Sogenannte Qualifizierer sind mittlerweile etablierte Testgeräte, um kostengünstig festzustellen, ob eine Netzwerk-Verkabelung eine bestimmte Ethernet-Geschwindigkeit unterstützt. Moderne Geräte erlauben heute die Qualifizierung von Verkabelungen durchgängig von 100 MBit/s bis 10 GBit/s Übertragungsrate, also faktisch alle im LAN gängigen Geschwindigkeiten. Es lohnt sich folglich, die unterschiedlichen Einsatzbereiche eines modernen Qualifizierungsgeräts unter die Lupe zu nehmen, hier am Beispiel des Netxpert XG von Softing.

Neben Neuinstallationen, die mittlerweile mehrheitlich auf 10-GBit/s-Tauglichkeit geprüft werden, sind auch die neuen Ethernet-Übertragungsgeschwindigkeiten, die nicht-dekadisch 2,5 und 5 GBit/s ermöglichen, sehr interessant. Diese Geschwindigkeiten dienen zum Beispiel dazu, Bestandsverkabelungen, die offiziell nur bis 1 GBit/s ausgelegt sind, für neue Anwendungen einzusetzen. In diesem Fall ist die Nachqualifizierung eine schnelle Methode, um sich einen Überblick über die weitere Verwendbarkeit bestehender Strecken zu verschaffen.

Zur Historie: Vor einigen Jahren tauchte eine neue Generation von Testgeräten in der Datennetzwerkwelt auf. Mittlerweile sind diese Geräte als Qualifizierer, Validatoren oder Transmissionstester bekannt. Die Hersteller haben die Geräte mit dem Ziel entwickelt, das Leistungsvermögen einer strukturierten Verkabelung zu überprüfen und eine einfache und preiswerte Methode zur Bestimmung der Leistungsparameter von Datenstrecken nach der Verlegung zu ermöglichen. Auch sollen diese Qualifizierer einfache Tests bei der Inbetriebnahme und Fehlersuche an bestehenden Anlagen ausführen können.

Im Unterschied zu einem Zertifizierungstester liefern diese Qualifizierungstester jedoch keine „dienstneutrale“ Zertifizierungen, wie sie von den klassischen Normen der strukturierten Verkabelung vorgeschrieben sind. Stattdessen ermöglichen sie einfache OK/Fehler-Tests für spezifische Anwendungsnormen, zum Beispiel nach IEEE 802.3ab für 1 Gigabit Ethernet. Damit kann der Installateur dem Endkunden nachweisen, dass das Netzwerk eine bestimmte Anwendung problemlos überträgt, was vielen Anwendern als Netzwerkdokumentation bereits völlig ausreicht.

Neue Geschwindigkeiten, neue Anwendungen

Diese Qualifizierer waren bisher auf 1 GBit/s limitiert, somit war ihr Einsatzbereich auf die übliche Ethernet-Geschwindigkeit in der Büroumgebung beschränkt. Heute gibt es Geräte (Netxpert XG von Softing), die diese Geschwindigkeitsbegrenzung aufbrechen und bis zu 10 GBit/s Testleistung erreichen. Neben 10 GBit/s unterstützen sie auch die neuen „Zwischenschritte“ von 2,5 und 5 GBit/s, was für viele Netzwerkbetreiber neue Einsatzmöglichkeiten ihrer Bestandsanlagen eröffnet.

10 Gigabit Ethernet – die Zukunft?

Ein Blick auf die Leistungsklasse der heutzutage verlegten passiven Kupferinfrastruktur macht schnell klar, dass die Branche mehrheitlich bei Verkabelungen angekommen ist, die eine Übertragungsgeschwindigkeit von 10 GBit/s ermöglichen. Dies bedeutet aber auch, dass solche Datenstrecken mindestens aus Anschlusskomponenten und Datenkabeln aufgebaut sein müssen, die der Kategorie 6A entsprechen. Somit sollten die Datenstrecken bei korrekter Montage eine Klasse-EA-Abnahmemessung (bis 500 MHz) durch ein Zertifizierungs-Messgerät bestehen. Ziel ist es, für kommende Anforderungen an höhere Übertragungsraten gerüstet zu sein, wie sie etwa die neuen WLAN-Übertragungsstandards IEEE 802.11ac und 802.11ax propagieren.

Bei der Bewertung solcher Verkabelungen mit einem Qualifizierer war man bisher auf Übertragungstest bis maximal 1 GBit/s limitiert. Für die momentane Verwendung mag dies zwar ausreichend sein, Techniker bekommen jedoch keine Aussage über das Potenzial der Anlage in Bezug auf künftige Anwendungen. Die Verfügbarkeit eines Qualifizierungstesters, der bis 10 GBits/s testen kann, schließt diese Lücke, die seit einigen Jahren immer weiter zwischen den Messmöglichkeiten der Zertifizierungsgeräte und der Qualifizierer klafft, und garantiert auch den späteren reibungslosen Betrieb, wenn die Übertragungsgeschwindigkeiten steigen werden.

