Gemeinsame Nutzung von Kabeln in kommerziellen Gebäudeumgebungen:

Cable Sharing beschreibt die Praxis, mehr als eine Anwendung über verschiedene Paare eines symmetrischen Twisted-Pair-Kupfer-Telekommunikationskanals laufen zu lassen. Gängige Beispiele für die gemeinsame Nutzung von Kabeln sind die Übertragung von zwölf 10BASE-T-Leitungen über ein 25-poliges Kabel und die Verwendung von Y-Adaptern, um getrennte Sprach- und Faxleitungen, die über einen Kanal übertragen werden, zu trennen. Obwohl das Konzept der gemeinsamen Nutzung von Kabeln von Telekommunikationsfachleuten eindeutig akzeptiert wird, beginnt es erst jetzt, eine anerkannte Praxis zu werden, um Kosten zu reduzieren, das Kabelmanagement zu vereinfachen und Anwendungen auf einen Medientyp in kommerziellen Gebäudeumgebungen zu konvergieren. Die wachsende Marktakzeptanz von vollständig geschirmten Verkabelungssystemen (d. h. „Kategorie 7A“ oder „Klasse FA“) wurde als Hauptgrund dafür ausgemacht, dass Techniken zur gemeinsamen Nutzung von Kabeln in den Entwürfen der führenden IT-Infrastrukturdesigner und -berater der Branche auftauchen.

 

Die Telekommunikationsnormen TIA1 und ISO2 legen allgemeine Topologien und Mindestempfehlungen fest, um eine weltweit einheitliche Gestaltung der Verkabelungssysteme zu gewährleisten. In vielen kommerziellen Umgebungen wird die Mindestanforderung 3 der Normen, zwei Telekommunikationsanschlüsse an jedem Arbeitsplatz zur Verfügung zu stellen, als grundlegende Gebäudeinfrastrukturplanung übernommen. Es gibt jedoch einige Endbenutzerumgebungen, wie z. B. Callcenter, Faxzentren, Unterrichtsräume, Schulungszentren und Überwachungseinrichtungen, die deutlich mehr als zwei Anwendungen an jedem Arbeitsplatz unterstützen. In einigen Patientenaufwachräumen werden sogar mindestens 15 Anwendungen4 pro Arbeitsbereich unterstützt! Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, unterstützen diese Arbeitsbereiche mit hoher Dichte in der Regel mehrere Niedriggeschwindigkeitsanwendungen zusätzlich zu einem Hochgeschwindigkeitsdatendienst. Strategien zur gemeinsamen Nutzung von Kabeln sind für diese Art von Arbeitsbereichen von Vorteil, da sie die Kabelverwaltung durch eine geringere Anzahl von Kabeln vereinfachen und Abfall und Kosten reduzieren, indem sie die ungenutzten Paare eliminieren, die vorhanden wären, wenn jeder Anwendung ein 4-paariger Kanal zugewiesen wäre. Weitere Kosten- und Kabelverwaltungsvorteile können erzielt werden, wenn Dienste wie CATV und CCTV, die normalerweise über Koaxialkabel übertragen werden, und Intercom, das über 18 AWG-Kupferdrähte überträgt, mit Hilfe von kostengünstigen Medienkonvertern wie Baluns in das Telekommunikationsnetz eingebunden werden.

 

Tabelle 1: Typische Anwendungen in Umgebungen mit hoher Arbeitsdichte

 

Einige Konstrukteure und Berater haben immer noch Bedenken, die gemeinsame Nutzung von Kabeln zu spezifizieren, weil sie sich nicht sicher sind, ob die Normen diese Praxis anerkennen. Die gute Nachricht ist, dass sowohl die TIA als auch die ISO diese Praxis anerkennen und eine Anleitung zur Umsetzung von Cable Sharing geben. TIA TSB-1905 beschreibt die Übertragungsleistung verschiedener Arten von Anwendungen, die sich in einer gemeinsam genutzten Umgebung nicht gegenseitig stören, auf der Grundlage des internen Übersprechens, das in UTP-Verkabelungssystemen (ungeschirmte verdrillte Paare) auftritt, und liefert Beispiele für Anwendungen, die in mehrpaarigen Kabeln nebeneinander bestehen können. Die Norm weist auch darauf hin, dass die Kenntnis des Übertragungstyps einer Anwendung (d. h. bursty, kontinuierlich, synchronisiert oder zufällig) und des internen Rauschens der Verkabelungsanlage verwendet werden kann, um festzustellen, ob mehrere Anwendungen oder Erscheinungsformen derselben Anwendung in einem Kanal nebeneinander bestehen können. Die Norm ISO/IEC 11801: 2002, 2. Ausgabe erweitert diese Informationen und enthält Übersprechungsüberlegungen für die gemeinsame Nutzung von Kabeln sowie Leitlinien zur Minimierung von Unverträglichkeiten bei der gemeinsamen Nutzung von Ummantelungen. Die Norm ISO/IEC 150186 geht noch einen Schritt weiter und empfiehlt, dass die gemeinsame Nutzung von Kabeln in Betracht gezogen werden kann, wenn in Wohnumgebungen der Platz für die Verlegung begrenzt ist. Branchenverbände wie BICSI 7 und Bauvorschriften wie der NEC®8 in den Vereinigten Staaten akzeptieren die Praxis der gemeinsamen Nutzung von Kabeln. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle Telekommunikationsnormen die gemeinsame Nutzung von Kabeln anerkennen und Implementierungsrichtlinien auf der Grundlage des Potenzials für Anwendungsstörungen aufgrund der internen Übersprechpegel des Verkabelungskanals bereitstellen.

