Leistung einer strukturierten Verkabelung

03. November 2015

Ethernet ist als Transportprotokoll nicht nur in der Bürowelt eingezogen, sondern hat seinen festen Platz auch in Rechenzentren, Industrieanwendungen und sogar im Heimbereich erobert. Als Infrastruktur zur Übertragung der Daten dienen sowohl Kupfer- als auch Glasfaserstrecken und auch immer mehr WLAN-Systeme. Aussagen über die Leistungsfähigkeit der Verkabelung sind nur mit qualifizierten Messungen möglich.

Messen und Testen
Zum Testen dieser Übertragungswege stehen unterschiedliche Ebenen von Testequipment zur Verfügung. Für Kupferstrecken reicht die Palette von einfachen Verdrahtungstestern, ohne Performance-Aussage, bis hin zu den klassischen Hochfrequenzmessgeräten, den sogenannten Zertifizierern, die Installationen gemäß den EIA/TIA, ISO/IEC- oder EN/DIN EN-Normen bewerten und als Basismessungen der vom Hersteller gegebenen Gewährleistungszusagen verwendet werden.

Vor einigen Jahren tauchte eine neue Generation von Testgeräten in der Datennetzwerkwelt auf. Die mittlerweile als Qualifizierer oder Validatoren bekannten Geräte zur Überprüfung des Leistungsvermögens einer Strukturierten Verkabelung wurden mit dem Ziel entwickelt, eine einfache und preiswerte Methode zur Bestimmung der Leistungsparameter von Datenstrecken nach der Verlegung zu ermöglichen. Auch sollen sie einfache Tests bei der Inbetriebnahme und Fehlersuche an bestehenden Anlagen ausführen können. Im Unterschied zu einem Zertifizierungstester gewährleisten diese Qualifizierungstester jedoch keine „dienstneutrale“ Zertifizierung wie von den klassischen Normen der Strukturierten Verkabelung vorgeschrieben. Stattdessen ermöglichen sie einfache OK/Fehler-Tests für spezifische Anwendungsnormen wie z.B. IEEE 802.3ab für 1 Gigabit Ethernet. Damit kann der Installateur dem Endkunden gegenüber nachweisen, dass eine bestimmte Anwendung vom Netzwerk problemlos übertragen wird, was aber vielen Endkunden bereits als Netzwerkdokumentation völlig ausreicht.

Die Psiber Data GmbH hat nun einen neuen Qualifizierer, den NetXpert 1400, auf den Markt gebracht, der die zwei Hauptbetriebsarten unterstützt, die ein moderner Tester beherrschen muss. Zum einen muss er sehr verlässliche Testergebnisse über die Performance einer Datenstrecke liefern und zum anderen Funktionalitäten bieten zur Inbetriebnahme einer neuen und Fehlersuche an einer bestehenden Anlage.

Qualifizierung von passiven Kommunikationsstrecken
In diesem Testaufbau kommuniziert das Hauptgerät mit seinen Mapper- oder Active Remote-Abschlüssen am anderen Ende der Strecke, um zum einen Verdrahtungstests und Fehlersuche an der Verkabelung durchzuführen und zum anderen die Ethernet-Performance einer Übertragungsstrecke bis zu 1 Gb/s zu ermitteln.

Das ermittelte Verdrahtungsschema wird als farbige Grafik (TIA568A oder B) dargestellt. Fehlerhafte Verbindungen, wie offene Leitungen, Kurzschlüsse, Vertauschungen und Split Pairs werden anschaulich zur schnellen Fehlersuche wiedergeben. Die Funktion der Längenermittlung mittels TDR dient nicht nur zur Ermittlung der Gesamtlänge der verlegten Strecke, sondern auch zur Angabe der Entfernung zu einer Fehlerstelle hin, egal ob offen oder kurzgeschlossen. Durch die Vorgabe des spezifischen Kapazitätswertes des verwendeten Kabels (zu finden im Datenblatt, ähnlich dem NVP-Wert) sind diese Aussagen sehr präzise. Ein integrierter Tongenerator, in Verbindung mit einem optionalen induktiven Empfänger, hilft bei der Zuordnung von unzureichend beschrifteten Strecken.

