Datentechnik

Kabel der Datentechnik

Die derzeit (Anfang 2020) genutzten Kabel der Datentechnik gehören zu den Leistungsklassen Cat.5, Cat.6, Cat.7 und Cat.8. Diese unterscheiden sich vor allem hinsichtlich der Übertragungsraten, es gibt aber noch weitere Unterschiede.

Cat.5

Die Kabel der Klasse Cat.5 sind am häufigsten verbreitet und gelten daher als Standard. Ihre Eigenschaften sind:

• Signalraten bis 100 MHz, daher auch für den Gigabit-Betrieb ausreichend
• teilweise Einsatz im professionellen Umfeld, aber seltener als Cat.6 und Cat.7
• bevorzugte Lösung für Heimanwender

Cat.6

Diese Alleskönner-Kategorie kommt besonders oft im professionellen Bereich zum Einsatz:

• Betriebsfrequenzen bis 250 MHz
• bei längerem Kabel abnehmende Übertragungsgeschwindigkeit
• in der öffentlichen Netzwerkinfrastruktur das bevorzugte Kabel
• wichtig: Schutz vor Nebensignalen und Rauschen

Cat.7

Cat.7 ermöglicht sehr schnelle Übertragungen, zudem ist das Kabel hervorragend abgeschirmt. Auch Heimanwender nutzen es oft.

• Betriebsfrequenzen bis 600 MHz, in der Unterkategorie Cat.7a bis 1.000 MHz
• vier separat abgeschirmte Aderpaare, kaum Einfluss von Nebensignalen
• mit zwei unterschiedliche genormten Steckertypen erhältlich

Cat.8

Cat.8-Kabel kommen praktisch nur im professionellen Bereich zum Einsatz. Für Heimanwender lohnen sie sich kaum.

• Betriebsfrequenzen zwischen 1.200 und 2.000 MHz
• leistungsfähig nur auf kurzen Distanzen
• komplett abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel, praktisch nie von Störungen betroffen
• zwei Unterkategorien: Cat.8.1 kompatibel mit normalen Ethernet-Steckern, Cat.8.2 mit Spezialstecker

Im Folgenden wollen wir im Detail auf die häufig genutzten Kabel Cat.5 und Cat.7 eingehen.

Cat.5 im Detail

Cat.5-Kabel sind wie beschrieben am häufigsten im Einsatz. Ihre Signalübertragung lässt genügend hohe Datenübertragungsraten für die meisten Anwendungen zu. Die spezifische Standardkennzeichnung der Kabel mit der landläufigen Kennung Cat.5 ist EIA/TIA-568. Die Betriebsfrequenz bis 100 MHz gilt normalerweise schon als recht hoch und erfordert bei der Montage und Verlegung besonders an den Anschlussstellen eine besondere Sorgfalt. Die Adern dürfen nur bis zu einem ganz bestimmten, minimalen Radius gekrümmt werden. Dieser Radius wird im Datenblatt der Kabel angegeben. Firmen der Datentechnik nutzen die Kabel der Leistungsklasse Cat.5 häufig für eine strukturierte Verkabelung. Rechnernetze lassen sich via Gigabit- oder Fast-Ethernet so verbinden. Das Gigabit-Ethernet 1000BASE-T konnte sich unter anderem deshalb so gut durchsetzen, weil es sich mit Kabeln der Leistungsklasse Cat.5 einrichten lässt. 1000BASE-T überträgt die Signale über acht Adern (vorher: vier bei 100BASE-TX und 10BASE-T). Aus diesem Grund sind bei Cat.5 zusätzliche Werte zu berücksichtigen, darunter PowerSum NEXT (Störsignal des Nahübersprechens auf der Senderseite). Für die Kategorie Cat.5 wurden neue Normen entwickelt, nämlich die ISO11801 und die EN50173. Diesen entsprechen die noch ausgereifteren Cat.5e-Kabel, die zur Kategorie Cat.5 abwärtskompatibel sind. Die Bezeichnung Cat.5e wurde nur kurzfristig für eine besondere Leistungsklasse der Cat.5-Kabel verwendet, inzwischen ging diese vollständig in die Klasse Cat.5 auf. Diese Klasse hat sich seit den späten 1990er Jahren beständig entwickelt. Erst etwa ab 2002 wurden die Kabel Gigabit-Ethernet-tauglich, für frühere Modelle muss das nicht unbedingt zutreffen. Wer ältere Kabel nutzt – wovon Firmen der Datentechnik abraten –, muss diese hinsichtlich der möglichen Übertragungsgeschwindigkeit ausmessen. Die beiden Bezeichnungen EIA/TIA-568B und EIA/TIA-568A sind übrigens auch informelle Kennzeichnungen. Sie kennzeichnen die festgelegten farblichen Zuordnungen der Adernpaare eines Cat.5-Kabels zu den Anschlusskontakten am RJ-45-Stecker. Das ist deshalb wichtig zu wissen, weil im Sinne der Datentechnik eine EIA/TIA-568B- bzw. EIA/TIA-568A-Bezeichnung nicht die exakte Übertragungsqualität kennzeichnet.

