Ethernet-Verkabelungsstandards

Ethernet-Kabel sind ein wesentlicher Bestandteil Ihres lokalen Netzwerks (LAN) und spielen eine wichtige Rolle für eine reibungslose Datenübertragung. Als Nutzer kennen Sie wahrscheinlich bereits ihren Hauptzweck: die Verbindung von Geräten wie Computern, Routern und Switches für die Kommunikation und den Datenaustausch. In diesem Artikel erläutern wir die verschiedenen Arten von Ethernet-Kabeln und ihre jeweiligen Standards, damit Sie die richtige Wahl für Ihre Netzwerkanforderungen treffen können.

Alles, was Sie über Ethernet-Kabel wissen sollten

Verschiedene Kabeltypen

Es gibt verschiedene Arten von Ethernet-Kabeln, jede mit ihren eigenen Leistungsmerkmalen und Spezifikationen. Hier ein kurzer Überblick:

• Verdrillte Adernpaare: Die gebräuchlichste Art von Ethernet-Kabeln, verdrillte Adernpaare, sind in zwei Varianten erhältlich: geschirmt (STP) und ungeschirmt (UTP). Verdrillte Adernpaare bestehen aus mehreren Paaren verdrillter Kupferdrähte, um Übersprechen zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
• Kupfer: Kupfer ist das am häufigsten verwendete Material für Ethernet-Kabel und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten, Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Kupferkabel unterstützen verschiedene Ethernet-Standards, darunter die weit verbreiteten Standards Cat 5e, Cat 6 und Cat 6a.

Begriffe im Zusammenhang mit Ethernet-Kabeln

• Bandbreite: Die Bandbreite wird in MHz gemessen und bestimmt den Frequenzbereich, den das Kabel verarbeiten kann.
• Datenübertragungsrate: Gemessen in Gbit/s, bezeichnet sie die Geschwindigkeit, mit der Daten über das Kabel übertragen werden können.
• Schirmung und Isolierung: Hochwertigere Kabel verfügen in der Regel über eine bessere Schirmung, um vor Störungen und Signalverschlechterungen zu schützen.
• Abwärtskompatibilität: Die meisten Ethernet-Kabel sind abwärtskompatibel, sodass ältere Geräte an neuere Infrastrukturen angeschlossen werden können.

Interferenzen und Übersprechen

Störungen durch andere elektronische Geräte können die Netzwerkleistung beeinträchtigen und zu Signalverschlechterungen führen. Zu den Störungsarten zählen Übersprechen (AXT), elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI). Hochwertige Ethernet-Kabel verfügen oft über eine bessere Abschirmung, um die Auswirkungen von Störungen zu reduzieren.

Ethernet-Standards von IEEE und TIA

Die IEEE-802.3-Normenreihe definiert verschiedene Aspekte von Ethernet-Netzwerken, darunter Datenraten, Frame-Formate und Spezifikationen der physikalischen Schicht. Auch die Telecommunications Industry Association (TIA) bietet Normen an, beispielsweise ANSI/TIA-568, die strukturierte Verkabelungssysteme für Gewerbegebäude abdeckt.

Ethernet-Verkabelungsstandards

Die Standards für Ethernet-Kabel sind unerlässlich, um eine effektive und effiziente Kommunikation zwischen Netzwerkgeräten zu gewährleisten. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) pflegen gemeinsam den Standard ISO/IEC 11801, der die Spezifikationen für verschiedene Ethernet-Kabelkategorien festlegt.

Ethernet-Kabel werden anhand verschiedener technischer Spezifikationen in nummerierte Kategorien („Cat“) eingeteilt. Diese Kategorien werden gelegentlich durch zusätzliche Prüfstandards wie 5e oder 6a ergänzt. Mithilfe dieser Kategorien lässt sich schnell der passende Kabeltyp für eine bestimmte Anwendung ermitteln.

Hier sind einige der gängigsten Standards.

