FachgrundlageSprint 5fachsystematisch⏱ 5 h

Wie man mit Dezibel rechnet, was ein Kabelmessgerät bei Kupfer und Glasfaser prüft, wie eine Funkausleuchtung entsteht und wie man ein Netz systematisch testet, Fehler eingrenzt und so dokumentiert, dass ein Dritter es betreiben kann.

Sprint 5 · InputBrückenstufe 4

Eure Story: Ihr messt, testet und dokumentiert das Netz, bis die IT-Leitung die Halle abnimmt.

Input für eure Storycard. Holt euch die Karte, die eure Storycard gerade braucht. Grundlage für AB 1 bis 10.

Du liest die Karten, die du für die Messprotokolle und den Testplan brauchst, und prüfst dich am Ende mit drei Fragen.

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Der wichtigste Satz auf dieser Seite: In dB wird nicht multipliziert, sondern addiert und abgezogen. Wer das verinnerlicht hat, rechnet jede Strecke im Kopf.

Öffne nur die Karte, die du gerade brauchst. Das hier gilt in jedem Betrieb und in der Technikerprüfung, nicht nur in der Halle.

Treppenkurve des Pegels von 0 dBm am Sender über zwei Stecker, Faser und Spleiß bis −1,4 dBm am Empfänger. Jedes Bauteil zieht seine Dämpfung in dB ab.Pegelverlauf: In dB wird nur noch abgezogenSenderStecker-0,5 dBFaser 100 m-0,3 dBSpleiß-0,1 dBStecker-0,5 dBEmpfänger0 dBm = 1 mW0,0 dBm-0,5 dBm-0,8 dBm-0,9 dBm-1,4 dBm-1,4 dBmSumme der Dämpfungen: 1,4 dB, Empfangspegel −1,4 dBm, das sind rund 0,72 mW
Der Pegel entlang einer Glasfaserstrecke: Jedes Bauteil zieht seine Dämpfung in dB ab, am Ende steht der Empfangspegel in dBm. Beispielwerte, eigene Darstellung.
Kupferstrecke vom Switch über Patchfeld und Installationskabel zur Dose und zum Gerät. Der Permanent Link reicht vom Patchfeld bis zur Dose, höchstens 90 Meter, der Channel schließt die Patch- und Anschlusskabel ein, höchstens 100 Meter.Permanent Link und Channel bei KupferSwitchVerteilerPatch-feldDoseGerätfest verlegtes InstallationskabelPatchkabelAnschlusskabelPermanent Link: höchstens 90 m, wird bei der Abnahme gemessenChannel mit Patch- und Anschlusskabeln: höchstens 100 m
Permanent Link und Channel bei Kupfer nach ISO/IEC 11801-1 und DIN EN 50173-1. Eigene Darstellung.

Die Grundlagen, Karte für Karte

1Pegel in dB und dBm
Warum Dezibel, die 3-dB- und die 10-dB-Regel
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Leistungen in der Nachrichtentechnik reichen von Watt am Sender bis zu Milliardstel Milliwatt am Empfänger. Darum rechnet man mit dem Logarithmus des Verhältnisses, dem Dezibel. Eine Dämpfung a in dB vergleicht die Leistung vor und nach einem Bauteil:

a = 10 · lg P1P2 dB

Bezieht man eine Leistung auf 1 mW, entsteht ein absoluter Pegel in dBm:

PdBm = 10 · lg P1 mW dBm

Leistungsverhältnis in dB
doppelt +3 dB
halb −3 dB
zehnfach +10 dB
ein Zehntel −10 dB
ein Hundertstel −20 dB
Leistung Pegel
100 mW +20 dBm
1 mW 0 dBm
rund 0,5 mW −3 dBm
1 µW −30 dBm
rund 0,2 nW −67 dBm

3-dB-Regel: Jede 3 dB halbieren oder verdoppeln die Leistung. 10-dB-Regel: Jede 10 dB teilen oder verzehnfachen sie. Weil der Logarithmus aus Produkten Summen macht, werden die Dämpfungen hintereinanderliegender Bauteile einfach addiert. Der Empfangspegel ist der Sendepegel minus der Summe aller Dämpfungen.

