Das Verlängern und Testen von Kabeln überschreitet 100 Meter

8. Oktober 2020 / Allgemein

Im letzten Artikel über das Anschließen von Endgeräten jenseits der 100-Meter-Reichweite von Kupfer-Ethernet-Kabeln haben wir uns mit verschiedenen Lösungen befasst, um ein etwas zu weit vom nächsten Fernmelderaum entferntes Endgerät anzuschließen, einschließlich des Baus eines neuen Fernmelderaums, der Verwendung von Extender-Geräten, Glasfasern oder einer erweiterten Fernverkabelung.

Während die Verwendung einer Fernverkabelung technisch ein nicht standardisierter Ansatz ist, ist es die kostengünstigste und einfachste Option, die sich immer größerer Beliebtheit erfreut. Aus diesem Grund haben viele Anbieter neue Kabeldesigns eingeführt und/oder stellen Informationen zur Leistung bestehender Kabelinstallationen mit über 100 Metern Länge zur Verfügung.

Da Sie sich möglicherweise fragen, wie diese Kabel in der Lage sind, die Entfernung zu bewältigen, ist es sinnvoll zu erklären, warum wir überhaupt die Beschränkung auf 100 Meter für Twisted-Pair-Kupferkabel haben, wie Kabel die Distanz überbrücken und wie die Tests am besten durchgeführt werden.

Reine Physik

Die Begrenzung der Entfernung auf 100 Meter für einen Übertragungskanal mit 4 Anschlüssen einschließlich einem 90 Meter Permanent-Link und einem 5 Meter Patchkabel an beiden Enden, basiert hauptsächlich auf Worst-Case-Leistungsfaktoren für eine bestimmte Anwendung. Die Normungsorganisationen der Industrie stellten vor drei Jahrzehnten bei der Entwicklung der ersten Twisted-Pair-Verkabelungsstandards fest, dass bei der maximalen Frequenz für eine bestimmte Anwendung und Länge bestimmte Leistungsparameter die Fähigkeit des Signals, das ferne Ende richtig zu erreichen (oder von diesem interpretiert zu werden), beeinträchtigten. Die Einfügungsdämpfung (d. h. Signaldämpfung) zum Beispiel ist ein primärer limitierender Faktor. Diese Signalreduzierung findet auf jeder Kabellänge für jede Art der Übertragung statt; je länger, desto größer sind die Verluste.

Basierend auf diesen Leistungsparametern sind Industrienormen auf eine Distanz von 100 Metern standardisiert. Diese Vorgabe gilt auch für neue Anwendungen mit höheren Frequenzen und für neue Kabelkonstruktionen. Die Entwicklung von Leistungsspezifikationen wurde dadurch erheblich vereinfacht. Der Vorteil liegt auf der Hand. Bei einem Ausgangswert von 100 Metern können die Leistungsparameter für jede Generation von Verkabelung auf der Grundlage der Frequenz der Anwendung, die sie unterstützen soll, extrapoliert werden. Aus diesem Grund hat die Kategorie 5e eine Einfügungsdämpfung von 24 dB und die Kategorie 6 hat 21,3 dB (je niedriger der Wert, desto besser). Es ist wichtig zu beachten, dass es andere Faktoren gibt, die die Einfügungsdämpfung beeinflussen, wie z. B. Widerstand und Wärme. Aus diesem Grund können Drähte mit kleineren Querschnitten und höherem Widerstand oder Anwendungen, bei denen die Umgebungstemperatur über 20 °C liegt, reduzierte Längen erfordern.

Ein weiterer Leistungsparameter, der mit der Länge verbunden ist, ist die Verteilungsverzögerung, also die Zeit, die ein Signal benötigt, um an das äußerste Ende übertragen zu werden. Bei Twisted-Pair-Verkabelungen hängt die Verzögerung von der nominalen Ausbreitungsgeschwindigkeit (Nominal Velocity of Propagation, NVP) sowie von der Länge des Kabels und der Betriebsfrequenz ab. Die NVP charakterisiert, wie schnell ein Signal im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum über das Kabel übertragen wird. Der Maximalwert gibt an, wie schnell ohne Signalverlust übertragen werden kann. Aufgrund verschiedener Verdrillungen kommt es zu unterschiedlichen Verzögerungen, was zu einem Problem werden kann, wenn mehrere Leiter Daten übertragen. Der Unterschied zwischen dem Leiter mit der geringsten Verzögerung und dem mit der größten Verzögerung (berechnet als Laufzeitdifferenz) muss niedrig genug sein, um das Signal korrekt zu interpretieren. Längere Leiter können den Unterschied korrumpieren.

Verlängerungen

Wir haben gelernt, dass die Begrenzung auf 100 Meter von mehreren Faktoren abhängt, nämlich Frequenz, Einfügungsdämpfung, Widerstand, Temperatur und Ausbreitung, und alle Faktoren unterschiedliche Anteile haben. Wenn dies also der Grenzwert ist, wie können Kabelhersteller länge Kabel anbieten?

