Ethernet-Verkabelungsstandards

Ethernet-Kabel sind ein wesentlicher Bestandteil Ihres lokalen Netzwerks (LAN) und spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung einer reibungslosen Datenübertragung. Als Benutzer sind Sie möglicherweise bereits mit ihrem Hauptzweck vertraut, nämlich dem Verbinden von Geräten wie Computern, Routern und Switches, um Kommunikation und Datenaustausch zu ermöglichen. In diesem Artikel besprechen wir die verschiedenen Arten von Ethernet-Kabeln und ihre entsprechenden Standards, damit Sie besser informiert sind und 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, jedes mit seinen eigenen Leistungsmerkmalen und Spezifikationen. Hier ist ein kurzer Überblick:

• Verdrilltes Paar: Die gängigsten Ethernet-Kabeltypen sind Twisted Pair-Kabel. Diese gibt es in zwei Varianten: geschirmt (STP) und ungeschirmt (UTP). Twisted Pair-Kabel 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 Erschwinglichkeit, Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Kupferkabel unterstützen verschiedene Ethernet-Standards, wie beispielsweise die weit verbreiteten Cat 5e, Cat 6 und Cat 6a.

Begriffe zu Ethernet-Kabeln

• Bandbreite: Die in MHz gemessene Bandbreite bestimmt den Frequenzbereich, den das Kabel verarbeiten kann.
• Datenübertragungsrate: Wird in Gbit/s gemessen und bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der Daten über das Kabel übertragen werden können.
• Abschirmung und Isolierung: Hochwertigere Kabel verfügen normalerweise über eine bessere Abschirmung zum Schutz vor Störungen und Signalverschlechterung.
• Abwärtskompatibilität: Die meisten Ethernet-Kabel sind abwärtskompatibel, sodass ältere Geräte an eine neuere Infrastruktur angeschlossen werden können.

Interferenzen und Übersprechen

Störungen durch andere elektronische Geräte können die Netzwerkleistung beeinträchtigen und die Signalqualität beeinträchtigen. Zu den Störungsarten zählen Alien Crosstalk (AXT), elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI). Hochwertigere Ethernet-Kabel verfügen häufig über eine bessere Abschirmung, um die Auswirkungen von Störungen zu verringern.

Ethernet-Standards von IEEE und TIA

Die IEEE 802.3-Standardreihe definiert verschiedene Aspekte der Ethernet-Netzwerktechnik, darunter Datenraten, Frame-Formate und Spezifikationen der physikalischen Schicht. Die Telecommunications Industry Association (TIA) verfügt ebenfalls über Standards, wie beispielsweise ANSI/TIA-568, das strukturierte Verkabelungssysteme für gewerblich genutzte Gebäude abdeckt.

Ethernet-Verkabelungsstandards

Ethernet-Verkabelungsstandards sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Netzwerkgeräte effektiv und effizient kommunizieren können. 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. Manchmal werden diese Kategorien durch zusätzliche Teststandards wie 5e oder 6a aktualisiert. Diese Kategorien helfen uns dabei, schnell den geeigneten Kabeltyp für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen.

Hier sind einige der gängigsten Standards

Diese Standards gewährleisten die Kompatibilität und ordnungsgemäße Funktion verschiedener Netzwerkkomponenten. Berücksichtigen Sie daher bei der Auswahl von Ethernet-Kabeln für Ihre Installationen unbedingt diese Standards, um die beste Lösung für Ihre Anforderungen zu finden.

Aufschlüsselung der verschiedenen Kabelkategorien

Cat1 ist Ein ungeschirmtes Twisted Pair-Telefonkabel (UTP), das häufig für Telefonsprachsysteme verwendet wird, für moderne Netzwerke jedoch ungeeignet ist.

Katze 2 Kabel wurde in den 1980er Jahren für die Sprach- und Datenkommunikation in IBM Token Ring-Netzwerken mit einer Datenübertragungsrate von 4 Mbit/s verwendet.

Katze 3 unterstützte Anfang der 1990er Jahre 10BaseT-Ethernet-Netzwerke und digitale Sprachkommunikation mit vier Twisted Pairs. Die Datenrate beträgt 10 Mbit/s, was für moderne Netzwerke als zu langsam gilt. 

Katze4 Kabel wurde für IBM Token Ring-Netzwerke verwendet und hatte eine Datenrate von 16 Mbit/s.