Die gemeinsame Nutzung von Kabeln wurde erst mit der Einführung vollständig geschirmter (d. h. Klasse F und FA) Verkabelungssysteme durch die ISO-Norm populär. Dies liegt daran, dass das Ausmaß der internen Nebensprechkopplung (sowohl am nahen als auch am fernen Ende) in UTP- und F/UTP-Verkabelungssystemen (foil over twisted-pair) es für die Benutzer schwierig machte, vorherzusagen, ob mehrere Anwendungen in einem Kabel koexistieren können. Wie aus den Abbildungen 1 und 2 hervorgeht, zeigen Berechnungen, dass 23,4 % des übertragenen Signals einer Anwendung bei 100 MHz in Verkabelungssystemen der Kategorie 5e/Klasse D entweder als Leistungssummenrauschen am nahen Ende oder am fernen Ende erscheinen. Bei Systemen der Kategorie 6A/Klasse EA verbessert sich die Situation, da 11,4 % des übertragenen Signals einer Anwendung entweder als Leistungssumme des Nah- oder Fernnebensprechens bei 100 MHz auftreten. Da nur 0,7 % des übertragenen Signals einer Anwendung bei 100 MHz entweder als Leistungssumme am nahen Ende oder als Übersprechen am fernen Ende auftritt, können die Endnutzer sicher sein, dass die Rauschisolierung zwischen den Paaren ausreicht, um mehrere Anwendungen oder das mehrfache Auftreten einer Anwendung über einen 4-paarigen Kanal der Klasse FA zu unterstützen.

 

Abbildung 1: Vergleichskanal PSNEXT Verlustkopplung

 

Abbildung 2: Vergleich der PSACRF-Kanal-Kopplung

 

Die Anforderungen an die Verkabelung der Klasse FA sind in Änderung 1 zu ISO/IEC 11801:2002, 2. Ausgabe, festgelegt und stellen eine Erweiterung der ursprünglich 1999 veröffentlichten Anforderungen an die Verkabelung der Klasse F dar. Während die Verkabelung der Klasse F auch heute noch existiert, ist die Verkabelung der Klasse FA durch die erweiterte Bandbreite von 1 MHz bis 1.000 MHz gekennzeichnet, was sie ideal für die Unterstützung aller CATV-Kanäle (bis zu 698 MHz) macht, und sie ist das vollständig geschirmte Medium der Wahl. Klasse-FA-Kanäle bestehen aus vollständig abgeschirmten Kabeln der Kategorie 7A, und die bevorzugte Hardware-Schnittstelle der Kategorie 7A für Cable-Sharing-Implementierungen ist die in IEC 61073-3-104 beschriebene und in (Abbildung 3) gezeigte nicht-RJ-artige Schnittstelle. Dies liegt daran, dass das isolierte Quadranten-Design der Nicht-RJ-Schnittstelle einen einfachen Zugang zu einem oder zwei Paaren des Kanals mit 1- und 2-paarigen Nicht-RJ-Steckern ermöglicht, die an entsprechend verdrahtete RJ-45- oder RJ-11-Ethernet-Stecker angeschlossen werden (siehe Abbildung 4).

 

Abbildung 3: Siemon TERA® Steckverbinder ist ein Beispiel für eine
Nicht-RJ-Stecker-Buchsen-Schnittstelle

 

Abbildung 4: Hybridkabel (1-Paar Nicht-RJ-Stecker-auf-RJ11
und 2-Paar Nicht-RJ-Stecker-auf-RJ45-Stecker)

 

 

