Das Finden und die Korrektur von Fehlern in einer bestehenden LAN-Verkabelung sind zeitaufwändig und kostenintensiv. Deshalb ist es nötig, sich vorab Gedanken zu machen und die wichtigsten Fehlerquellen zu kennen. Dieser Beitrag geht zunächst auf mögliche Probleme bei der Abschirmung und der Masseführung ein. Anschließend zeigt er, wie LAN-Kabel richtig verlegt werden und was bei Patch-Feldern zu beachten ist. Abschließend stellt er noch Messmethoden vor und demonstriert, wie man aus einer alten Netzwerkkarte einen einfachen Link-Tester selbst bauen kann.
Dieser Beitrag basiert auf dem Buch „Lokale Netze – Handbuch der kompletten Netzwerktechnik“ von Klaus Dembowski. Dieses Grundlagenwerk der Netzwerktechnik können Sie hier in unserem Partner-Bookshop online erwerben.
Kabelverlegung
Generell sind auch die Masseverhältnisse bei einer LAN-Verbindung von Bedeutung. Beim Koaxialkabel wird daher an einem Ende des Segments mit einer Kette eine Erdung vorgenommen. Eine extra Erdungsmöglichkeit gibt es beim TP-Kabel nicht, doch in den Hubs und Switches, die an das Stromnetz angeschlossen sind, findet möglicherweise eine Erdung statt, was letztendlich vom Geräteaufbau abhängig ist. Bei einem Metallgehäuse mit internem Netzteil kann man in der Regel davon ausgehen, dass dem so ist; bei Geräten im Plastikgehäuse oder mit externem Steckernetzteil ist dies hingegen nicht der Fall.
Obwohl in den Einheiten Übertrager zum Einsatz kommen, die eine galvanische Trennung zwischen der LAN-Elektronik auf der Netzwerkkarte oder auch im Switch zum LAN-Segment hin vornehmen, können sich ungeordnete Masseverhältnisse ergeben, und zwar durch die Verwendung unterschiedlich aufgebauter TP-Kabel, also etwa die Kombination von STP, S-UTP oder auch S-STP.
Problemen, die aus einer derartigen Installation resultieren, auf den Grund zu kommen, ist nicht trivial und bleibt letztendlich dem professionellen LAN-Techniker mit seinen speziellen Messgeräten vorbehalten. Daher kann man nur empfehlen, möglichst einheitliche TP-Kabel zu verwenden. Eine Mischung etwa von S-STP- mit S-UTP führt zudem zu einer erhöhten Störanfälligkeit. Dann wäre es besser, wenn ausschließlich S-UTP zum Einsatz käme. Weil nachträgliche Änderungen an einer LAN-Verkabelung oftmals nicht mehr ohne weiteres möglich sind, sollte auf jeden Fall versucht werden, einzelne Segmente mit einheitlichen TP-Kabeln aufzubauen, was mindestens die Strecke vom PC bis hin zum Switch- Port bedeutet, besser natürlich noch den ersten Switch mit den weiteren Ports einbezieht.
Die Selbstanfertigung von Twisted Pair-Verbindungen mit Crimp-Zange und einzelnen RJ45-Steckern ist keine empfehlenswerte Methode für den Aufbau eines aktuellen LANs. Stattdessen sollten Patch-Kabel von Markenherstellern eingesetzt werden. Feste Gebäude-Installationen überlässt man dem Fachmann, der auch entsprechende Messprotokolle über die verlegten Strecken anfertigen kann.
Qualität der Kabel
Nach Möglichkeit ist von einer Selbstanfertigung von TP-Verbindungen abzusehen, denn aus den obigen Erläuterungen sollte ersichtlich sein, dass eine Reihe von Faktoren eine LAN-Verbindung negativ beeinflusst, auch wenn man dem RJ45-Stecker und dem Kabel die jeweilige Bedeutung nicht ansieht.
Patch-Kabel, die typischerweise die Verbindung zwischen einem PC und einem Switch herstellen, gibt es in handelsüblichen Längen (0,5-30m) mit entsprechender Kennzeichnung (Cat5e, Cat6a) und auch in unterschiedlichen Farben, die die Orientierung in dem mitunter existierenden Kabelwust erleichtern.
