Gesamte Übertragungsstrecke
Eine allgemeine Ethernet-Kupfer-Verkabelung (Twisted Pair) nach DIN EN 50173 ist gekennzeichnet durch:
- maximal 90 m fest verlegtes (im Sinne der EN50288-x-1) Kabel + 2 maximal 5 m lange Geräteanschlusskabel (im Sinne der EN50288-x-2), zusammen 100 m
- maximal 4 Steckverbindungen zwischen den Endpunkten + 2 Endsteckverbindner
- Kabel laut. EN50288
- Doppelkupplungen (zur Verbindung 2er RJ45-Stecker) werden gesondert behandelt und zählen im Normalfall als 2 Steckverbindungen
- alle Kabel müssen denselben Nennwellenwiderstand aufweisen: 100 ±5 Ω bzw. 120 ±5 Ω @ 100 MHz.
- optional vorhandere Kabel-Gesamtschirm bzw. zusätzliche Ader-Paar-Schirmung. Für EtherCAT-Verwendung wird ausschließlich geschirmte Verkabelung empfohlen.
Anhand folg. Abbildung seien die Abschnitte einer Übertragungsstrecke besprochen:
Model A:
Model A bildet das maximal zulässige Modell nach EN50173-1 ab, bestehend aus
- maximal 90 m Permanent Link: fest verlegte Installationsstrecke mit Kabel nach EN50288-2-1
- 6 Steckverbindungen C insgesamt, inklusive den Endanschlusspunkten
- maximal 2 x Geräteanschlusskabel nach EN50288-2-2, "Patchkabel"
Für Abnahmemessungen entscheidend ist, dass
- eine Messung des Permanent Link nach EN50173-1, Anh. A die beiden Anschlusspunkte erfasst
- eine Messung des Channel nach EN50173-1, Kap. 5 die beiden Anschlusspunkte nicht erfasst
Der Zielmarkt der ISO11801/EN50173 "Gebäude-Netzwerk-orientierte Verkabelung" wird durch die Struktur (Rangierfelder, Zwischenverteiler, Etagenverteiler) deutlich. Die maximal 4 Steckverbindungen können z.B. in Rangierfeldern auch anders auf der Kabelstrecke verteilt sein, siehe Model B.
Model B, C:
Model B und C stellen für den industriellen Bereich typischere Übertragungsstrecken dar, sie werden in EN50173-1 oder ISO24702 besprochen.
Steckverbinder
Eine Übergangsstelle beeinflusst durch Dämpfung, Reflexion und Übersprechen zwischen den Kabelpaaren die gesamte Übertragungsstrecke negativ. Deshalb ist die Anzahl der zulässigen Übergangsstellen für einen EN50173-konformen Channel auf 6 begrenzt.
Eine Steckverbindung (Obj. C in Abb. „Übertragungsstrecke“) stellt eine Übergangsstelle zwischen den beiden Elementen Stecker/Buchse dar.
Eine Doppelkupplung stellt somit 2 Übergangsstellen dar, sofern sie vom Hersteller nicht als 1 Übergangsstelle im Sinne von Steckverbindern spezifiziert ist.
Da zur Einhaltung der EN50173-Klasse-D-Leistungsfähigkeit einer Übertragungsstrecke, für die normalerweise nur Komponenten der Cat. 5 gefordert sind, nur Doppelkupplungen mind. der Cat. 6 zulässig sind (EN50173-3, Anh. B), ist z.B. bei Wanddurchführungen solchen mit einfachem Stecker/Buchse-Übergang der Vorzug zu geben.
Leistungsvermögen einer Übertragungsstrecke
In der EN50173-1:2007, Kap. 5 sind 8 Klassen nach dem zul. Frequenzbereich definiert:
Klasse |
Frequenzbereich |
---|---|
SRKG |
bis 0.1 MHz |
A |
bis 100 kHz |
B |
bis 1 MHz |
C |
bis 16 MHz |
D |
bis 100 MHz |
E |
bis 250 MHz |
F |
bis 600 MHz |
RuK-S |
bis 1000 MHz |
Für die für Ethernet relevanten Leistungsklassen D, E und F werden Formeln angegeben, nach denen sich die frequenzabhängige Grenzkurven z.B. im Bereich [1..100 MHz, Klasse D] berechnen lassen. Je nach Parameter muss der Messwert, ggf. als f(f), unter oder oberhalb der Grenzwertkurve bleiben.
