datennetzen auf eine qualitativ hochwertige Verkabelung an. Diese sollte schon heute zukunftssicher ausgelegt sein – das spart später Kosten im Hinblick auf neue Übertragungsstandards. Gleichzeitig sollte auf eine hohe Robustheit der Verkabelung Wert gelegt werden – nur wenn sie äußeren mechanischen Beanspruchungen widersteht, erhöht sich auch die Lebensdauer.

Eine schnelle Umsetzung der Verkabelungsstruktur gemäß der ISO/IEC 11801 lässt sich dabei mit einer vorkonfektionierte Verkabelungsstrecke erreichen. Da die Übertragungseigenschaften und vordefinierten Installationen hier ab Hersteller oder Konfektionär zur Verfügung gestellt werden, beschränkt sich die Montage im Feld auf die Verlegung der Verkabelungsstruktur. Fehler bei der Konfektion der Komponente, aber auch die Nacharbeit, um die hochfrequente Anforderung zu erfüllen, müssen dann nicht mehr auf der Baustelle erfolgen.

Im Beispiel des modularen 19-Zoll-Verteilerfelds von Phoenix Contact, welches aus verzinktem Stahlblech konstruiert wurde, lassen sich unterschiedliche Modulkassetten je nach Anwenderbedürfnis integrieren. Diese Flexibilität ermöglicht einen späteren Um- und Ausbau im 19-Zoll-Schrank. Pro Höheneinheit kann der Anwender bis zu acht vorkonfektionierte Modulkassetten – respektive 48 Ports – integrieren. Im Detail ist der 19-Zoll-Rahmen derzeit wahlweise mit folgen Modulkassetten bestückbar, die auch untereinander kombiniert werden können: 6 × LC-Duplex, 6 × RJ45, 6 × ARJ45. Die Buchsen in den Kassetten sind so ausgerichtet, dass sie in einem Winkel von 180° zueinander gedreht sind. Somit hat der Anwender mehr Platz um ‚Patchungen‘ noch einfacher vorzunehmen. Die patentierte Front-Entriegelbarkeit ermöglicht dabei einen schnellen und sicheren Ein- und Ausbau von Modul-Kassetten ohne Spezialwerkzeug. Auch ein unabsichtliches Ziehen einer Kassette von hinten ist nicht möglich, da zunächst von vorne entriegelt werden muss.

Neben der Zeitersparnis bietet die Plug-and-Play-Lösung einen Vorteil für die Sicherheit: die aufwendige Konfektion durch externe Installateure entfällt – im Inneren des Rechenzentrums werden ja meist alle Daten unverschlüsselt übertragen. Teilweise dürfen solche sensiblen Bereiche nicht einmal von externen Mitarbeitern betreten werden.

Kurzum: Die zukünftige Über­tragungsstrecke der Klasse II bis 2000 MHz ist heute schon realisierbar und mit Hilfe der Feldmesstechnik auch überprüfbar. Mehrere standardisierte Verbindungstechniken stehen dabei zur Auswahl. Von Vorteil ist der ARJ45, da diese Verbindungstechnik noch genügend Reserven in den ­hochfrequenten Anforderungen bis 3000 MHz bietet.

Autoren: Ralf Tillmanns ist Fachreferent Data Infrastructure Field Device Connectors bei Phoenix Conntact und Sebastian Güse ist Produktmanager Field Device Connectors bei Phoenix Contact.

Warum schneller als 10 Gbit/s?

In den 1990er Jahren waren Datenraten von mehreren 100 Mbit/s fast immer ausreichend. Im Jahr 2006 wurden 10 Gbit/s Ethernet (IEEE 802.3an) als gängiger Standard definiert. Der Bandbreitenbedarf steigt seitdem immer weiter an – so stark, dass er sich mittlerweile alle zwei Jahre verdoppelt. Das liegt einerseits daran, dass der Kommunikationsbedarf stetig steigt, andererseits werden immer mehr Geräte an das Netz angeschlossen. Daraus resultieren steigende Anforderungen an die Applikation.

Bereits heute sind für leistungsfähige lokale Netze Datenraten deutlich über 10 Gbit/s erforderlich. Genutzt werden sie beispielsweise in Speichernetzen, Cloud-Diensten, Campus-Verkabelungen und besonders in Rechenzentren. Für 2020 lauten die Prognosen auf Daten­raten bis 100 Gbit/s und mehr.