Die Kabel der Kategorie Cat.5 werden nach wie vor vertrieben und häufig auch von Firmen der Datentechnik verbaut.

Cat.7 im Detail

Die Kategorien Cat.7 und Cat.7a haben sich inzwischen als globale Standards durchgesetzt, nur in den USA sind sie wenig vertreten. Sie ermöglichen wie oben beschrieben Frequenzen bis 600 MHz mit Cat.7 und bis 1.000 MHz mit Cat.7a (Klasse FA). Die Kabel der Leistungsklasse Cat.7 bestehen aus vier einzeln abgeschirmten Adernpaaren in einem gemeinsamen Schirm und entsprechen der Norm IEEE 802.3an. Damit eignen sie sich für das 10-Gigabit-Ethernet. Den Standard Cat.7 gibt es seit 2002. Das Ziel seiner Entwicklung bestand darin, über eine Strecke von 100 m das 10-Gigabit-Ethernet zu ermöglichen. Man ging damals von einer erforderlichen Betriebsfrequenz um 600 MHz aus, für welche der RJ-45-Stecker nicht geeignet ist – hierfür ist seine Kontaktanordnung zu eng. Daher konzipierten die Entwickler der Datentechnik neue Steckverbindungen mit einer weniger engen Kontaktanordnung. Es folgte die Normierungsphase zur ISO/IEC11802:2002 sowie zur EN50173. In diesem Zeitraum stellten die Entwickler verschiedene Steckertypen inklusive Buchse vor. Zwei davon setzten sich letzten Endes durch. Sie sind bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt (2020) die einzigen zugelassenen Anschlusskomponenten für die Kategorien Cat.7 und Cat.7a:

• Nexans GG45 (abwärtskompatibel zu RJ-45, daher der Favorit bei Officeverkabelungen)
• Siemon TERA (gemäß Normierung besser geeignet für multimediale Applikationen)

Im Laufe der Jahre 2002 bis 2006 stellte sich nun heraus, dass der RJ-45-Stecker auch für den 10GBASE-T-Standard ausreicht. Daher basieren bis heute die gängigen Endgeräte dieses Standards auf RJ-45. Dennoch werden Kabel der Kategorie Cat.7 verwendet, um hohe Datendurchsätze zu ermöglichen. Das funktioniert auch und ist wegen der Häufigkeit der RJ-45-Stecker eine sehr praktikable Lösung, doch es kann dazu führen, dass bei sehr ausgedehnten Netzwerken die Leistungsfähigkeit der kompletten Netzwerkstrecke etwas sinkt. Wenn sich in Zukunft Kabel der Kategorie Cat.8.2 durchsetzen, die über 40 Gbit/s Datenübertragungsrate ermöglichen, dürften die Steckertypen Nexans GG45 und Siemon TERA wieder relevant werden.

Glasfaserkabel

Glasfaserkabel leiten Lichtwellen weiter. Sie bestehen aus Glasfiber (Quarzglas), wobei es auch die verwandten Lichtwellenleiter aus Kunststoff gibt. Sie bestehen aus einer polymeren optischen Faser. Für die Gattung hat sich der Oberbegriff der Glasfaserkabel eingebürgert. Damit ist in technischer Hinsicht eigentlich die Bündelung mehrerer Lichtwellenleiter (Adern) in einem Kabel gemeint. Das Kabel wird mechanisch verstärkt, um die einzelnen Fasern zu schützen und zu stabilisieren. Glasfaserkabel leiten Signale als Lichtwelle weiter und gelten als sehr leistungsfähig. Vor allem auf den letzten ein bis zwei Kilometern von einem Signalverteiler zum Endabnehmer (sogenannte letzte Meile) sollten für ein schnelles Internet oder VoIP-Telefonie idealerweise Glasfaserkabel verlegt werden. Physikalisch gesehen sind es dielektrische Wellenleiter aus konzentrischen Schichten. In ihrem Zentrum befindet sich der lichtführende Kern. Es ist von einem Mantel umgeben, der immer noch aus Glasfiber besteht, aber einen niedrigeren Brechungsindex aufweist. Weiter außen befinden sich weitere Schutzschichten aus Kunststoff. Der Kern hat je nach Anwendungsfall einen Durchmesser zwischen wenigen Mikrometern bis zu rund einem Millimeter. Glasfaserkabel weisen untereinander mehrere Unterscheidungen auf, so nach ihrem Brechungsindex in Stufen- oder Gradientenindexfasern sowie nach dem Strahlprofil in Multi- oder Monomodefasern. Diese Unterschiede beeinflussen die Signalübertragung im Glasfaserkabel und machen diese entweder für kürzere Übertragungswege mit mehr Daten (Multimode) oder längere Übertragungswege mit weniger Daten (Monomode) geeignet. In der Datentechnik sind Glasfaserkabel für sehr hochwertige Datenübertragungen äußerst bedeutsam. Wir bringen die Expertise für die Verlegung der Glasfaserkabel mit.