Diese Standards gewährleisten Kompatibilität und einwandfreie Funktion verschiedener Netzwerkkomponenten. Achten Sie daher bei der Auswahl von Ethernet-Kabeln für Ihre Installationen auf diese Standards, um die optimale Lösung für Ihre Anforderungen zu finden.

Aufschlüsselung der verschiedenen Kabelkategorien

Cat1 ist ein ungeschirmtes Twisted-Pair-Telefonkabel (UTP), das häufig für Telefonsysteme verwendet wird, aber für moderne Netzwerke ungeeignet ist.

In den 1980er Jahren wurde Cat2- Kabel für die Sprach- und Datenkommunikation in IBM Token Ring-Netzwerken verwendet, mit einer Datenübertragungsrate von 4 Mbit/s.

Cat 3 unterstützte Anfang der 1990er Jahre 10BaseT-Ethernet-Netzwerke und digitale Sprachkommunikation mit vier verdrillten Adernpaaren. Es hat eine Datenrate von 10 Mbit/s, die für moderne Netzwerke als zu langsam gilt.

Für IBM Token Ring-Netzwerke wurde Cat4- Kabel verwendet, das eine Datenrate von 16 Mbit/s aufwies.

Cat-5-Kabel ermöglichen Datenraten von bis zu 100 Mbit/s und werden für Standard-10BaseT- und 100BaseT-Netzwerke (Fast Ethernet) verwendet. Es gilt heute als Mindeststandard für Datennetzwerkanwendungen und kann Daten-, Video- und Telefonsignale über Entfernungen von bis zu 100 Metern übertragen.

Cat 5e ist eine verbesserte Version des Cat5-Kabels. Es wird in Netzwerken eingesetzt und erreicht dank seiner verbesserten Übersprechdämpfung Geschwindigkeiten von bis zu 1000 Mbit/s. Cat-5-Kabel weisen bessere Rauscheigenschaften auf. Für Gigabit-Ethernet-Netzwerkkabel sollte Cat 5e oder ein höherwertiges Kabel verwendet werden.

Cat6 ist der Standard für Gigabit-Ethernet und andere Netzwerkprotokolle. Er ist abwärtskompatibel mit den Kabelstandards Kategorie 5/5e und Kategorie 3 und eignet sich für 10BASE-T/100BASE-TX und 1000BASE-T/1000BASE-TX (Gigabit-Ethernet). Dieses Kabel bietet höhere Bandbreiten und Datenübertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s über 100 m. Dank verbesserter Schirmung und höherer Bandbreite sind jedoch auch auf kürzeren Distanzen von bis zu 37 m Geschwindigkeiten von 10 Gbit/s möglich. Es verfügt über eine physikalische Trennschicht, die sogenannte „Spline“, und eine Folienschirmung zur Reduzierung von Übersprechen und elektromagnetischen Störungen.

Cat6a-Kabel sind „erweiterte“ Kategorie-6-Kabel mit einer Bandbreite von bis zu 500 MHz.

Cat7 wurde entwickelt, um 10-Gigabit-Ethernet über 100 m Kupferkabel zu ermöglichen. Es ist abwärtskompatibel zu den herkömmlichen Ethernet-Standards Cat5 und Cat6, bietet strengere Spezifikationen hinsichtlich Übersprechen und Systemrauschen als Cat6 und beinhaltet eine Schirmung der einzelnen Adernpaare. Die Cat7-Spezifikation ist ein proprietärer Standard, der von einem Konsortium von Unternehmen entwickelt wurde und proprietäre GG45-Steckverbinder sowie eine robuste Schirmung umfasst.

Cat7a ist eine Weiterentwicklung von Cat7 und ermöglicht Datenübertragungsraten von 40 Gigabit über 50 Meter und 100 Gbit/s über bis zu 15 Meter. Im Vergleich zu anderen Kategorien ist die Verbreitung dieser Standards relativ gering.