2Das Dämpfungsbudget einer Glasfaserstrecke
Faser, Stecker, Spleiß addieren und gegen 2,9 dB prüfen
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Für eine Glasfaserstrecke addiert man die Dämpfung der Faser je Kilometer, jeder Steckverbindung und jedes Spleißes:

ages = L · α + nS · aS + nSp · aSp

Reserve = Budget − ages

Größe Planungswert Herkunft
Faser OM4 bei 850 nm rund 3 dB/km typischer Planungswert, Unterrichtswert
Steckverbindung (gesteckte Paarung) höchstens 0,75 dB Höchstwert nach TIA-568, typisch 0,2 bis 0,5 dB
Spleiß höchstens 0,3 dB Höchstwert nach TIA-568, Schmelzspleiß meist um 0,1 dB
Budget 10GBASE-SR auf OM4 2,9 dB Kanal-Einfügedämpfung, bis 400 m IEEE 802.3, wie von Messgeräteherstellern als Grenzwert hinterlegt

Das Budget der Anwendung ist kleiner als der Abstand zwischen Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit, weil ein Teil für Dispersion und Alterung reserviert ist. Für die Verkabelung zählt deshalb die zulässige Kanal-Einfügedämpfung. Mit Höchstwerten gerechnet liegt man auf der sicheren Seite; gemessene Werte sind meist besser.

3Glasfaser messen: Leistungsmesser und OTDR
Einfügedämpfung messen, Fehlerstellen orten
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Lichtquelle und Leistungsmesser messen die Einfügedämpfung der ganzen Strecke: Die Quelle speist an einem Ende ein, der Leistungsmesser misst am anderen. Vorher wird mit Referenzkabeln ein Bezugswert gesetzt. Das Ergebnis in dB vergleicht man mit dem Budget. Diese Messung ist die Grundlage der Abnahme (Tier 1).

Das OTDR (optisches Rückstreu-Reflektometer) schickt Lichtimpulse in die Faser und wertet das zurückgestreute Licht über der Zeit aus. Daraus entsteht eine Kurve über der Länge: Steckverbindungen und Spleiße erscheinen als Stufen oder Spitzen, ein Bruch als Ende. So findet man, wo eine Strecke zu viel dämpft (Tier 2). Wegen der Totzone am Anfang misst man mit Vorlauffaser und am besten von beiden Seiten.

4Kupfer zertifizieren
Permanent Link, Channel und die Messgrößen
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Kupferstrecken werden nach ISO/IEC 11801-1 und DIN EN 50173-1 geplant und nach IEC 61935-1 gemessen. Für Kategorie-6A-Komponenten gilt Klasse EA bis 500 MHz. Gemessen wird der Permanent Link, das fest verlegte Kabel vom Patchfeld bis zur Dose, höchstens 90 m. Der Channel schließt Patch- und Anschlusskabel ein, höchstens 100 m.

Messgröße was sie zeigt
Verdrahtung (Wiremap) jede Ader am richtigen Kontakt, keine Vertauschung, kein Kurzschluss, keine Unterbrechung
Länge über die Laufzeit des Signals; der Permanent Link darf 90 m nicht überschreiten
Einfügedämpfung wie viel Signal auf dem Weg verloren geht, steigt mit Länge und Frequenz
NEXT Nahnebensprechen: wie stark ein Paar in ein anderes übersprechen kann, gemessen am selben Ende
Rückflussdämpfung wie viel Signal durch Unregelmäßigkeiten zurückgeworfen wird

Das Messgerät gibt je Größe die Reserve in dB an, den Abstand zum Grenzwert der Klasse. Ist eine Reserve negativ oder die Länge zu groß, ist die Strecke nicht bestanden. Das Protokoll speichert man je Strecke mit Bezeichnung, Datum, Gerät und Kalibrierstand.

5Funk ausleuchten: Site-Survey
RSSI, SNR, Freiraumdämpfung, Kanäle
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Der Empfangspegel einer Funkzelle heißt RSSI und wird in dBm angegeben. Entscheidend ist der Abstand zum Grundrauschen, das SNR in dB:

SNR = PE − PRausch

Für Sprache und Scanner planen viele Hersteller mit mindestens −67 dBm und einem SNR von 25 dB (in der Halle Unterrichtswerte). Im freien Raum fällt der Pegel mit dem Quadrat der Entfernung:

FSPL = 20 · lg d1 m + 20 · lg f1 MHz − 27,55 dB

Doppelte Entfernung kostet also rund 6 dB. Regale, Fracht und Stapler dämpfen zusätzlich, darum wird gemessen: beim passiven Survey wird nur gehört, beim aktiven Survey ist das Messgerät verbunden und misst auch Datenrate und Verluste, die Planung am Rechner ersetzt die Messung nicht.