Den als besonders preisgünstig erscheinenden Sonderangeboten für fertig konfektionierte TP-Kabel kann man von außen kaum ansehen, wie es mit der Qualität bestellt ist und ob es hiermit nicht spätestens mit Gigabit-Ethernet Probleme gibt. Stattdessen sollte ein Produkt von einem Markenhersteller bevorzugt werden, der auch die relevanten Kabelparameter veröffentlicht bzw. explizit die Eignung für die jeweils zu realisierende LAN-Verbindung garantiert.
In der Vergangenheit war man mit Cat5-Kabel (S-UTP) auf der sicheren, d.h. der zukunftssicheren Seite, was für 10GBaseT jedoch nicht mehr gilt, so dass bei Neuverlegungen möglicherweise das gegenüber Cat5e ca. dreimal so teure Cat7-Kabel für die Gebäudeinstallation notwendig wird. Für Rauminstallationen hingegen reicht weiterhin das Cat5-Kabel bis maximal Gigabit-Ethernet aus, denn zum jetzigen Zeitpunkt ist es eher unwahrscheinlich, dass 10GBaseT direkt bis an einzelne PCs geführt werden wird.
Verlegung des LAN-Kabels
Bei kleineren LAN-Installationen ist eine Verlegung von »losen« Patch-Kabeln, die es bis hin zu 30 m Länge gibt, die beste Methode, was man auch leicht selbst ausführen kann. Wo es möglich ist, können bereits vorhanden Kabelschächte und Mauerdurchbrüche für die Netzwerkkabel genutzt werden. Ein Signalübersprechen ist dabei unwahrscheinlich, weil mit einem Kabel jeweils nur eine einzige LAN-Verbindung realisiert wird und nicht mehrere Verbindungen in einem Kabel geführt werden, wie es bei Kabeln für die feste Verlegung meist der Fall ist. Dennoch sollten LAN-Kabel sicherheitshalber nicht mit anderen Elektrokabeln (per Kabelbinder) gebündelt werden.
Bei Mauerdurchbohrungen für LAN-Kabel ist der RJ45-Stecker (mit dem Plastikhebel) mitunter ein Hindernis, weil das Loch 1,5-2 cm groß sein muss, damit der Stecker hindurchpasst. Ihn abzuschneiden, um dann nach dem Durchstecken des LAN-Kabels den Stecker per Crimp-Zange wieder aufzuquetschen, ist jedoch keine sinnvolle Alternative.
Um LAN-Kabel unauffällig unter Fußleisten, Teppichen und Türen führen zu können, empfehlen sich so genannte Slimwire-Patchkabel, die zwar vier bis fünfmal so teuer sind wie gewöhnliche Cat5-Kabel, dafür aber sehr flach sind und auch mit Gigabit-Ethernet einwandfrei funktionieren.
Für Power Over Ethernet (PoE) sind diese Kabel allerdings nicht gedacht, und selbst übliche Cat5-Kabel können sich hierfür als nicht geeignet herausstellen, wenn sie einen relativ hohen Strom für die angeschlossenen Geräte übertragen müssen. Sie können dann recht warm werden, was eine geschlossene Verlegung in einem Kabelschacht zusammen mit anderen – gebündelten – Leitungen verbietet.
Für Power Over Ethernet sind zunächst die Vorgaben der Gerätehersteller von Bedeutung. Bei der Verkabelung muss außerdem der maximal zulässige Strom beachtet werden, so dass möglicherweise dickere LAN-Kabel eingesetzt werden müssen.
Verlegung von Profis
Gegebenenfalls ist ein Übergang auf dünne LWL-Verbindungen eine Möglichkeit für die Verlegung, zumindest für bestimmte Strecken (im Backbone), was man ebenfalls selbst durchführen kann, wenn man sich an die Standardlängen halten kann oder Polymer Optical Fiber verwendet, welches sich beliebig zuschneiden lässt.