Cat 5-Kabel hat eine Datenrate von bis zu 100 Mbit/s und wird für Standardnetzwerke 10BaseT und 100BaseT (Fast Ethernet) verwendet. Es ist jetzt das minimal anerkannte Kabel für Datenvernetzung Anwendungen und kann Daten-, Video- und Telefonsignale bis zu 100 Meter (328 Fuß) verteilen. 

Katze 5e ist eine verbesserte Version des Cat5-Kabels. Es wird in laufenden Netzwerken verwendet und kann dank seiner verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Übersprechen Geschwindigkeiten von bis zu 1000 Mbit/s erreichen und Daten mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s übertragen. Kabel der Kategorie 5 haben bessere Rauschspezifikationen. Für Gigabit-Ethernet-Netzwerkkabel sollte Cat 5e oder ein besserer Kabeltyp verwendet werden.

Cat6-Kabel Standard für Gigabit-Ethernet und andere Netzwerkprotokolle. Es ist abwärtskompatibel mit den Kabelstandards der Kategorien 5/5e und 3 und eignet sich für 10BASE-T/100BASE-TX und 1000BASE-T/1000BASE-TX (Gigabit-Ethernet). Dieses Kabel bietet eine höhere Bandbreite und Datenübertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s über 100 m. Dank seiner verbesserten Abschirmung und höheren Bandbreite kann es jedoch auch Geschwindigkeiten von 10 Gbit/s über kürzere Entfernungen von bis zu 37 m (121 Fuß) erreichen. Es enthält einen physischen Separator namens „Spline“ und eine Folienabschirmung zur Reduzierung von Übersprechen und elektromagnetischen Störungen.

Cat6a-Kabel ist ein „erweitertes“ Kategorie 6-Kabel mit einer Bandbreite von bis zu 500 MHz.

Katze 7 wurde entwickelt, um 10 Gigabit Ethernet über 100 m Kupferkabel zu ermöglichen. Es ist abwärtskompatibel mit herkömmlichem Cat5- und Cat6-Ethernet, bietet strengere Spezifikationen für Übersprechen und Systemrauschen als Cat6 und umfasst eine Abschirmung für einzelne Adernpaare. Die Cat7-Spezifikation ist ein proprietärer Standard, der von einem Konsortium von Unternehmen entwickelt wurde und proprietäre GG45-Anschlüsse und eine robuste Abschirmung bietet.

Katze 7a ist eine Weiterentwicklung von Cat7 und ermöglicht Geschwindigkeiten von 40 Gigabit über 50 Meter und 100 Gbit/s bis zu 15 Meter. Diese Standards haben im Vergleich zu anderen Kategorien eine relativ kleine installierte Basis.

Katze 8  Kabel bieten die höchste Bandbreite und unterstützen eine maximale Datenrate von 40 Gbit/s bei einer Bandbreite von bis zu 2000 MHz. Sie nutzen Abschirmung, um Störungen zu minimieren und sind für Hochleistungsnetzwerke geeignet.

Sie werden häufig in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken für 4K/8K-Streaming und VR verwendet. Dieses Kabel hat eine Bandbreite von bis zu 2 GHz (2000 MHz) über 30 Meter und eine Datenrate von bis zu 40 Gbit/s. Seine Leiter sind in Folie eingewickelt, um Übersprechen zu vermeiden und praktisch höhere Datenraten zu ermöglichen.

Maximale Längen für verschiedene Ethernet-Kabelkategorien

Ethernet-Kabelkategorien haben unterschiedliche maximale Längen, die vom Kabeltyp und der Übertragungsrate abhängen. Die maximale Länge für jede Kategorie von Ethernet-Kabeln ist wie folgt:

• Cat5: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat5e: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat6: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat6a: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat7: 100 Meter (328 Fuß)
• Cat8: 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.

Auch für lange Kabelstrecken sind Glasfaserkabel eine Alternativlösung, da sie über eine höhere Bandbreitenkapazität verfügen und Daten ohne Signaldämpfung über größere Distanzen übertragen können.

Ethernet-Kabelanschlüsse, Pinbelegungen und Ethercon

Standard-Ethernet-Kabelanschlüsse

• RJ45: Der mit Twisted-Pair-Kabeln verwendete RJ45-Stecker verfügt über acht rechteckig angeordnete Pins und ist mit mehreren Ethernet-Standards kompatibel.