Obwohl die Implementierungspraktiken für Cable Sharing äußerst flexibel sind und eine Vielzahl von Konfigurationen unterstützen, können zwei Grundkonfigurationen die Anforderungen der meisten Endbenutzer erfüllen. In Call- und Faxcentern sind die Agenten in der Regel in Arbeitsgruppen angeordnet und werden sowohl durch ein analoges Telefon als auch durch eine Internetverbindung unterstützt. In diesem Beispiel würde die empfohlene Praxis der gemeinsamen Nutzung von Kabeln darin bestehen, jeder Arbeitsgruppe von 4 Agenten einen MuTOA9 mit einem Anschluss der Kategorie 7A und vier Anschlüssen der Kategorie 6A zur Verfügung zu stellen. Der eine FA-Kanal würde der Gruppe 4 analoge Telefonleitungen zur Verfügung stellen, wie in Abbildung 5 dargestellt. Durch die gemeinsame Nutzung von Kabeln in Call- und Faxcentern können die Endbenutzer in der Regel Materialkosten von über 10 % einsparen, die Gesamtzahl der Anschlüsse um 38 % reduzieren und die Komplexität der Kabelverwaltung verringern. In vielen Umgebungen mit mehreren Anwendungen, z. B. in Klassenzimmern, im Gesundheitswesen und in Überwachungseinrichtungen, unterstützen die Steckdosen im Arbeitsbereich eine Vielzahl von Diensten wie VoIP (Voice over IP), CATV, CCTV, Internet, Sicherheitskameras, Gegensprechanlagen und Hochgeschwindigkeitsdaten. In diesem Beispiel würde die Bereitstellung eines dedizierten Kabels für jede Anwendung 9 Steckdosen im Arbeitsbereich erfordern! Eine effizientere Lösung für Umgebungen mit mehreren Anwendungen wie diese ist die gemeinsame Nutzung von Kabeln, wobei jeder Arbeitsbereich die 9 Dienste über zwei Kanäle der Klasse FA und einen Kanal der Kategorie 6A unterstützen würde. Die beiden Ausgänge der Kategorie 7A würden die in Abbildung 6 dargestellten Dienste unterstützen. Mit dieser Implementierung erzielen die Endbenutzer in der Regel eine Kosteneinsparung von über 20 % bei den Materialien, eine Verringerung der Anzahl der Steckdosen um 57 % und eine geringere Komplexität der Kabelverwaltung. Darüber hinaus profitieren diese Endnutzer von der Konvergenz ihrer Koaxial- (CATV und CCTV) und Kupferverkabelung (Gegensprechanlage) mit dem Telekommunikationsnetz, was den zusätzlichen Vorteil eines vereinfachten Infrastrukturmanagements und einer geringeren Komplexität bietet.

 

Abbildung 5: Typische Call/Fax Center Cable Sharing Implementierung

 

Abbildung 6: Typische Multi-Applikations-Kabel-Sharing-Implementierung

 

Bei der Entwicklung von Lösungen für die gemeinsame Nutzung von Kabeln ist es von entscheidender Bedeutung, die Art der zu unterstützenden Anwendungen zu planen und die Lebenszyklen der Geräte zu kennen. Glücklicherweise ist der Lebenszyklus von Call-Centern und den meisten Videoanwendungen länger als die 10 Jahre, die in den TIA- und ISO-Normen für Datenanwendungen angegeben sind. Obwohl die Umsetzung von Strategien zur gemeinsamen Nutzung von Kabeln viele Vorteile mit sich bringt, darf nicht vergessen werden, dass diese Techniken die Fähigkeit der Verkabelungsinfrastruktur, zukünftige Anwendungen und Upgrades zu unterstützen, einschränken können.

Daher wird für alle Kabel-Sharing-Lösungen empfohlen, zusätzlich zu den gemeinsam genutzten Anschlüssen der Kategorie 7A mindestens einen dedizierten 4-paarigen Anschluss der Kategorie 6A oder höher vorzusehen, um einen Migrationspfad für Hochgeschwindigkeitsdaten-Upgrades zu gewährleisten. Die Nachfrage der Endbenutzer nach Unterstützung für Anwendungen mit hoher Dichte und niedriger Geschwindigkeit steigt, da immer mehr Geräte das IP-Protokoll, die Ethernet-Kommunikation und den Betrieb über Twisted-Pair-Verkabelung unterstützen. Glücklicherweise bietet eine Verkabelung der Klasse FA die notwendige interne Rauschisolierung, um standardisierte Methoden der gemeinsamen Nutzung von Kabeln zu unterstützen, die Kosten reduzieren, das Kabelmanagement vereinfachen und die Konvergenz von Anwendungen auf Twisted-Pair-Medien unterstützen.

Fußnoten:

1 TIA ist die Abkürzung für Telecommunications Industry Association

2 ISO ist das Akronym für die Interne Normungsorganisation

3 Die Mindestanforderungen an Telekommunikationssteckdosen sind in ANSI/TIA-568-C.1 und ISO/IEC 11801: 2002, 2.

4 Typische unterstützte Anwendungen sind: 2 Sprachanwendungen, 4 klinische Ethernet-Daten, 2 Ethernet-Daten für die Fernüberwachung von Patienten auf der Intensivstation, 1 Ethernet-Daten für Schwesternrufe, 1 zusätzliche Ethernet-Daten für nicht-klinische Anwendungen, 2 Patientenunterhaltung und zusätzliche Ausgänge für Aktivitäten in der „Familienzone“.

5 TIA TSB-190, „Guidelines on Shared Pathways and Shared Sheaths“, Juni 2011

6 ISO/IEC 15018, „Informationstechnologie – Generische Verkabelung für Haushalte“, April 2009

7 Siehe www.bicsi.org für weitere Informationen

8 NEC ist die Abkürzung für den National Electrical Code®.

9 MuTOA ist die Abkürzung für Multi-user Telecommunications Outlet Assembly WP_CableSharing_ Rev. D