Cat8- Kabel bieten die höchste Bandbreite und unterstützen eine maximale Datenrate von 40 Gbit/s bei einer Bandbreite von bis zu 2000 MHz. Sie sind abgeschirmt, um Störungen zu minimieren, und eignen sich für Hochleistungsnetzwerke.

Sie werden häufig in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken für 4K/8K-Streaming und VR eingesetzt. Dieses Kabel bietet eine Bandbreite von bis zu 2 GHz (2000 MHz) über 30 Meter und eine Datenrate von bis zu 40 Gbit/s. Die Leiter sind mit Folie ummantelt, um Übersprechen zu eliminieren und so höhere Datenraten zu ermöglichen.

Maximale Längen für verschiedene Ethernet-Kabelkategorien

Ethernet-Kabelkategorien weisen unterschiedliche maximale Längen auf, die vom Kabeltyp und der Übertragungsrate abhängen. Die maximale Länge für jede Ethernet-Kabelkategorie ist wie folgt:

• Kat. 5: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat5e: 100 Meter (328 Fuß)
• Kat. 6: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat6a: 100 Meter (328 Fuß)
• Kat. 7: 100 Meter (328 Fuß)
• Kat. 8: 30 Meter (98 Fuß)

Um die Reichweite eines Ethernet-Netzwerks über diese Grenzen hinaus zu erweitern, können Repeater, Switches oder andere Netzwerkgeräte das Signal verstärken oder regenerieren.

Glasfaserkabel sind auch eine alternative Lösung für lange Kabelstrecken, da sie eine höhere Bandbreitenkapazität besitzen und Daten über größere Entfernungen ohne Signaldämpfung übertragen können.

Ethernet-Kabelstecker, Pinbelegung und Ethercon

Standard-Ethernet-Kabelanschlüsse

• RJ45 Der RJ45-Stecker, der bei verdrillten Zweidrahtleitungen verwendet wird, hat acht Stifte, die rechteckig angeordnet sind, und ist mit mehreren Ethernet-Standards kompatibel.

• MTRJ Dies ist ein Stecker für Glasfaser-Ethernet-Kabel, der Sender und Empfänger in einem einzigen Gerät vereint und eine Kunststoffferrule für Multimode-Glasfaserverbindungen verwendet.
• LC Es handelt sich um einen Glasfaserstecker im kleinen Formfaktor, der eine 1,25-mm-Ferrule zur Ausrichtung der Glasfaserstränge verwendet und sowohl für Singlemode- als auch für Multimode-Verbindungen in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken eingesetzt wird.
• ST:  Der ST-Stecker ist für Multimode-Glasfaser-Ethernet-Kabel vorgesehen und verwendet einen Bajonettverschluss-Kupplungsmechanismus, der üblicherweise in älteren Glasfasernetzen eingesetzt wird.
• SC: Es handelt sich um einen Glasfaserstecker mit Push-Pull-Kupplungsmechanismus, der in Singlemode- und Multimode-Ausführungen erhältlich ist und häufig in Unternehmensnetzwerken und Rechenzentren eingesetzt wird.
• GBIC/SFP Hierbei handelt es sich um Steckverbinder für Ethernet-Switches und Router zur Anbindung an Glasfasernetze. Die Module sind im laufenden Betrieb austauschbar und werden in einen Steckplatz am Gerät gesteckt. Sie sind sowohl in Singlemode- als auch in Multimode-Ausführung erhältlich.
• USB: Ethernet-Adapter erweitern Geräte ohne integrierten Anschluss um Ethernet-Konnektivität und wandeln USB-Anschlüsse in Ethernet-Anschlüsse um. Sie sind in verschiedenen Geschwindigkeiten für Twisted-Pair- und Glasfaserkabel erhältlich.

