Netzwerkverkabelung

Netzwerk-Kabel

Mit Netzwerkkabel werden die Stationen bzw. Teilnehmer eines Netzwerks physikalisch miteinander verbunden.
Es gibt verschiedene Netzwerkkabel. Sie unterscheiden sich im Material und im Aufbau.
Während es Kupferkabel entweder als Twisted-Pair-Kabel oder Koaxialkabel gibt, bestehen Lichtwellenleiter aus dem Grundstoff Glas oder Kunststoff.

Passive Anschlusskomponenten einer Netzwerk-Verkabelung

• Anschlussdosen (Anschlusseinheiten)
• Rangierverteiler (Patch-Panels)
• Rangierkabel (Patch-Kabel)

Patchfeld und Patchkabel

Patchkabel sind die bevorzugten Kabel, um Patchfelder und Anschlussdosen mit den Netzwerkstationen und aktiven Netzwerk-Komponenten zu verbinden.
Patchfelder sind Vorrichtungen, an denen die Netzwerkleitungen ankommen.

Twisted-Pair-Kabel

• maximale Datenrate

1GBit/s Cat. 5e, 6 (bis 100 Meter)
10GBit/s Cat. 6A (bis 55 Meter)
10GBit/s Cat. 7 (bis 100 Meter)
40GBit/s Cat. 8 (bis 30 Meter)

• leichter handhabbar als Glasfaser
• für die meisten Geräte und Anwendungen vollkommen ausreichend
• Netzwerk-Geräte lassen sich mit Strom versorgen (Power over Ethernet (PoE))
• Verkabelung von Routern, Switchen, Servern sowie verschiedene Endgeräte

Welche Kategorie bzw. Klasse sollte man wählen?

Der typische Anwendungsfall für Twisted-Pair-Kabel sieht die Arbeitsplatzverkabelung in Büros und in Wohnhäusern vor. Bei einer rationalen Betrachtung liegt die Schlussfolgerung nahe, dass hier keine strukturierte Verkabelung notwendig ist, die über die Kategorie 6A oder die Klasse EA hinausgeht. Selbst wenn die Verkabelung zukünftigen Anforderungen genügen soll, sind Kabel der Kategorien 5 und 6 vollkommen ausreichend. Es gibt selten einen Grund alte CAT5- oder CAT6-Verkabelungen auszutauschen. Selbst in einem Rechenzentrum sind TP-Verkabelungen der Kategorie 8 äußerst fraglich. Leitungslängen von maximal 30 m können bei größeren Rechenzentren einfach nicht ausreichen.

CAT5-Kabel

sind wahrscheinlich die am häufigsten verlegten Netzwerkkabel und somit in den meisten älteren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. In der Regel werden sie für die parallele Nutzung von Netzwerk und Telefonie eingesetzt. CAT5-Kabel sind für Ethernet, Fast-, Gigabit-Ethernet und in Ausnahmefällen auch für 10-Gigabit-Ethernet geeignet. Für Gigabit-Ethernet musste die Spezifikation überarbeiten werden. Die Kabel wurden mit Category 5e (e = enhanced) bezeichnet. CAT5e ist genauer spezifiziert und kommt vor allem in Europa zum Einsatz. Umsichtig verlegte CAT5-Leitungen profitieren davon, dass sie nach der Messung meistens die Anforderungen für CAT5e erfüllen. Seit der Normung im Jahr 2003 gilt für CAT5e nur noch die Bezeichnung CAT5. Die davor verlegten CAT5-Kabel unterstützen Gigabit-Ethernet nicht immer. Twisted-Pair-Kabel der Category 6 / Kategorie 6 (Class E)

CAT6-Kabel

sind in den neueren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. Für die Verlegung von CAT6-Kabel gibt es meistens keinen wirklichen Grund. Im Bereich Ethernet mit 1 GBit/s reicht CAT5 (CAT5e) oft aus. Eine bessere Qualität als CAT6 ist eigentlich nicht notwendig. Deshalb dauerte es lange, bis CAT6-Kabel für strukturierte Verkabelungen eingesetzt wurden. Irgendwann wurden häufiger CAT6-Kabel als CAT5-Kabel verlegt. Sie waren einfach besser lieferbar. Außerdem bemerkte so mancher Elektroinstallateur, dass man mit einem "reingeklatschten" CAT6-Kabel bessere Messwerte erreichen kann, als bei einem umsichtig verlegten CAT5-Kabel. Vor allem, wenn das eine oder andere Kabel länger wurde, als es eigentlich sein durfte. Nacharbeiten und Diskussionen mit dem Kunden konnten vermieden werden. Im Vergleich zu CAT5-Kabel enthalten CAT6-Kabel dickere Adern und mehr Folien- und Geflecht-Schirmung. Vor allem beim Abisolieren und Auflegen an Dosen und Patchfeldern entsteht wegen der Schirmung ein größerer Aufwand, der für geübte Installateure vernachlässigbar ist. Eine Erweiterung von CAT6 ist CAT6A bzw. CAT6A.

