Die Ethernet-Verkabelung ist ein wesentlicher Bestandteil Ihres lokalen Netzwerks (LAN) und spielt eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung einer nahtlosen Datenübertragung. Als Nutzer sind Sie vielleicht schon mit dem Hauptzweck vertraut, der darin besteht, Geräte wie Computer, Router und Switches zu verbinden, um Kommunikation und Datenaustausch zu ermöglichen. In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Arten von Ethernet-Kabeln und die entsprechenden Standards besprechen, damit Sie besser informiert sind, wenn Sie die richtige Wahl für Ihre Netzwerkanforderungen treffen.

Alles, was Sie über Ethernet-Kabel wissen sollten

Verschiedene Arten von Kabeln

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

• Twisted Pair: Die gängigste Art von Ethernet-Kabeln, Twisted-Pair-Kabel, gibt es in zwei Varianten: geschirmt (STP) und ungeschirmt (UTP). Twisted-Pair-Kabel bestehen aus mehreren Paaren von Kupferdrähten, die miteinander verdrillt sind, um das Übersprechen zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
• Kupfer: Kupfer ist das am häufigsten verwendete Material in der Ethernet-Verkabelung und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Erschwinglichkeit, Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Kupferkabel unterstützen verschiedene Ethernet-Standards, wie z. B. die weit verbreiteten Cat 5e, Cat 6 und Cat 6a.

Begriffe bei Ethernet-Kabeln

• Bandbreite: Gemessen in MHz, bestimmt die Bandbreite den Frequenzbereich, den das Kabel verarbeiten kann.
• Datenübertragungsrate: Sie wird in Gbit/s gemessen und bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der Daten über das Kabel übertragen werden können.
• Abschirmung und Isolierung: Hochwertige Kabel haben in der Regel eine bessere Abschirmung zum Schutz vor Störungen und Signalverschlechterung.
• Abwärtskompatibilität: Die meisten Ethernet-Kabel sind abwärtskompatibel, so dass ältere Geräte an eine neuere Infrastruktur angeschlossen werden können.

Interferenzen und Übersprechen

Störungen durch andere elektronische Geräte können eine schlechte Netzleistung und eine Verschlechterung des Signals verursachen. Zu den Arten von Störungen gehören das Übersprechen von Fremdgeräten (AXT), elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI). Hochwertige Ethernet-Kabel haben oft eine bessere Abschirmung, um die Auswirkungen von Störungen zu verringern.

Ethernet-Normen von IEEE und TIA

Die Normenreihe IEEE 802.3 definiert verschiedene Aspekte der Ethernet-Vernetzung, darunter Datenraten, Rahmenformate und Spezifikationen für die physikalische Schicht. Die Telecommunications Industry Association (TIA) verfügt ebenfalls über Normen, wie z. B. die ANSI/TIA-568, die strukturierte Verkabelungssysteme für gewerbliche Gebäude abdeckt.

Ethernet-Verkabelungsstandards

Ethernet-Verkabelungsnormen sind wichtig, um sicherzustellen, dass Netzwerkgeräte effektiv und effizient kommunizieren können. Die Internationale Organisation für Normung (ISO) und die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) pflegen gemeinsam die Norm ISO/IEC 11801, in der die Spezifikationen für verschiedene Ethernet-Kabelkategorien festgelegt sind. 

Ethernet-Kabel werden auf der Grundlage verschiedener technischer Spezifikationen in nummerierte Kategorien ("cat") eingeteilt. Manchmal werden diese Kategorien durch zusätzliche Prüfnormen aktualisiert, z. B. 5e oder 6a. Diese Kategorien helfen uns, schnell den geeigneten Kabeltyp für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen.

Hier sind einige der gängigsten Normen

Diese Normen gewährleisten die Kompatibilität und das ordnungsgemäße Funktionieren der verschiedenen Netzwerkkomponenten. Achten Sie also bei der Auswahl von Ethernet-Kabeln für Ihre Installationen auf diese Normen, um die beste Lösung für Ihre Anforderungen zu finden.