• MTRJ: Dies ist ein Anschluss für Glasfaser-Ethernet-Kabel, der Sender und Empfänger in einem einzigen Gerät vereint und Kunststoffferrulen für Multimode-Glasfaserverbindungen verwendet.
• LC: Dies ist ein Glasfaserstecker mit kleinem Formfaktor, der eine 1,25-mm-Ferrule zum Ausrichten der Glasfaserstränge verwendet und sowohl für Singlemode- als auch für Multimode-Verbindungen in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken verwendet wird.
• ST: Der ST-Stecker ist für Multimode-Glasfaser-Ethernet-Kabel vorgesehen und verwendet einen Bajonett-Kupplungsmechanismus, der häufig in älteren Glasfasernetzen verwendet wird.
• SC: Es handelt sich um einen Glasfaserstecker mit Push-Pull-Kupplungsmechanismus, der in Singlemode- und Multimode-Versionen erhältlich ist und häufig in Unternehmensnetzwerken und Rechenzentren verwendet wird.
• GBIC/SFP: Hierbei handelt es sich um Anschlüsse für Ethernet-Switches und -Router zur Herstellung der Konnektivität mit Glasfasernetzen. Dabei handelt es sich um Hot-Swap-fähige Module, die in einen Steckplatz am Gerät eingesteckt werden und sowohl in Singlemode- als auch in Multimode-Versionen verfügbar sind.
• USB: Ethernet-Adapter fügen Geräten ohne integrierten Anschluss Ethernet-Konnektivität hinzu und wandeln einen USB-Anschluss in einen Ethernet-Anschluss um. Sie sind in verschiedenen Geschwindigkeiten sowohl für Twisted-Pair- als auch für Glasfaserkabel verfügbar.

Ethercon-Anschlüsse

Ethercon-Steckverbinder sind eine Art robuster RJ45-Steckverbinder, der für professionelle Audio-, Video- und Beleuchtungsanwendungen entwickelt wurde. Sie sind für raue Umgebungen ausgelegt und bieten eine sichere und zuverlässige Verbindung. Ethercon-Steckverbinder sind in zwei Typen erhältlich:

• Ethercon Cat5-Anschlüsse, die mit Cat5-Ethernet-Kabeln kompatibel und für die Verwendung mit 10/100-MBit/s-Netzwerken konzipiert sind.
• Ethercon Cat6-Anschlüsse, sind für Cat6-Ethernet-Kabel geeignet und für den Einsatz mit Gigabit-Ethernet-Netzwerken konzipiert.

Beide Arten von Ethercon-Steckern verfügen über einen Verriegelungsmechanismus, der den Stecker sicher an Ort und Stelle hält und so ein versehentliches Trennen verhindert. Das Steckergehäuse besteht aus einem langlebigen und robusten Material wie Zinkdruckguss, das Schutz vor physischen Schäden bietet.

Ethercon-Anschlüsse werden häufig bei Live-Events, im Rundfunk und in anderen professionellen Audio-, Video- und Beleuchtungsanwendungen verwendet, bei denen eine sichere und zuverlässige Ethernet-Verbindung von entscheidender Bedeutung ist.

Sie können ein Patchpanel auch als zentralen Ort zum Anschließen und Trennen von Netzwerkkabeln verwenden. Dies vereinfacht das Kabelmanagement und verringert das Risiko von Kabelschäden oder -ausfällen.

Ein Patchpanel ist ein Hardwaregerät, das in Computernetzwerken verwendet wird und das Anschließen von Netzwerkkabeln an Netzwerk-Switches, Router oder andere Geräte ermöglicht. Das Patchpanel besteht normalerweise aus einem Metallrahmen mit einer Reihe von Anschlüssen, in die Netzwerkkabel eingesteckt und mit den entsprechenden Anschlüssen an Netzwerkgeräten verbunden werden können.