Das Leistungsvermögen einer Datenstrecke wird beim NetXpert 1400 über eine Kombination aus drei einzelnen Testmethoden ermittelt, die in der Summe als „Ethernet Speed Certification“ bezeichnet werden. Dies geschieht zum einen, indem Ethernet-Pakete bei 100 Mbit/s oder 1000 Mbit/s (1 Gigabit) über das Hauptgerät in die passive Datenstrecke eingespeist, am Ende der Strecke diese Signale vom Active-Remote-Endgerät „umgedreht“ und zum Hauptgerät zurückgeschickt werden. Dort wird untersucht, ob es bei der Übertragung der Daten zu Verlusten von einzelnen Datenbits oder -paketen gekommen ist. So darf gemäß dem IEEE 802.3ab (1 Gigabit Ethernet-Standard) in 10 Sekunden Testzeit kein einziges Datenbit verloren gegangen sein. Allerdings ist dieser Test immer stark abhängig vom verwendeten Chipsatz in den Geräten und reicht nicht aus, um eine belastbare Aussage über die Performance der Übertragungstrecke abzuleiten. Deswegen wird noch eine weitere Messung auf der Strecke durchgeführt, es wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ermittelt und gegen die Ethernet-Vorgaben für diesen Parameter verglichen. Diese beiden Tests kombiniert ergeben bereits eine recht brauchbare Performance-Aussage der Strecke, zur Sicherheit wird aber noch eine Bestimmung der Signallaufzeitunterschiede der einzelnen Übertragungskanäle durchgeführt. Dieser Parameter ist besonders wichtig bei Anlagen mit Kabeln, die recht lang sind und durch die Verdrillungsunterschiede dadurch große Laufzeitunterschiede auf den einzelnen Aderpaaren haben. Bei Parallelübertragung von Gigabit-Ethernet-Datenpaketen kann dies zu Schwierigkeiten beim Rekonstruieren des gesendeten Datenwortes führen. Erst die UND-Verknüpfung der drei Tests ergibt eine verlässliche Aussage, ob die installierte Datenstrecke Anwendungen wie 1 Gigabit Ethernet problemlos unterstützt.

Inbetriebnahme und Fehlersuche an Ethernet-Netzwerken
Ein weiterer Schwerpunkt bei der neuen Generation von Qualifizierern wurde auf die aktiven Funktionen zur Inbetriebnahme und Fehlersuche an Ethernet-Netzwerken gelegt. Hier stehen zwei unterschiedliche Testszenarien zur Verfügung, zum einen ein einfacher Link-Test, der die Möglichkeiten eines Ports auslotet, zum anderen ein ausführlicher Netzwerktest, bei dem das Gerät in das aktive Netz eingebunden wird.

Beim Link-Test schließt man den NetXpert 1400 an einen aktiven Switchport respektive an die entsprechende Anschlussdose, an, so erkennt das Gerät den Dienst und testet die Parameter wie z.B. mögliche Link-Geschwindigkeit, MDI/MDI-X und Autonegotiation. Die Link-Light-Funktion erlaubt die Zuordnung des verwendeten Auslasses zum entsprechenden Switchport über ein konstantes langsames Blinken der Status-LED am Switch. Ein wichtiger Test ist der PoE-Belastungstest, der Informationen zum verwendeten Typ und der Belastungsfähigkeit des Ports gibt. Dies ist wichtig, da oft bei Defekten in den Ausgangsstufen der aktiven Komponenten zwar die Leerlaufspannung ansteht und somit Verfügbarkeit suggeriert, aber bei Belastung diese sofort einbricht. Der NetXpert 1400 misst die Spannung und den Spannungsabfall bei unterschiedlichen Belastungsfällen.

