Steckverbinder-Normen Welcher Steckverbinder für welchen Standard?

Es gibt hunderte von Standards und die Zuordnung von Standards zu den verschiedenen Steckgesichtern ist immer ein Problem, das in stundenlangen Internetrecherchen endet. Besonders wenn für einen Standard mehrere Steckgesichter zugelassen sind.

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Steckverbinder sind das Babylon der Neuzeit: Die Bibel erzählt von einem Volk aus dem Osten, das eine Sprache spricht und sich in der Ebene in einem Land namens Schinar ansiedelt.

Dort will es eine Stadt und einen Turm mit einer Spitze bis zum Himmel bauen. Die Weiterarbeit am Turm endet gezwungenermaßen, da Gott den Menschen als Strafe für ihre Vermessenheit verschiedene Sprachen gab und eine Kommunikation nicht mehr möglich war.

Bei den Steckverbindern verhält es sich ähnlich wie beim Turmbau zu Babel: Selbst für die Wandsteckdosen gibt es viele verschiedene Standards, die heutzutage dazu führen, dass wir mit den unterschiedlichsten Reiseadaptern unterwegs sind. Dieser Beitrag erklärt die Unterschiede zwischen physikalischen und layerspezifischen Standards und geht dann auf die diesen Standards zugeordneten Steckgesichter ein.

Ein Paradebeispiel für Standardisierung ist die ehemalige DIN41612 (jetzt IEC60603), welche für ein Steckgesicht nicht nur die verschiedenen Kontaktgrößen und Breiten als Bauformen definiert, sondern darüber hinaus auch Polzahlen, Sex, Anschlussarten, Kontaktbestückung, Kontaktoberflächen und darauf basierend Anforderungsstufen und Qualitätsstufen festlegt.

Schwächen bei der Steckverbinder-Standardisierung

Wie wir alle wissen, hatte auch diese sehr ins Detail getriebene Festlegung ihre Schwächen: Es mussten neue Standards und Messverfahren entwickelt werden, um die Anforderungsstufen prüfen zu können. Die Festlegung des Steckgesichtes hat nicht die eigentliche Kontaktgabe beinhaltet, worauf der vorsichtige Anwender gezwungen war, die Kreuzbarkeit zu testen.

Das ist einfach, wenn man zwei Hersteller (vier Testreihen) oder drei Hersteller (neun Testreihen) freigibt.

Wenn aber der Hersteller aus Kostengründen das Kontaktprinzip vereinfachte, mussten diese Testreihen wiederholt werden und Neuanbieter sollten – trotz ihres besseren Preises – die Kosten für diese Tests übernehmen. Eine unschöne Situation, die bewiesen hat, dass man einen Standard nicht ins Unendliche treiben kann.

Die unterschiedlichen Federkontaktprinzipien

Ein kurzer Blick soll auf die unterschiedlichen Federkontakt-Prinzipien geworfen werden: Davon ausgehend, dass ein Steckverbinder zwei redundante Kontaktpunkte haben sollte (um die Kontaktsicherheit zu vervierfachen), kann man diese Kontaktpunkte gegenüberliegend anbringen. Das hat den Vorteil, dass die Kontaktnormalkräfte sich kompensieren und das Stecksystem auch ohne Unterstützung des Gehäuses funktioniert.

Nachteilig sind hier die beidseitige Veredelung des Messerkontaktes und das schlechtere Verhalten in Bezug auf die Signalintegrität bei höheren Frequenzen.

Beide Nachteile verhindert man durch einseitige Kontaktgabe, wobei die Vervierfachung der Kontaktsicherheit durch getrennt federnde Schenkel nebeneinander oder – wegen der Kontaktdichte – hintereinander angeordnet sind.

Heute betrachtet man bei höchsten Datenraten den Einfluss der aus Stecksicherheitsgründen erforderlichen Übersteckbereiche im Hinblick auf unerwünschte Resonanzen.

Die Standardisierung von Schnittstellen

Haben wir bisher die Steckverbinderstandardisierung betrachtet, so wollen wir uns jetzt der Standardisierung der Schnittstellen widmen. Eine Schnittstelle muss durch den Signalfluss beschrieben werden, das heißt, es gilt festzulegen, wie die Signale laufen und zum Beispiel bei seriell-parallelen Schnittstellen ausgewertet (und wieder zusammengebaut) werden.

Fiber-Channel-Schnittstellen-Standards

Am Beispiel der Fiber-Channel-Schnittstelle wird hier aufgezeigt, mit welchen unterschiedlichen Medien heute Daten aus den Speichermedien für das Internet zur Verfügung gestellt werden. Neben den vier LWL/Fiberoptic Schnittstellen gibt es für kürzere Distanzen bereits heute drei auf Kupfer basierende Schnittstellen.

Weitere sind in Arbeit und die 40-Gigabit-Schnittstelle dürfte im nächsten Jahr standardisiert sein. Warum schauen wir uns das an, weil es eine Sisiphusarbeit sein würde für alle Schnittstellenstandards alle möglichen Steckverbinder und deren Signalbelegung zu beschreiben. Um die Schnittstellenthematik weiter zu beleuchten, widmen wir uns einen Moment dem OSI-Schichtenmodell (Bild 2).

Vergleichen wir ein OSI-Schichtenmodell mit dem Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), was heute die Basis für den gesamten Internetverkehr ist, sehen wir die Komplexität für Ethernet und verstehen, warum wir oft Probleme hatten, unseren Internetzugang Zuhause zum Laufen zu bringen: weil nämlich nicht nur die elektrische Schnittstelle an der Box (Ethernet/Token Ring usw.), sondern auch die Aufbereitung der Signale in der Transportschicht wesentlich zum Gesamterfolg beitragen.

Wir müssten uns aus Sicht des Steckverbinders beim TCP/IP-Modell auf die Netzwerkzugangsschicht beschränken und dieses wäre nur die halbe Wahrheit. Man sieht aber die Verhältnismäßigkeit mit dem OSI-Schichtenmodell.

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