Die Übertragungsgeschwindigkeit spielt eine große Rolle. Da die Normen von einem Worst-Case-Szenario und minimal konformen Komponenten ausgehen, bieten die meisten seriösen Kabel- und Konnektivitätsanbieter bereits die Möglichkeit, diese Standards zu übertreffen. Viele Geräte, die in einer Entfernung von über 100 Metern installiert werden, sind Geräte mit niedriger Geschwindigkeit wie Zugangskontrollgeräte (zum Beispiel Parkhausschranken), Notrufsysteme (zum Beispiel in Schulen) oder Sicherheitskameras (zum Beispiel in Lagerhallen). Eine Möglichkeit, die Längen zu erweitern, besteht darin, ein Kabel zu verwenden, das eine erheblich höhere Bandbreite unterstützt als das Gerät. Beispielsweise können Anixter Utility Grade UTG20 Kabel 10 Mbps über 185 Meter, 100 Mbps über 150 Meter, 1 Gbps an mindestens 100 Meter und 10 Gbps über 100 Meter übertragen.

Einige Kabeleigenschaften beeinflussen die Länge, etwa der Querschnitt, die Abschirmung, die Verdrillung und sogar das dielektrische Material, das die Isolierung und Kabelummantelung bildet. Da größere Querschnitte geringeren Widerstand und daher eine bessere Einfügungsdämpfung aufweisen, verfügen einige Kabel über 22 oder 23 AWG Leiter anstelle von 24 AWG. Paige GameChanger UTP Verlängerungskabel haben 22 AWG.

Der Gleichstromwiderstand spielt auch eine Rolle. Wenn der Unterschied der Durchgangswiderstände zweier Leiter bei Gleichstrom zu groß ist, wird die Gleichtaktspannung bei PoE nicht gleichmäßig aufgeteilt, wodurch Datensignale weiter verzerrt werden können. Viele Verlängerungskabel werden so sorgfältig hergestellt, dass ein guter Durchgangswiderstand bei Gleichstrom gewährleistet wird. Auch Wärme kann die Einfügungsdämpfung beeinträchtigen. Da abgeschirmte Kabel die Wärme besser ableiten, die mit dem Temperaturanstieg bei PoE und der Umgebungstemperatur verbunden ist, sind einige Verlängerungskabel ebenfalls abgeschirmt. Vollständig abgeschirmte Kabel können möglicherweise noch größere Entfernungen überwinden.

Anbieterspezifische Leitungstests

Wenn Sie ein Verlängerungskabel einsetzen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass die Installation nicht konform ist. Das mag für Ihren Kunden in Ordnung sein, aber es ist am besten, darauf zu achten. Oder Sie möchten Ihre Kunden über die Lösung informieren. Nicht konforme Installationen bedeuten nicht, dass sie nicht getestet werden müssen. Tests sind sogar noch wichtiger, wenn Sie zusätzliche Leistung aus der Verkabelung gewinnen möchten, selbst wenn das Kabel von einem Anbieter verifiziert und für größere Entfernungen genehmigt ist. Werden die Spezifikationen nicht getestet und die Installation letztendlich nicht funktioniert, sind Sie haftbar und müssen nachbessern.

Mit der modularen Versiv-Firmware von Fluke bieten wir unseren Kunden mit der DSX CableAnalyzer Serie von Kupferkabelzertifizierern anbieterspezifische Leistungsgrenzen für einfache Funktionstests für Verlängerungskabel. Dies hat sich bereits bei UTG-bewerteten, Paige GameChanger und Belden Long Reach Kabeln bewährt. Sie müssen diese Testgrenzwerte nur auf Ihrem Testgerät auswählen.

Mit dieser kostengünstigsten und einfachsten Option für die Verbindung eines vom Fernmelderaum entfernten Endgeräts werden immer mehr Anbieter Verlängerungskabel oder die Genehmigung vorhandener Kabel mit einer Länge von über 100 Meter in ihr Programm aufnehmen. Einige Anbieter arbeiten mit benutzerdefinierten Grenzwerten für spezifische Aufgaben. Wir empfehlen, das nicht zu tun, da es eine Fehlerquelle darstellt und verhindert, dass einfache Funktionstests durchgeführt werden. Außerdem ist es wichtig, zu verstehen, was betroffen ist, wenn Sie einen Faktor ändern. Es ist nicht möglich, nicht nur eine Änderung vornehmen, ohne dass es Auswirkungen auf andere Faktoren hat.

Fluke hat sich für die Option entschieden, mit Ihren Kabelanbietern zusammenzuarbeiten, um auch deren spezifischen Grenzwerte den DSX-Testern hinzuzufügen, und einfache Funktionstests zu ermöglichen. Wenden Sie sich an uns, um weitere Informationen zu erhalten oder Ihren nächsten Anbieter zu finden Kontakt.

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