Die feste Verlegung von Twisted Pair-Kabeln für die Gebäudeinstallation ist demgegenüber eine Arbeit für den Fachbetrieb, wobei auch Elektriker und Firmen für die Antenneninstallation entsprechende LAN-Installationsarbeiten anbieten. Dabei sollte als Kunde unbedingt darauf geachtet werden, dass die Firma ein Messprotokoll entsprechend der gültigen Normen (ISO/IEC 11801 oder TIA/EIA 568 B.2) anfertigen kann. Damit ist die Netzwerkverkabelung eindeutig spezifiziert worden, und etwaige spätere Kommunikationsprobleme können nicht im LAN selbst begründet sein, solange die Spezifikationen auch von der Geräteseite her eingehalten werden.
Auch wenn immer wieder der Eindruck erweckt wird, dass die Verlegung von Netzwerkkabeln eine einfache Sache ist, die auch von einem Laien durchgeführt werden kann, ist dies bei festen Gebäudeinstallationen, wo möglicherweise sogar mehrere Gebäudekomplexe vernetzt werden müssen, keineswegs mehr der Fall. Es reicht nicht aus, wenn bei der Elektroinstallation einfach ein paar mehradrige LAN-Kabel mit verlegt oder einige zusätzlich mit in Beton gegossen werden. Entsprechende Planungserfahrung, Kenntnisse über Installations- und auch Brandschutztechnik sowie natürlich über die neusten LAN-Verlegeverfahren sind hierfür absolut notwendig.
Das Auflegen der Twisted Pair-Kabel, womit letztendlich der Arbeitsgang der Kabelverbindung in den Patchpanels und den LAN-Anschlussdosen gemeint ist, erfordert für Cat6- und insbesondere für Cat7-Installationen ein hohes Maß an Genauigkeit und Präzision bei der Arbeit.
Patchpanels und Fehlerquellen
Patchpanels sind Bestandteil einer festen (Gebäude-)Installation und müssen dem jeweiligen Verkabelungsstandard entsprechen, was gleichermaßen für die Ausführung der intern stattfindenden Verdrahtung gilt.
Mit Patchpanels oder auch Patch-Feldern werden so genannte Umsteckfelder in einem Metallgehäuse bezeichnet, die in der Regel keine Elektronik beinhalten, sondern nur dafür vorgesehen sind, einerseits (von hinten) die Stränge der meist vieladrigen, gebündelten TP-Kabel aufzunehmen und andererseits (von vorne) mehrere RJ45-Buchsen (typisch 8-48) für den Anschluss der LAN-Kabel zur Verfügung zu stellen.
Intern findet also die Aufsplitterung der einzelnen Kabelstränge in die Einzeladern statt. Jeder Anschlussdose – etwa in einzelnen Büros – ist auf dem Patchfeld eine eigene Steckverbindung zugeordnet. Die eingesetzten Patchpanels müssen dabei den Spezifikationen des jeweiligen Verkabelungsstandards entsprechen, weil sie unmittelbar die Übertragungseigenschaften des LANs beeinflussen.
Das Verlegen, Abschneiden, Abisolieren und das Befestigen der Kabel bzw. der einzelnen Adern beinhaltet eine ganze Reihe von potentiellen Fehlerquellen, wie die mögliche Verletzung von maximal erlaubten Biegeradien (typ. das Achtfache des Kabelaußendurchmessers), die Nichteinhaltung der maximalen ungeschirmten Aderlänge, eine zu geringe Auflagefläche der Abschirmung, ein zu hoher Druck auf das Kabel und einiges mehr.
Im Gegensatz zu früheren LAN-Installationen bleibt bei den aktuellen nur ein recht geringer Spielraum zwischen dem, was die Norm verschreibt und Verkabelungen zu leisten vermögen, und dem, was notwendig ist, damit die Netzwerkeinheiten auch wie vorgesehen funktionieren. Selbst kleine Nachlässigkeiten bei der Verlegung können später zu hohen Reparaturkosten bzw. Nacharbeiten führen.