Ethercon-Steckverbinder

Ethercon-Steckverbinder sind robuste RJ45-Steckverbinder, die speziell für professionelle Audio-, Video- und Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurden. Sie sind für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen konzipiert und gewährleisten eine sichere und zuverlässige Verbindung. Ethercon-Steckverbinder sind in zwei Ausführungen erhältlich:

• Ethercon Cat5-Steckverbinder, die mit Cat5-Ethernet-Kabeln kompatibel sind und für den Einsatz in 10/100-Mbit/s-Netzwerken konzipiert wurden.
• Ethercon Cat6-Steckverbinder eignen sich für Cat6-Ethernet-Kabel und sind für den Einsatz in Gigabit-Ethernet-Netzwerken konzipiert.

Beide Ethercon-Steckverbindertypen verfügen über einen Verriegelungsmechanismus, der den Stecker sicher fixiert und so ein versehentliches Trennen verhindert. Das Steckergehäuse besteht aus einem robusten und widerstandsfähigen Material wie beispielsweise Zinkdruckguss und bietet Schutz vor Beschädigungen.

Ethercon-Steckverbinder werden häufig bei Live-Veranstaltungen, im Rundfunk und in anderen professionellen Audio-, Video- und Lichtanwendungen eingesetzt, bei denen eine sichere und zuverlässige Ethernet-Verbindung von entscheidender Bedeutung ist.

Man kann ein Patchpanel auch als zentralen Ort zum Verbinden und Trennen von Netzwerkkabeln verwenden, was die Kabelverwaltung vereinfacht und das Risiko von Kabelschäden oder -ausfällen verringert.

Ein Patchpanel ist ein Hardwaregerät in Computernetzwerken, das den Anschluss von Netzwerkkabeln an Netzwerk-Switches, Router oder andere Geräte ermöglicht. Es besteht üblicherweise aus einem Metallrahmen mit mehreren Anschlüssen, in die Netzwerkkabel eingesteckt und mit den entsprechenden Anschlüssen der Netzwerkgeräte verbunden werden.

Ethernet-Kabel-Pinbelegung

Die Pinbelegung eines Ethernet-Kabels beschreibt die Anordnung der Adern und deren Verbindung zu den Pins eines Ethernet-Steckers. Neben der Standard-Pinbelegung gibt es auch spezielle Ethernet-Kabelbelegungen für bestimmte Anwendungen, wie z. B. Power over Ethernet (PoE) und Ethernet-Crossover-Kabel.

PoE-Pinbelegungen ermöglichen die Stromübertragung über das Ethernet-Kabel, während Crossover-Pinbelegungen es ermöglichen, zwei Geräte direkt miteinander zu verbinden, ohne dass ein Switch oder Hub erforderlich ist.

Die Pinbelegung bestimmt, wie Signale zwischen den an das Kabel angeschlossenen Geräten gesendet und empfangen werden. Ethernet-Kabel verwenden typischerweise ein vierpaariges, verdrilltes Adernpaar, wobei jedes Adernpaar eine andere Farbkennzeichnung hat. Folgende Pinbelegungen sind für Ethernet-Kabel üblich:

• Standard-Pinbelegung : Dies ist die gängigste Pinbelegung für Ethernet-Kabel zum Verbinden von Netzwerkgeräten wie Computern, Switches und Routern. Bei einer Standard-Pinbelegung ist die Pinbelegung an beiden Enden des Kabels identisch.
• Crossover-Pinbelegung : Die Pinbelegung eines Ethernet-Kabels verbindet zwei ähnliche Geräte, z. B. zwei Computer oder zwei Switches, ohne dass ein Hub oder Switch benötigt wird. Bei einer Crossover-Pinbelegung ist die Pinbelegung an einem Kabelende gegenüber dem anderen Ende umgekehrt.