2,5 und 5 Gigabit Ethernet auf bestehender Verkabelung?

Neben der Erweiterung des Testbereichs nach oben ist auch die Unterstützung der neuen „Zwischenschritte“ der Übertragungsraten ein neues und weites Anwendungsfeld für Qualifizierungs-Testgeräte. Da es eine sehr große installierte Basis an 1-Gigabit-Ethernet-Verkabelung bis 100 MHz Bandbreite (Cat. 5e/Klasse D) und bis 250 MHz (Kategorie 6/Klasse E) gibt, aber dennoch der Wunsch nach höheren Geschwindigkeiten besteht, hat die IEEE im Jahr 2016 mit IEEE 802.3bz die Übertragungsstandards für Ethernet mit 2,5 und 5 GBit/s eingeführt.

Diese Übertragungsgeschwindigkeiten können – theoretisch – die Verkabelungen der oben beschriebenen Bandbreiten nutzen und somit deren Nutzungsmöglichkeiten erweitern. Dadurch lassen sich die Kosten einer Neuinstallation aufgrund einer neuen Anwendungen einsparen.

Angefangen bei der einfachen „Port-Erkennung“ (angeschlossen an einen aktiven Kupfer-Switch-Port oder an der entsprechenden Anschlussdose) identifiziert das Messgerät den vorhandenen Dienst und testet die Parameter durch. Bild: Softing IT Networks

Wozu dienen diese neuen Geschwindigkeiten? Mittlerweile drängen immer mehr neue Applikationen auf den Markt, die höhere Bandbreiten als 1 Gigabit-Ethernet in der Tertiärverkabelung benötigen, also auf den Strecken vom Etagenverteiler bis zum Arbeitsplatz. Die Hauptzugpferde sind die oben beschriebenen WLAN-Übertragungsstandards IEEE 802.11ac und 802.11ax. Sie sind bereits vielfach in aktuellen Access Points umgesetzt, die hardwareseitig mit ein oder zwei sogenannten „Multi-Gig“-Anschlüssen (2,5/5 GBit/s) bestückt sind und somit direkt für den Betrieb an einer Bestandsanlage passen. Damit lassen sich höhere Geschwindigkeiten meist direkt oder über Link-Aggregation realisieren.

Um nachzuweisen, dass eine Bestandsanlage auch die höheren Anforderungen der NBase-T erfüllt, besteht natürlich die Möglichkeit, die Bandbreite per Zertifizierung erneut nachzuweisen – oder eben auf elegante Weise per (Nach-)Qualifizierung direkt mit den gewünschten neuen Geschwindigkeiten die Strecken zu testen.

Wie auch bei den dekadischen Ethernet-Geschwindigkeiten testet der Qualifizierer nicht nach einer ANSI/TIA oder ISO/IEC Norm, sondern verwendet als Kriterien für eine Gut/Schlecht-Bewertung von Strecken die Summe der Einzeltests-Verdrahtung, Signal-Rausch-Abstand, Laufzeitunterschied, Länge einer Strecke und Bitfehlerrate.

Inbetriebnahme und Fehlersuche

Da neben der Installation und dem Testen der passiven Struktur die Inbetriebnahme und die Fehlersuche an aktiven Ethernet-Netzwerken für den Netzwerkinstallateur und -betreiber mittlerweile zu den Schwerpunkten der Arbeit zählt, liegt bei der neuen Generation von Qualifizierern der Fokus auf den aktiven Testfunktionen. Konnten die ersten Geräte nur per Kupferanschluss Verbindung mit einem aktiven Netzwerk aufnehmen, bietet die neueste Generation von Qualifizierern alle drei Medien (Kupfer, Glasfaser und WLAN) zum Verbindungsaufbau und Testen der aktiven Grundeigenschaften.

Angefangen bei der einfachen „Port-Erkennung“ (angeschlossen an einen aktiven Kupfer-Switch-Port oder an der entsprechenden Anschlussdose) erkennt das Gerät den vorhandenen Dienst und testet die Parameter durch. Dazu gehören zum Beispiel die unterstützten Link-Geschwindigkeiten und – ganz wichtig – ein PoE-Belastungstest, der Informationen zum verwendeten Typ, der Polarität der Spannungsversorgung und der Belastungsfähigkeit des Ports gibt. Dies ist nützlich, da bei Defekten oft in den Ausgangsstufen der aktiven Komponenten zwar die Leerlaufspannung ansteht und somit Verfügbarkeit suggeriert, diese jedoch bei Belastung sofort einbricht. Der Netxpert XG misst daher die Spannung und den Spannungsabfall bei unterschiedlichen Belastungsfällen.