Überprüfen von TP-Verbindungen
Bei der Verwendung von Twisted Pair-Kabeln ist ein einfacher Test mit einem Multimeter im Ohm-Messbereich wie beim Koaxialkabel nicht ohne Weiteres möglich. Es ist jedoch relativ leicht, per Software zu ermitteln, wo das Problem liegt, indem die PCs einzeln »angepingt« werden, damit die schadhafte Verbindung oder Kopplungsstelle identifiziert werden kann.
Dabei hängt die Fehlersuche natürlich auch von der jeweiligen Topologie des Netzwerks ab, also davon, an welcher Stelle sich ein Verteiler (Router, Switch) befindet. Daher empfiehlt es sich bei einer größeren Installation, einen Verdrahtungsplan parat zu haben oder zumindest die einzelnen Kabelenden zu beschriften, damit man für den Fehlerfall gewappnet ist und nicht erst lange herumrätseln muss, welches TP-Kabel wohin verläuft.
Die Überprüfung eines TP-Kabels mit einem Ohmmeter, wie es oben für Koaxialkabel erläutert ist, ist zwar möglich, allerdings wird hierfür eine recht dünne Messspitze am Messgerät benötigt, damit man an die Kontakte herankommt. Mit dem Messgerät müsste gleichzeitig an beiden Enden des Kabels auf dem jeweiligen Kontakt angesetzt werden, was dann einen Widerstand von nahezu Null Ohm (Kurzschluss) zu ergeben hat. Dies kann bei größeren (verlegten) Längen nicht durchgeführt werden, da man mit dem Messgerät eben nicht an die beiden Enden herankommt.
Überprüfen mit Messgeräten
Diese einfache Methode kann daher eher selten näheren Aufschluss bieten. Einem (zuvor funktionsfähigen) TP-Kabel kann man eigentlich von außen ansehen, ob es in Ordnung ist oder nicht. Wenn die Stecker nicht beschädigt wirken und auch keine Knicke im Kabel zu entdecken sind, ist das Kabel meist in Ordnung. Eine Ausnahme ist natürlich dann gegeben, wenn die Kabel nicht in Augenschein genommen werden können, weil sie etwa in einem Kabelschacht verlegt worden sind.
Statt eines Kabelfehlers ist man zuweilen auch einem Irrtum aufgesessen, weil es auch TP-Kabel (Cross-Kabel) mit einer internen Leitungsdrehung gibt. Zur Erinnerung: Für die Verbindung zwischen einem Switch und einem PC wird ein TP-Kabel mit einer 1:1-Verdrahtung (Patch-Kabel) verwendet.
Bei tiefergreifenden Problemen mit einer TP- und erst recht mit einer LWL-Verkabelung kommt man nicht ohne spezielle Messgeräte aus, die sich für die einmalige Anwendung allerdings nicht lohnen. Insbesondere die Firmen Fluke und Hewlett-Packard (Agilent) bieten ein recht breites Spektrum an Messgeräten für LANs und WANs an, was vom einfachen Kabeltester bis hin zum Protokollanalyser reicht.
Link-Tester selbst gebaut
Zur schnellen Überprüfung, ob mit einem bestimmten Kabel eine LAN-Verbindung besteht, eignet sich ein kleiner Switch, den man einfach an das jeweilige LAN-Kabel anschließt, woraufhin anhand der vorhandenen Leuchtdioden abzulesen ist, ob ein Link zu dem dahinter befindlichen Switch zustande kommt. Für den Switch ist eine Spannungsversorgung notwendig, die entweder eingebaut ist, was das Gerät dann unhandlicher macht, oder über ein externes Steckernetzteil hergestellt wird, was sich oft als unpraktisch erweist, weil nicht immer dort, wo sich gerade das zu prüfende LAN-Kabel befindet, auch eine 230 V-Steckdose zur Verfügung steht.