Beim Netzwerk-Test wird der NetXpert 1400 auf Tastendruck versuchen über DHCP (automatisierte Adressvergabe) eine Adresse zu erhalten und sich mit dem Netzwerk zu verbinden. Dies kann auch über eine statische IP-Adresse erfolgen, wenn kein DHCP vorhanden. Bei erfolgter Verbindung zeigt das Gerät die Verbindungsdaten an und erlaubt nun weitere Tests im Netzwerk. So steht ein umfassender Ping-Tests als Hilfsmittel zur Inbetriebnahme und Fehlersuche zur Verfügung. Dadurch dass eine Ping-Liste bestehend aus IP- und URL-Adressen angelegt werden kann, besteht die Möglichkeit einen Port mit einem Tastendruck auf seine Konnektivität zu prüfen, d.h. können alle Server und Drucker, die für diesen Arbeitsplatz erforderlich sind erreicht werden, oder besteht Verbindung nach außen zum Internet? Eine wichtige Funktion besonders bei MACs (Moves, Adds, Chances) in einem Unternehmen. Es können aber auch bewusst einzelne Stationen damit gesucht werden. So lässt sich schnell herausfinden, ob z.B. Zugriff auf einzelne Endgeräte, z.B. Email-Server oder Listendrucker möglich ist. Besonders bei Problemen in der Kommunikation mit der Außenwelt hilft die Trace-Route-Funktion. Sie ergänzt die Ping-Suche mit Informationen zu Stationen auf dem Weg zur Zieladresse, die sich auch außerhalb des eigenen lokalen Netzwerkes befinden können. Somit können z.B. Zugriffsprobleme aufs Internet eindeutig entweder als intern oder Provider-verursacht zugewiesen werden.

Moderne größere lokale Netzwerke werden heutzutage häufig über VLAN-Tags in einzelne virtuelle kleinere Einheiten unterteilt. Der NetXpert 1400 kann diese VLANs erkennen und ihre IDs und Prioritäten ausgeben. Um mehr Informationen zu einzelnen Switchports zu erhalten, verfügt das Gerät über eine Auswertemöglichkeit von CDP- und LLDP-Protokollen, wobei der Informationsinhalt stark abhängig ist vom verwendeten Switch.

Alle durchgeführten Tests werden im Gerät abgespeichert und können direkt in PDF- oder CSV-Format umgewandelt werden. Das Gerät verfügt über einen internen Speicher und eine SD-Speicherkarte zwischen denen die Daten kopiert werden können. Die Ergebnisse können entweder per SD-Karte oder direkter USB-Verbindung zur Verwaltung oder zum Ausdruck auf einen PC exportiert werden. Es ist keine spezielle Auswertesoftware erforderlich. Dies erlaubt die vollständige Dokumentation eines Netzwerkes sowohl nach der Neuinstallation, als auch bei der Fehlersuche.

Die Bedienung des Gerätes erfolgt über den farbigen kapazitiven Touchscreen, der durch seine einstellbare Hintergrundbeleuchtung die Icon-basierende Bedienoberfläche auch bei schlechter Beleuchtung deutlich lesbar anzeigt. Die Bedienung wird ergänzt über einige wenige fest zugeordnete Funktionstasten unterhalb der Anzeige. Die intuitive Bedienung verringert den Einarbeitungsaufwand und erhöht die Produktivität im Feldeinsatz. Verpackt ist das Gerät in einem stabilen handlichen Gehäuse mit Schutzholster, eine lange Betriebszeit garantieren Li-Ionen-Akkus, die sowohl im Hauptgerät, als auch in den Active-Remotes eingebaut sind. Bei den Active Remotes können bis zu vier mit unterschiedlichen IDs gleichzeitig verwendet werden, um eine Anlage noch schneller qualifizieren zu können.

Der NetXpert 1400 empfiehlt sich besonders für Installationen in kleinen Unternehmen, Wohngebäuden, Industrie-Umgebungen und ähnlichen Anwendungen, die zwar keine Zertifizierung nach ISO/IEC- bzw. EIA/TIA-Standards erfordern, aber bei denen selbstverständlich auch eine Dokumentation vorhanden sein sollte, die zumindest den möglichen Betrieb einer Anwendung wie Ethernet belegt. Mit den vielen Funktionen zur Inbetriebnahme und Fehlerdiagnose in aktiven Netzwerken erweist er sich als äußerst vielseitiger und kostengünstiger Handtester auch für Netzwerkadministratoren, die Veränderungen eines bestehenden Netzwerkes messtechnisch begleiten müssen. Der NetXpert 1400 ist eine zukunftssichere Investition für die Installation und den Betrieb von Ethernet-Netzwerken.