Pinbelegung des Ethernet-Kabels

Die Pinbelegung von Ethernet-Kabeln bezieht sich auf die Anordnung der Drähte und ihre Verbindung mit den Pins eines Ethernet-Anschlusses. Neben den Standard-Pinbelegungen gibt es auch spezielle Ethernet-Kabel-Pinbelegungen 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 normalerweise ein vieradriges Twisted Pair-Verdrahtungsschema, wobei jedes Adernpaar einen anderen Farbcode hat. Hier sind die Arten der Ethernet-Kabel-Pinbelegung:

• Durchgehende Pinbelegung: Dies ist die gängigste Ethernet-Kabel-Pinbelegung zum Verbinden von Netzwerkgeräten wie Computern, Switches und Routern. Bei einer durchgehenden Pinbelegung ist die Pin-Konfiguration an einem Ende des Kabels dieselbe wie am anderen.
• Crossover-Pinbelegung: Die Pinbelegung eines Ethernet-Kabels verbindet zwei ähnliche Geräte, z. B. zwei Computer oder zwei Switches, ohne dass ein Hub oder Switch erforderlich ist. Bei einer Crossover-Pinbelegung ist die Pinbelegung an einem Kabelende umgekehrt zur Pinbelegung am anderen Ende.

• T1/E1 Pinbelegung: Diese Ethernet-Kabel-Pinbelegung verbindet T1- und E1-Leitungen, digitale Übertragungsleitungen, die in der Telekommunikation verwendet werden. Die Pinbelegung für T1- und E1-Leitungen unterscheidet sich von der für Standard-Ethernet-Kabel verwendeten.
• Rollover-Pinbelegung: Auch als Konsolenkabel bekannt. Diese Ethernet-Kabelbelegung verbindet einen Computer oder ein Terminal mit dem Konsolenport eines Routers oder Switches. Bei einer Rollover-Belegung ist die Reihenfolge der Drähte an einem Ende am anderen Ende umgekehrt.
• Pinbelegung des USB-Ethernet-Adapters: Diese Ethernet-Kabel-Pinbelegung wird mit USB-Ethernet-Adaptern verwendet, die dazu dienen, Ethernet-Konnektivität zu Geräten hinzuzufügen, die keinen integrierten Ethernet-Anschluss haben, wie z. B. Laptops und Tablets. Die Pin-Konfiguration für USB-Ethernet-Adapter variiert je nach Adapter.

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

Das Standard-Ethernet-Kabel besteht normalerweise aus Twisted Pair-Kabeln der Kategorie 5 (Cat 5) oder Kategorie 6 (Cat 6) mit einer maximalen Länge von 100 Metern. Andere Arten von Ethernet-Kabeln, wie z. B. Glasfaser- und Koaxialkabel, haben jedoch andere Abmessungen und Pinbelegungen.

Schirmung und Typen von Ethernet-Kabeln

Bedeutung der Kabelschirmung

Bei der Kabelabschirmung handelt es sich um den Einsatz von Materialien und Techniken zum Schutz signalführender Leiter vor elektromagnetischen Störungen und Hochfrequenzstörungen. Sie verhindert Störungen, die zu Fehlern, Datenverlust und einer verringerten Leistung des lokalen Netzwerks führen können.

Abschirmungen können verschiedene Formen annehmen und werden häufig in Umgebungen mit Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwendet. Sie bilden außerdem eine Barriere zwischen Leitern und externen EMI/RFI-Quellen und verhindern, dass die Leiter als Antennen fungieren und unerwünschte Signale aufnehmen.

Leiterschirmung

Bei der Leiterabschirmung handelt es sich um eine Technik zum Schutz der signalführenden Leiter eines Kabels vor externen elektromagnetischen Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI). Die Abschirmung wird um jeden Leiter gelegt, um eine Barriere zu bilden, die das Eindringen von Störungen in das Kabel verhindert.

Die Leiterabschirmung ist ein wichtiger Aspekt des Kabeldesigns, da sie die signalführenden Leiter vor elektromagnetischen Störungen schützt und so eine zuverlässige Datenübertragung ermöglicht. Die Art der Abschirmung hängt von der jeweiligen Anwendung und dem zu erwartenden Störungsniveau ab.

Kabelschirmungstypen

Geflochtene Abschirmung: Ein geflochtener Schirm besteht aus einem Geflecht feiner Drähte, die um den Kabelkern gewebt sind. Der geflochtene Schirm bietet ein hohes Maß an Flexibilität und reduziert wirksam hochfrequente elektromagnetische Störungen (EMI).