Die Lösung bietet ein handlicher Link-Tester, den man sich – mit etwas Lötgeschick – auch ganz einfach selbst bauen kann. Dafür wird eine Netzwerkkarte mit dem dreipoligen WOL-Anschluss benötigt. Fast-Ethernet-Karten sind mitunter bereits für ein paar Euro erhältlich, wobei der jeweilige Bus-Anschluss (ISA, PCI, PCI-Express) hier keine Rolle spielt, denn die Karte wird nicht etwa in einem PC eingebaut, sondern über den WOL-Anschluss mit Spannung versorgt. Das reicht aus, um nach dem Einstecken eines LAN-Kabels auf den vorhandenen Leuchtdioden (LEDs) erkennen zu können, ob ein Link vorhanden ist und ob hier 10 MBit/s oder 100 MBit/s möglich sind. Die Karte muss logischerweise über die entsprechenden LEDs verfügen.
Zu Netzwerkkarten mit WOL-Anschluss wird meist auch das passende, recht dünne dreipolige Kabel (oftmals in gelber Farbe) mitgeliefert, welches normalerweise auf den passenden Anschluss des Mainboards gehört, hier jedoch über den Pin 1 mit 5 V versorgt wird. Pin 2 wird mit der Masse der Spannungsversorgung verbunden, während Pin 3 nicht benötigt wird und daher auch am Stecker abgekniffen werden kann.
Stromversorgung des Link-Testers
Für die Spannungsversorgung sind mindestens drei 1,5 V-Batterien notwendig, die in ein entsprechendes Batteriefach einzusetzen sind, welches man im Elektronikhandel, etwa bei Conrad Elektronik, findet. Üblicher ist allerdings ein Batteriefach für vier 1,5 V-Batterien, womit dann 6 V vorhanden sind. Um damit nicht die Zerstörung der Karte zu riskieren, verwendet man in diesem Fall am besten einen 5 V-Spannungsregler (vom Typ 7805 Low Drop), der aus den 6 V konstante 5 V erzeugt. Ein 9 V-Block ist natürlich ebenfalls möglich, wobei dann kein Low Drop-Typ notwendig ist, weil die Spannungsdifferenz größer ist und auch ein 7805-Standard-Typ verwendet kann. Beachtet werden sollte bei der Spannungsversorgung, dass das »Gerät« gut zu handhaben ist.
Ein flaches Batteriefach mit vier AAA-Batterien könnte im Übrigen (mit doppelseitigen Teppichklebeband) auf die Platinenrückseite geklebt werden, wie es in der Abbildung 10 zu erkennen ist. Außerdem wurde bei der verwendeten Netzwerkkarte noch ein einfacher Taster in den Weg der Spannungsversorgung (vor den Spannungsregler) gelötet, damit die Schaltung nur beim Drücken auf den Taster mit Spannung versorgt wird und nur dann Strom verbraucht wird, was eine sehr lange Haltbarkeit der Batterien verspricht.
Wer den Tester besonders stabil aufbauen will, kann die Karte mit den zusätzlichen Teilen natürlich in ein Gehäuse einbauen. Hier wurden die Teile direkt an den Batteriekasten gelötet, wobei man aufpassen muss, dass der heiße Lötkolben nicht das Plastik aufweicht und dabei die beiden Ösen des Batteriefachs ihren Halt verlieren. Zuletzt könnte noch das möglicherweise störende Slotblech der Karte abgeschraubt werden. Weil hier jedoch meist die Beschriftungen, die den Status der LEDs angeben, aufgebracht sind, ist es sinnvoller, das Blech abzuschneiden und/oder um die Platine herum zu biegen, wodurch sie auch besser zu handhaben ist.
Fazit
Im ersten Teil der Serie wurden die verschiedenen Kabeltypen für eine Kupferverkabelung vorgestellt. In diesem Teil ging es um die häufigsten Probleme, die bei der Verlegung der Kabel auftreten. Im abschließenden dritten Teil erläutern wir die Verkabelung mit Glasfaser, deren spezifische Vor- und Nachteile sowie die Fehlersuche in Lichtwellenleiternetzwerken. (ala)
Dieser Beitrag basiert auf dem Buch „Lokale Netze – Handbuch der kompletten Netzwerktechnik“ von Klaus Dembowski. Dieses Grundlagenwerk der Netzwerktechnik können Sie hier in unserem Partner-Bookshop online erwerben.