Für einen Überblick über die Stationen des laufenden Netzwerks baut die Funktion „Netzwerk-Erkennung“ wahlweise eine grafische oder tabellarische Übersicht über die aktiven Stationen und ihrer jeweiligen IP- und MAC-Adressen und Gerätetypen auf. Bild: Softing IT Networks

Beim „Netzwerktest“ wird das Gerät 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 ist. Bei erfolgter Verbindung zeigt das Gerät die Verbindungsdaten und -adressen an und erlaubt nun weitere Tests im Netzwerk. Als mögliche Kommunikationsmedien stehen die zuvor genannten drei Wege zur Verfügung. Die Anbindung über Kupfer erfolgt über eine austauschbare RJ45-Testbuchse.

Für eine Testverbindung über WLAN listet das Gerät alle zur Verfügung stehenden drahtlosen Netzwerke im 2,4-GHz-Band inklusive Signalstärke und Authentifizierungsoptionen auf. Bei Verbindung über eine Glasfaserschnittstelle stehen die Geschwindigkeiten 1 GBit/s und 10 GBit/s (bei höchster Ausbaustufe) über SFP/+-Einschübe zur Verfügung.

Um sich einen Überblick über die Stationen des laufenden Netzwerks zu verschaffen, baut die Funktion „Netzwerk-Erken-nung“ wahlweise eine grafische oder tabellarische Übersicht über die aktiven Sta­tionen und ihrer jeweiligen IP- und MAC-Adressen und Gerätetypen auf. Doppelt vergebene Adressen sind dort rot hinterlegt, da sie den Netzwerkbetrieb gefährden können. Ausgehend von dieser Liste oder durch manuelles Hinzufügen lässt sich eine umfassende Ping-Liste bestehend aus IP- und URL-Adressen anlegen. Damit besteht die Möglichkeit, den Port mit einem Tastendruck auf seine Konnektivität zu prüfen.

Die Prüfung bezieht auch ein, ob alle Server und Drucker, die für diesen Arbeitsplatz erforderlich sind, erreicht werden können oder ob eine Verbindung nach außen zum Internet herzustellen ist. Dies ist eine wichtige Funktion besonders bei MACs (Moves, Adds, Changes) in einem Unternehmen. Ping-Tests sind stets ein probates Hilfsmittel zur Inbetriebnahme und Fehlersuche.

Suche von einzelnen Geräten

Mit dem Gerät kann ein Techniker jedoch auch bewusst einzelne Stationen suchen. Auf diese Weise lässt sich schnell herausfinden, ob ein Zugriff auf einzelne Endgeräte wie E-Mail-Server oder Listendrucker möglich ist. Besonders bei Problemen in der Kommunikation mit der Außenwelt hilft zusätzlich die Traceroute-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. Dies kann beispielsweise Zugriffsprobleme auf das Internet eindeutig als intern oder Provider-verursacht zuordnen.

Moderne größere lokale Netzwerke sind heute häufig über VLAN-Tags in einzelne virtuelle kleinere Einheiten unterteilt. Der Netxpert XG kann diese VLANs erkennen und ihre IDs und vorgegebenen Prioritäten ausgeben. Um mehr Informationen zu einzelnen Switch-Ports zu erhalten, verfügt das Gerät über eine Auswertungsmöglichkeit von CDP- und LLDP-Protokollen, wobei der Informationsinhalt stark vom verwendeten Switch abhängig ist. Eine „Link-Blinken“-Funktion erlaubt die Zuordnung des verwendeten Anschlusses zum entsprechenden Switch-Port über ein konstantes langsames Blinken der Status-LED am Switch.

Die Testergebnisse sollten auch in einer Dokumentation erscheinen. Dazu stehen unterschiedliche Protokolltypen zur Verfügung, etwa ausführliche Berichte mit allen Einzeltests oder übersichtliche Zusammenfassungen sowie Testberichte zu einzelnen aktiven Tests. Die Umwandlung vom internen Datenformat in ein gängiges PDF- oder universelles CSV-Format findet bereits im Gerät statt und macht externe Software zur Nachbearbeitung unnötig.

Fazit

Die neue Generation von Qualifizierungstestern erlaubt Aussagen, die den Anforderungen neuer Anwendungen angemessen sind. Mit Testmöglichkeiten bis 10 GBit/s wird der Blick in die Zukunft wieder möglich. Die Leistungsfähigkeit einer heute neuen Verkabelung lässt sich bis zum Maximum testen. Gleichzeitig erlaubt das Testen gegen NBase-T-Standards auch die Rückwärtsbetrachtung von Bestandsverkabelungen. Aufgrund der verglichen mit 1 GBit/s Ethernet verschärften Spezifikationen ist eine Nachprüfung stets ratsam, bevor NBase-T-Anwendungen installiert oder entsprechende aktive Komponenten angeschafft werden. Eine Rezertifizierung der Strecken ist dabei eine messtechnisch umfangreiche und äußerst zeit- und kostenintensive Methode. Die Messung mit einem Qualifizierer bietet dagegen eine wesentlich schnellere, einfachere, kostengünstigere und praxisnähere Vorgehensweise.

Alfred Huber ist Leiter Technik bei Softing IT Networks, itnetworks.softing.com.