CAT6A

Mit 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) wurden Twisted-Pair-Kabel mit dem Standard CAT6A (A = augmented) spezifiziert, der für Frequenzen bis zu 500 MHz ausgelegt ist. CAT6A-Kabel enthielten anfangs Trennstege, um die Adernpaare räumlich voneinander zu trennen. Auf diese Weise soll das Übersprechen reduziert werden. Allerdings gehen damit ein größerer Kabeldurchmesser und ein größerer Biegeradius einher, wodurch sich die Kabel schwerer verlegen lassen. Bei 10GBASE-T erreicht man mit diesen Kabeln eine maximale Entfernung von 55 Metern. Zusätzlich benötigt man Patchpanels, die den Abstand zwischen den einzelnen Anschlüssen erhöhen, geschirmte RJ45-Stecker, Spezialwerkzeug für die Konfektionierung, geschlossene Kabeltrassen und die Trennung unterschiedlicher Kabelarten, um gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden.

Twisted-Pair-Kabel der Category 7 / Kategorie 7 (Class F)

Spätestens bei 10-Gigabit-Ethernet sind Kabel der Kategorie 7 notwendig (oder CAT6A). Da diese Technik als zukunftsweisend gilt und die Kabel nicht sehr viel teurer sind als CAT6-Kabel, werden viele Neuinstallationen mit CAT7-Kabel ausgerüstet. Die Kategorie 7A ist sogar bis 1000 MHz spezifiziert und wurde für Anwendungen ausgearbeitet, die über 10 GBit/s hinausgehen. Im Unterschied zu den Kabeln der Kategorie 5 und 6 sind alle vier Adernpaare eines CAT7-Kabels einzeln geschirmt. Das bedeutet, es kommen generell Folien- und Geflecht-geschirmte Kabel zum Einsatz. Ungeschirmte UTP-Kabel sind in der Kategorie 7 möglich, aber in der Praxis eher selten anzutreffen. Es werden hauptsächlich S/FTP-Kabel verwendet. Hinzu kommen neue Steckverbinder. Der Grund, die Abstände zwischen den RJ45-Steckern ist zu gering. Eine Verkabelung mit RJ45-Patchkabeln und -dosen und CAT7-Kabel ist also keine "echte" CAT7-Verkabelung, sondern höchstens CAT6A.

In der Vergangenheit haben viele Elektroinstallateure die nötige Sorgfalt beim Verlegen von CAT6- und CAT7-Kabel vermissen lassen. Darauf angesprochen wurde meist nur milde gelächelt und abgewunken. Natürlich, auf einem schlecht behandelten CAT7-Kabel ist Fast-Ethernet mit 100 MBit/s auch kein Problem. Doch wer lässt CAT7-Kabel verlegen, um es nur für Fast-Ethernet zu nutzen? Was ist, wenn jemand 10GBase-T auf CAT7 nutzen will? Abwegig ist das nicht. Zwar werden mit 10GBase-T kaum Arbeitsplatzrechner ans Netzwerk angebunden. Doch lässt sich mit 10GBase-T eine schnelle Netzwerk-Infrastruktur aufbauen, die ohne teure Glasfaserkabel auskommt. Der Elektroinstallateur muss dringend davon Abstand nehmen CAT6- und CAT7-Kabel auf die Schnelle "reinzuklatschen". Das zeugt von geringer Fachkenntnis und ist Pfusch.

Der wesentliche Unterschied zwischen CAT7- und CAT7A-Kabel ist der einsetzbare Frequenzbereich von 600 bzw. 1.000 MHz.

=== Wichtiger Hinweis === Leider werden für qualitativ hochwertige Netzwerkverkabelungen mit CAT7-Leitung oftmals CAT6-Netzwerkdosen und -Patchpanels verbaut, was die gesamte Verkabelung auf CAT6 degradiert. Alle CAT7-Patchkabel, -Patchfelder und Anschlussdosen mit RJ45-Steckverbindern entsprechen nicht der CAT7-Spezifikation. Das bedeutet, eine Netzwerkinstallation mit CAT7-Kabel und RJ45-Steckverbindungen ist höchstens eine CAT6A-Netzwerkinstallation. Um Netzwerkkomponenten gemäß CAT7 herzustellen, wurden eigens neue Steckverbindungen konzipiert, die im Wesentlichen den Abstand zwischen den Adernpaaren vergrößern.