Folgende Parameter sind definiert:
deutsch |
englisch |
Abkürzung |
---|---|---|
Rückflussdämpfung |
Return Loss |
RL |
Einfügedämpfung |
Insertion Loss, Coupling Attenuation |
|
Nahnebensprechdämpfung |
nearend crosstalk loss |
NEXT |
leistungssummierte Nahnebensprechdämpfung |
powersum NEXT |
PSNEXT |
Dämpfungs-Nebensprechdämpfungs-Verhältnis, nahes/fernes Ende |
Attenuation to crosstalk ratio near/far |
ACR-N ACR-F |
Leistungssummiertes ACR |
powersum ACR |
PSACR |
Ausgangsseitige Fernnebensprechdämpfung |
equal level far end crosstalk ratio |
ELFEXT |
Leistungssummiertes ELFEXT |
powersum ELFEXT |
PSELFEXT |
Gleichstrom Schleifenwiderstand |
Resistance |
- |
Gleichstrom Widerstandsunterschied |
Resistance Difference |
- |
Laufzeit |
Propagation Delay |
- |
Laufzeitunterschied |
Delay skew |
- |
TCL Unsymmetriedämpfung |
Transverse Conversion Loss |
TCL |
Kopplungsdämpfung |
|
- |
Nicht alle Parameter sind für jede Leistungsklasse verpflichtend, Messungen müssen nach EN50346 vorgenommen werden.
Auszug Kennwerte EN50173 Klasse D
Kennwert |
Channel |
Permanent Link |
---|---|---|
Länge [m] |
maximal 100 m |
maximal 90 m |
maximal Einfügedämpfung [db @ 100 MHz, 100m] |
24 dB |
20,4 dB |
NEXT [db @ 100 MHz, 100m] |
30.1 dB |
32,3 dB |
maximal Laufzeit [ns @ 100MHz] |
548 ns |
491 ns |
Anmerkungen:
- in den (informativen) Berechnungen der maximal Grenzwerte in der EN50173-1, Kap. 5.2 werden die maximal zulässigen 4 Steckverbindungen innerhalb des Channels angesetzt
- für EN50173 Klasse D wird bei 100 MHz eine maximal Signallaufzeit von 548 ns erlaubt - dies schränkt die Verwendung überlanger Kabel ein. Bei einem angenommen NVPKabel=60% sind bereits nur noch 100 m Channellänge möglich.
- alle Grenzwerte beruhen auf einer Annahme von 20°C Umgebungstemperatur. Bis in den Bereich von 60°C ist in EN50173 ein Derating (0.2% je °C) definiert: mit steig. Umgebungstemperatur verschlechtern sich Kabel/Steckereigenschaften, die maximal zulässigen Channellänge sinkt daher mit steigender Temperatur.
Abweichung von den Vorgaben Von den oben zitierten Vorgaben der ISO11801/EN50173 kann abgewichen werden, z.B. durch mehr Steckverbindungen oder Kabelstrecken als zulässig oder nicht-konformes Kabelmaterial. Dann muss die Übertragungsstrecke nach ISO11801/EN50173 berechnet werden, eine Verifikation/Zertifikation nach der Installation wird empfohlen. |
Hinweise zu Geräteanschlusskabeln
Üblich für Abnahmemessungen von Geräteanschlusskabeln/Patchcords ist die PatchCord-Messung mit spez. PatchCordAdaptern (z.B. Fluke) und den PatchCord-Grenzwerten nach EN50173.
Dabei sind maximal 20 m spezifiziert, die Dämpfung ist deshalb auch nicht vorgegeben.
Nur RL und NEXT werden gemessen, diese sind schärfer formuliert als im Channel.