Aufschlüsselung der verschiedenen Kabelkategorien

Kat1 ist ein ungeschirmtes Twisted-Pair-Telefonkabel (UTP), das üblicherweise für Telefonsysteme verwendet wird, aber für moderne Netzwerke ungeeignet ist.

Kat2 Kabel wurde in den 1980er Jahren für die Sprach- und Datenkommunikation in IBM Token-Ring-Netzen mit einer Datenübertragungsrate von 4 Mbit/s verwendet.

Kat. 3 unterstützte in den frühen 1990er Jahren 10BaseT-Ethernet-Netzwerke und digitale Sprachkommunikation mit vier verdrillten Paaren. Es hat eine Datenrate von 10 Mbit/s, die für moderne Netzwerke als zu langsam gilt. 

Kat4 Kabel wurde für IBM Token Ring Netzwerke verwendet und hatte eine Datenrate von 16 Mbps.

Kat. 5 Kabel hat eine Datenrate von bis zu 100 Mbit/s und wird für standardmäßige 10BaseT- und 100BaseT-Netzwerke (Fast Ethernet) verwendet. Es ist heute das anerkannte Mindestkabel für Datenvernetzung Anwendungen und kann Daten-, Video- und Telefonsignale bis zu 100 Meter weit verteilen. 

Kat. 5e ist eine verbesserte Version des Cat5-Kabels. Es wird in Netzwerken verwendet und kann dank seiner verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Übersprechen eine Geschwindigkeit von bis zu 1000 Mbps erreichen und Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Mbps übertragen. Das Kabel der Kategorie 5 hat bessere Rauschspezifikationen. Für Gigabit-Ethernet-Netzwerkverkabelung 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 Kategorie 5/5e und der Kategorie 3 und eignet sich für 10BASE-T/100BASE-TX und 1000BASE-T/1000BASE-TX (Gigabit Ethernet). Dieses Kabel bietet eine größere Bandbreite und Datenübertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s über 100 m. Dank seiner verbesserten Abschirmung und höheren Bandbreite kann es jedoch auch bei kürzeren Entfernungen von bis zu 37 m (121 ft.) 10 Gbit/s erreichen. Es verfügt über eine physikalische Trennung, die Spline" genannt wird, und eine Folienabschirmung, um Nebensprechen und elektromagnetische Störungen zu reduzieren.

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

Kat7 wurde entwickelt, um 10-Gigabit-Ethernet über 100 m Kupferverkabelung zu ermöglichen. Es ist rückwärtskompatibel mit herkömmlichem Cat5- und Cat6-Ethernet, bietet strengere Spezifikationen für Nebensprechen 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 über proprietäre GG45-Stecker und eine robuste Abschirmung verfügt.

Kat7a ist eine Weiterentwicklung von Cat7 und ermöglicht 40 Gigabit-Geschwindigkeiten über 50 Meter und 100 Gbit/s bis zu 15 Meter. Diese Standards haben im Vergleich zu anderen Kategorien eine relativ kleine installierte Basis.

Kat8  Kabel verfügen über die höchste Bandbreite, die eine maximale Datenrate von 40 Gbps mit einer Bandbreite von bis zu 2000 MHz unterstützt. Sie verwenden eine Abschirmung, um Störungen zu minimieren, und sind für Hochleistungsnetzwerke geeignet.

Sie werden häufig in Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken für 4K/8K-Streaming und VR eingesetzt. Dieses Kabel hat 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 umwickelt, um Übersprechen zu vermeiden und höhere Datenraten praktisch zu ermöglichen.

Maximale Längen für verschiedene Ethernet-Kabelkategorien

Ethernet-Kabelkategorien haben unterschiedliche Maximallängen, die durch den Kabeltyp und die Übertragungsrate bestimmt werden. 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.