Kanalplanung: Im 2,4-GHz-Band überlappen die Kanäle; üblich sind die Kanäle 1, 6 und 11. Im 5-GHz-Band gibt es deutlich mehr Kanäle ohne Überlappung, ein Teil davon mit Radarerkennung (DFS). Benachbarte Funkzugänge bekommen verschiedene Kanäle, sonst teilen sie sich das Medium und warten aufeinander.

6Testen, analysieren, Fehler suchen
Testplan, ping, traceroute, Wireshark, Fehlersuche
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Ein Testplan leitet aus jeder Muss-Anforderung einen Test ab: Was wird geprüft, mit welchem Sollwert, mit welcher Methode, unter welchen Bedingungen? Danach kommen Ergebnis und Bewertung. Testkriterien müssen messbar sein, sonst gibt es keinen Nachweis.

Test Werkzeug zeigt
Funktionstest Anwendung im Betrieb, Lasttest ob eine Anforderung aus Sicht der Nutzer erfüllt ist
Konnektivität Schicht 3 ping (ICMP Echo, RFC 792) ob ein Ziel erreichbar ist, mit Laufzeit und Verlust
Weg durchs Netz traceroute oder tracert über welche Router ein Paket läuft, über das TTL-Feld
Dienst und Port Porttest, etwa Test-NetConnection oder nc ob ein Dienst antwortet oder eine Sperre greift
Protokollanalyse Wireshark an einem Spiegelport oder am Endgerät jeden Schritt eines Ablaufs, etwa DHCP

Strukturierte Fehlersuche: Erst das Symptom genau beschreiben, dann eine Hypothese bilden und gezielt testen. Bottom-up beginnt bei Schicht 1 (Link, Kabel) und arbeitet sich hoch, Top-down beginnt bei der Anwendung, Halbierung testet in der Mitte der Strecke und halbiert mit jedem Test den Suchraum. Jeder Schritt kommt ins Fehlerprotokoll, auch die, die nichts gefunden haben.

7Qualität sichern und dokumentieren
PDCA, Abnahmeprotokoll, Format einer Dokumentation
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Der PDCA-Zyklus (Plan, Do, Check, Act) ist die Grundform des Qualitätsmanagements, wie es auch ISO 9001 beschreibt: planen, was geprüft wird; prüfen; Ergebnisse bewerten; Maßnahmen umsetzen und erneut prüfen. Im Abnahmeprotokoll stehen Gegenstand, Prüfungen, Ergebnisse, Mängel mit Frist und die Unterschriften beider Seiten.

Teil der Dokumentation Inhalt
Übersicht Zweck, Umfang, Stand, Ansprechpartner
Netzpläne logisch und physikalisch, mit Verteilern und Strecken
Adressplan Netze, VLANs, Gateways, feste Adressen
Konfigurationen Stand je Gerät mit Datum, Skripte aus Teil 4
Messprotokolle Kupfer, Glasfaser, Funkausleuchtung
Testplan und Abnahmeprotokoll jede Anforderung mit Ergebnis
Betrieb Wartungsfenster, Sicherung, typische Fehler und erste Schritte

Zugangsdaten gehören nicht in die Dokumentation. Sie werden getrennt übergeben, etwa versiegelt oder über einen Passwortmanager, und nach der Übergabe geändert.

So steigt der Anspruch in Teil 5

Stufe I

Abfolge

Messwerte nach Vorgabe ins Protokoll übertragen und mit dem Grenzwert vergleichen.

Stufe II

Algorithmus

Dämpfungsbudget nach Schema rechnen, Testplan nach Muster aus dem Lastenheft ableiten, Fehler bottom-up eingrenzen.

Stufe III

Heuristik

bei sporadischen Fehlern Hypothesen bilden, Tests auswählen und Maßnahmen gegen Kosten und Betrieb abwägen.