• T1/E1-Pinbelegung: Diese Pinbelegung eines Ethernet-Kabels verbindet T1- und E1-Leitungen, digitale Übertragungsleitungen, die in der Telekommunikation verwendet werden. Die Pinbelegung für T1- und E1-Leitungen unterscheidet sich von derjenigen für Standard-Ethernet-Kabel.
• Roll-over-Pinbelegung : Diese Ethernet-Kabelbelegung, auch bekannt als Konsolenkabel, verbindet einen Computer oder ein Terminal mit dem Konsolenanschluss eines Routers oder Switches. Bei einer Roll-over-Pinbelegung ist die Reihenfolge der Adern an einem Ende am anderen Ende umgekehrt.
• USB-Ethernet-Adapter-Pinbelegung : Diese Pinbelegung wird für USB-Ethernet-Adapter verwendet, mit denen Geräte ohne integrierten Ethernet-Anschluss, wie z. B. Laptops und Tablets, mit einer Ethernet-Verbindung ausgestattet werden können. Die Pinbelegung von USB-Ethernet-Adaptern variiert je nach Adaptermodell.

Die Eigenschaften von Ethernet-Kabeln hängen vom verwendeten Steckertyp ab. Der gebräuchlichste Ethernet-Kabelstecker ist der RJ45-Stecker mit acht Pins.

Standard-Ethernetkabel bestehen typischerweise aus verdrillten Adernpaaren der Kategorie 5 (Cat 5) oder Kategorie 6 (Cat 6) mit einer maximalen Länge von 100 Metern. Andere Ethernetkabeltypen wie Glasfaser- und Koaxialkabel weisen jedoch andere Abmessungen und Pinbelegungen auf.

Ethernet-Kabelschirmung und -typen

Bedeutung der Kabelschirmung

Kabelschirmung bezeichnet den Einsatz von Materialien und Techniken zum Schutz signalführender Leiter vor elektromagnetischen und Hochfrequenzstörungen. Sie verhindert Störungen, die zu Fehlern, Datenverlusten und einer verminderten Leistungsfähigkeit des lokalen Netzwerks führen können.

Schirmungen können verschiedene Formen annehmen und werden häufig in Umgebungen mit hoher Datenübertragungsrate eingesetzt. Sie bilden eine Barriere zwischen Leitern und externen EMI/RFI-Quellen und verhindern so, dass die Leiter als Antennen fungieren und unerwünschte Signale aufnehmen.

Leiterschirmung

Die Leiterschirmung ist eine Technik, die zum Schutz der signalführenden Leiter eines Kabels vor externen elektromagnetischen Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) eingesetzt wird. Die Schirmung wird um jeden Leiter herum angebracht, um eine Barriere zu schaffen, die das Eindringen von Störungen in das Kabel verhindert.

Die Schirmung der Leiter ist ein wichtiger Aspekt der Kabelkonstruktion, da sie die signalführenden Leiter vor elektromagnetischen Störungen schützt und somit eine zuverlässige Datenübertragung ermöglicht. Die Art der Schirmung hängt von der jeweiligen Anwendung und dem zu erwartenden Störungsgrad ab.

Kabelschirmungstypen

Geflochtene Schirmung : Eine geflochtene Schirmung besteht aus einem Netz feiner Drähte, die um den Kabelkern gewebt sind. Die geflochtene Schirmung bietet eine hohe Flexibilität und reduziert effektiv hochfrequente elektromagnetische Störungen (EMI).

Folienschirmung : Eine Folienschirmung besteht aus einer dünnen Aluminium- oder Kupferfolie, die um den Kabelkern gewickelt ist. Folienschirmungen reduzieren effektiv sowohl hoch- als auch niederfrequente elektromagnetische Störungen, sind jedoch weniger flexibel als Geflechtschirmungen.

Kombinationsschirmung : Bei der Kombinationsschirmung werden Geflecht- und Folienschirmung in einem einzigen Kabel verwendet. Diese Schirmungsart bietet einen hohen Schutz gegen elektromagnetische Störungen (EMI) sowohl hoher als auch niedriger Frequenz und wird häufig in Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsanwendungen eingesetzt.

Schirmung von Koaxialkabeln : Ein Koaxialkabel besteht aus einem Innen- und einem Außenleiter, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind. Der Außenleiter dient als Schirmung und schützt vor elektromagnetischen Störungen (EMI). Koaxialkabel werden häufig in Anwendungen wie Kabelfernsehen, Internet und Funkkommunikation eingesetzt.