Folienschirmung: Eine Folienabschirmung besteht aus einer dünnen Schicht Aluminium- oder Kupferfolie, die um den Kabelkern gewickelt ist. Eine Folienabschirmung reduziert effektiv sowohl hoch- als auch niederfrequente elektromagnetische Störungen, ist jedoch weniger flexibel als eine geflochtene Abschirmung.

Kombinationsabschirmung: Bei der Kombinationsabschirmung werden Geflecht- und Folienabschirmung in einem einzigen Kabel verwendet. Diese Art der Abschirmung bietet ein hohes Maß an Schutz gegen hoch- und niederfrequente elektromagnetische Störungen und wird häufig bei Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanwendungen verwendet.

Abschirmung von Koaxialkabeln: Koaxialkabel haben einen Innen- und einen Außenleiter, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind. Der Außenleiter dient als Abschirmung und schützt vor elektromagnetischen Störungen. Koaxialkabel werden häufig in Anwendungen wie Kabelfernsehen, Internet und Hochfrequenzkommunikation verwendet.

Abschirmung von Twisted Pair-Kabeln: Twisted Pair-Kabel haben zwei isolierte, miteinander verdrillte Drähte, um Übersprechen und elektromagnetische Störungen zu reduzieren. Shielded Twisted Pair-Kabel (STP) haben eine zusätzliche Abschirmschicht, normalerweise eine Folien- oder Geflechtabschirmung, um zusätzlichen Schutz gegen elektromagnetische Störungen zu bieten.

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

Schilde servieren: Die Abschirmungen bestehen aus einer Reihe von verdrillten Innendrähten um die Leiter. Diese Art der Abschirmung 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 Standardverdrahtungsschemata für Ethernet-Patchkabel. Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die Reihenfolge der farbigen Drähte im Stecker. Die grünen und orangefarbenen Paare wechseln zwischen den beiden Standards ihre Positionen, aber beide können in den meisten Anwendungen verwendet werden. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb ist es wichtig, an beiden Enden eines Kabels denselben Verdrahtungsstandard zu verwenden.

Welche Abschirmungsarten werden in Ethernet-Kabeln hauptsächlich verwendet?

Ethernet-Kabel können abgeschirmt sein, um elektromagnetische Störungen (EMI) zu reduzieren. Ungeschirmte Twisted Pair-Kabel (UTP) haben keine Abschirmung und verlassen sich ausschließlich auf die Verdrillung der Adernpaare, um Übersprechen zu vermeiden. Geschirmte Twisted Pair-Kabel (STP) haben eine zusätzliche Abschirmschicht um die einzelnen Paare oder das gesamte Kabel und bieten so zusätzlichen Schutz gegen elektromagnetische Störungen.

Welchen Einfluss haben Ethernet-Signalspannungspegel auf die Kabelleistung?

Die Signalspannungspegel von Ethernet beeinflussen das Signal-Rausch-Verhältnis und die Gesamtleistung des Kabels. Höhere Spannungspegel können dazu beitragen, die Auswirkungen von Rauschen und Störungen zu minimieren, was zu einer besseren Datenübertragungsqualität führt. Die meisten Ethernet-Geräte verwenden differenzielle Signale, die Gleichtaktrauschen unterdrücken und die Gesamtleistung des Verkabelungssystems verbessern.

Was sind die Best Practices für die Installation von Netzwerkkabeln?

Um eine erfolgreiche Installation der Netzwerkverkabelung sicherzustellen, sind mehrere bewährte Vorgehensweisen erforderlich:

• Planen Sie Ihr Layout und berücksichtigen Sie dabei Kabellängen, Strombedarf und zukünftige Erweiterungen.
• Verwenden Sie für Ihren spezifischen Anwendungsbereich den passenden Kabeltyp und die passende Leistungskategorie.
• Befolgen Sie bei Ihrer Installation konsequent den Verdrahtungsstandard T568A oder T568B.
• Installieren Sie geeignete Kabelmanagementsysteme wie Kabelwannen oder -gestelle, um die Kabel geordnet und geschützt aufzubewahren.
• Testen und kennzeichnen Sie jede Verbindung, um die Fehlerbehebung und Wartung zu vereinfachen.
• Vermeiden Sie es, Ethernet-Kabel in der Nähe von Quellen elektrischer Störungen zu verlegen, wie etwa elektrischen Leitungen oder Sprinklerrohren.