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.
Die Grundlagen, Karte für Karte
1Pegel in dB und dBm
Warum Dezibel, die 3-dB- und die 10-dB-Regel▾
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▾
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▾
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▾
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▾
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▾
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▾
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.