Twisted-Pair-Kabel der Category 8 / Kategorie 8

Eigentlich müsste mit der Kategorie 7 Schluss sein. Der nächste Schritt wäre Glasfaserkabel auch im Tertiärbereich, auf den letzten hundert Metern zum Arbeitsplatz. Doch Kupferkabel haben gegenüber Lichtwellenleitern (LWL) signifikante Vorteile. So fallen die Gesamtkosten einer Verkabelung geringer aus, die Handhabung ist wesentlich leichter und zudem gesellt sich die PoE-Fähigkeit (Power over Ethernet) von Twisted-Pair-Kabeln hinzu.

Eine Reichweite von 100 Meter kann nicht in jedem Fall erreicht werden. Deshalb begnügt man sich mit 30 Meter bei 2.000 MHz Bandbreite um damit 40 GBit/s (oder auch mehr) zu erreichen. Der eigentliche Grund der Leitungslängenbegrenzung liegt darin, den Energiebedarf der 40GBase-T-Chipsätze in Grenzen zu halten.

Bei Kategorie 8 muss man zwischen mehreren Kategorien unterschieden

• Cat. 8 (nach ANSI/TIA): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 6A (F/UTP) mit RJ45-Steckverbinder
• Cat. 8.1 (nach ISO/IEC RJ45): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 6A (F/UTP) mit RJ45-Steckverbinder
• Cat. 8.2 (nach ISO/IEC non RJ45): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 7A (S/FTP) mit Tera-, GG45- oder ARJ45-Steckverbinder

Ergänzung: Nur die Komponenten mit Cat. 8.2 bieten die volle Abwärtskompatibilität zu Cat. 7/7A und darunter. Komponenten mit Cat. 8.1 arbeiten nur mit Cat. 6/6A und darunter zusammen. Aber nicht mit Komponenten mit Cat. 7/7A. Wichtig ist auch, dass man bei Cat. 8.2 GG45-Steckverbindungen verwendet, weil in die GG45-Buchse auch Patchkabel mit RJ45-Steckverbinder passen. Steckverbinder für TP-Kabel

Die Steckverbindung bzw. der Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel ist eine Stecker-Buchse-Kombination. Die Buchse befindet sich typischerweise an festgelegten Komponenten der Verkabelung. Also Verteilfelder, Anschlussdosen und Endgeräten. Der Stecker befindet sich an den Endungen von beweglichen Kabeln, wie Patchkabel. Typischerweise werden RJ45-Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel verwendet.

Glasfaser

• Alternative für eine zukunftssichere und leistungsstarke Verkabelung
• Netzwerk-Geräte lassen nicht mit Strom versorgen

Selbst in Rechenzentren reicht die Geschwindigkeit auf Twisted-Pair als die preisgünstigere Technik für die Verkabelung von Routern, Switchen und Servern in den Schaltschränken aus. Ganz anders sieht es natürlich im Bereich von High Performance Computing und bei den Netzbetreibern aus. Hier setzt man generell mehr Glasfaser ein, weil die Anforderungen an die Übertragungsleistung hier viel schneller steigen und technisch bedingt auch nur von Glasfaser bedient werden kann.

Installation von Netzwerkkabeln

• Zentrale Elemente einer Verkabelung, sind geschirmte Leitungen und Buchsen, sowie Spezialwerkzeug für die Installation.
• Netzwerkkabel sind grundsätzlich mit äußerster Sorgfalt zu behandeln und nur in trockenen Räumen zu lagern und zu installieren.
• Quetschen, zu starker Druck und Zug sind zu vermeiden, weil es die Qualität und physikalische Eigenschaft der Netzwerkkabel verringern kann.
• Kanten auf der Verlegestrecke müssen geglättet werden. Biegeradius des Herstellers sind einhalten, damit die Eigenschaften des Netzwerkkabels nicht beeinflusst werden.
• Die Netzwerkkabel sollten direkt von der Kabeltrommel oder Kabelrolle abgerollt oder gezogen und nicht abgewickelt (Veränderung des Kabelaufbaus) werden.
• Netzwerkkabel sind getrennt von Stromkabeln in einem Kabelkanal zu verlegen. Zum Beispiel durch einen Trennsteg.
• Beim Auflegen sind die verdrillten Adern von Twisted-Pair-Kabel nicht zu weit zu öffnen und auch nicht mehr nach zu verdrillen, sonst bekommt die Kabelstrecke schlechte Werte bei der NEXT-Messung.
• Das geschirmte Leitungsnetz und alle metallischen Komponenten sind in den Potentialausgleich des Gebäudes einzubeziehen.

Quellen

1. https://www.elektronik-kompendium.de