Schirmung von verdrillten Adernpaaren : Verdrillte Adernpaare bestehen aus zwei miteinander verdrillten, isolierten Drähten, um Übersprechen und elektromagnetische Störungen (EMI) zu reduzieren. Geschirmte verdrillte Adernpaare (STP-Kabel) verfügen über eine zusätzliche Schirmungsschicht, üblicherweise eine Folien- oder Geflechtschirmung, um einen noch besseren Schutz vor EMI zu gewährleisten.

Spiralschirme : Spiralschirme bestehen aus einer spiralförmigen Wicklung eines dünnen Drahtes um die Innenleiter. Diese Schirmungsart bietet eine gute Abdeckung bei hohen Frequenzen und ist relativ flexibel.

Serifenschirme : Serifenschirme bestehen aus einer Reihe verdrillter interner Drähte um die Leiter. Diese Art der Schirmung bietet eine gute Abdeckung bei hohen Frequenzen und ist zudem relativ flexibel.

Häufig gestellte Fragen

Worin unterscheiden sich die Verdrahtungsstandards T568A und T568B?

T568A und T568B sind beides Standard-Belegungsschemata für Ethernet-Patchkabel. Der Hauptunterschied liegt in der Reihenfolge der farbigen Adern im Stecker. Die grünen und orangen Adernpaare sind in den beiden Standards vertauscht, aber beide sind in den meisten Anwendungen verwendbar. Für den ordnungsgemäßen Betrieb ist es wichtig, an beiden Enden eines Kabels denselben Belegungsstandard zu verwenden.

Welche Hauptarten von Abschirmung werden bei Ethernet-Kabeln verwendet?

Ethernet-Kabel können abgeschirmt sein, um elektromagnetische Störungen (EMI) zu reduzieren. Ungeschirmte Twisted-Pair-Kabel (UTP) besitzen keine Abschirmung und nutzen ausschließlich die Verdrillung der Adernpaare, um Übersprechen zu vermeiden. Geschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) verfügen über eine zusätzliche Abschirmungsschicht um die einzelnen Adernpaare oder das gesamte Kabel und bieten so einen besseren Schutz vor EMI.

Wie beeinflussen die Spannungspegel des Ethernet-Signals die Kabelleistung?

Die Spannungspegel von Ethernet-Signalen beeinflussen das Signal-Rausch-Verhältnis und die Gesamtleistung des Kabels. Höhere Spannungspegel können dazu beitragen, die Auswirkungen von Rauschen und Störungen zu minimieren und somit die Datenübertragungsqualität zu verbessern. Die meisten Ethernet-Geräte verwenden Differenzialsignalisierung, wodurch Gleichtaktstörungen unterdrückt und die Gesamtleistung des Verkabelungssystems gesteigert wird.

Was sind die besten Vorgehensweisen für die Installation von Netzwerkkabeln?

Für eine erfolgreiche Netzwerkverkabelung sind mehrere bewährte Vorgehensweisen erforderlich:

• Planen Sie Ihr Layout unter Berücksichtigung der Kabellängen, des Strombedarfs und zukünftiger Erweiterungen.
• Verwenden Sie den für Ihre spezifische Anwendung geeigneten Kabeltyp und die entsprechende Leistungskategorie.
• Halten Sie sich bei Ihrer gesamten Installation konsequent an den Verdrahtungsstandard T568A oder T568B.
• Installieren Sie geeignete Kabelmanagementsysteme, wie z. B. Kabelrinnen oder -gestelle, um die Kabel ordentlich zu verlegen und zu schützen.
• Prüfen und kennzeichnen Sie jede Verbindung, um die Fehlersuche und Wartung zu vereinfachen.
• Vermeiden Sie es, Ethernet-Kabel in der Nähe von elektrischen Störquellen wie z. B. Elektroinstallationsrohren oder Sprinklerrohren zu verlegen.