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

Ethernet-Kabelsteckverbinder, Pinbelegung und Ethercon

Standard-Ethernet-Kabelanschlüsse

• RJ45: Der RJ45-Stecker, der bei Twisted-Pair-Kabeln verwendet wird, hat acht rechteckig angeordnete Stifte und ist mit mehreren Ethernet-Standards kompatibel.

• MTRJ: Dies ist ein Steckverbinder für Glasfaser-Ethernet-Kabel, der Sender und Empfänger in einem einzigen Gerät vereint und eine Kunststoff-Ferrule 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 Datenzentren und Unternehmensnetzwerken eingesetzt wird.
• ST: Der ST-Stecker ist für Multimode-Glasfaser-Ethernet-Kabel gedacht und verwendet einen bajonettartigen Kupplungsmechanismus, der in älteren Glasfasernetzen üblich ist.
• SC: Es handelt sich um einen Glasfaserstecker mit Push-Pull-Kupplungsmechanismus, der in Singlemode- und Multimode-Versionen erhältlich ist und üblicherweise in Unternehmensnetzwerken und Datenzentren eingesetzt wird.
• GBIC/SFP: Es handelt sich um Steckverbinder für Ethernet-Switches und -Router für den Anschluss an Glasfasernetze, Hot-Swap-Module, die in einen Steckplatz am Gerät eingesteckt werden und sowohl als Singlemode- als auch als Multimode-Version erhältlich sind.
• USB: Ethernet-Adapter fügen Geräten ohne integrierten Anschluss eine Ethernet-Verbindung hinzu und wandeln einen USB-Anschluss in einen Ethernet-Anschluss um. Sie sind in verschiedenen Geschwindigkeiten für Twisted-Pair- und Glasfaserkabel erhältlich.

Ethercon-Anschlüsse

Ethercon-Steckverbinder sind eine Art robuster RJ45-Steckverbinder für professionelle Audio-, Video- und Beleuchtungsanwendungen. Sie sind so konzipiert, dass sie rauen Umgebungen standhalten und eine sichere und zuverlässige Verbindung bieten. Ethercon-Steckverbinder sind in zwei Ausführungen erhältlich:

• Ethercon Cat5-Steckverbinder, die mit Cat5-Ethernet-Kabeln kompatibel sind und für die Verwendung mit 10/100-Mbps-Netzwerken konzipiert wurden.
• Ethercon Cat6 Steckverbinder, sind für Cat6-Ethernet-Kabel geeignet und für den Einsatz in Gigabit-Ethernet-Netzwerken konzipiert.

Beide Arten von Ethercon-Steckverbindern verfügen über einen Verriegelungsmechanismus, der den Steckverbinder sicher verriegelt und ein versehentliches Trennen verhindert. Das Gehäuse des Steckers besteht aus einem langlebigen und robusten Material, wie z. B. Zinkdruckguss, das Schutz vor physischer Beschädigung bietet.

Ethercon-Steckverbinder werden häufig bei Live-Veranstaltungen, im Rundfunk und bei anderen professionellen Audio-, Video- und Beleuchtungsanwendungen eingesetzt, bei denen eine sichere und zuverlässige Ethernet-Verbindung entscheidend ist.

Sie können ein Patchpanel auch als zentralen Ort für das Anschließen und Trennen von Netzwerkkabeln verwenden, was die Kabelverwaltung vereinfacht und das Risiko von Kabelbeschädigungen oder -ausfällen verringert.

Ein Patchpanel ist ein Hardware-Gerät, das in Computernetzwerken verwendet wird und den Abschluss und Anschluss von Netzwerkkabeln an Netzwerk-Switches, Router oder andere Geräte ermöglicht. Das Patchpanel besteht in der Regel aus einem Metallrahmen, der eine Reihe von Anschlüssen enthält, in die Netzwerkkabel eingesteckt und mit den entsprechenden Anschlüssen der Netzwerkgeräte verbunden werden können.

Belegung des Ethernet-Kabels

Die Pinbelegung von Ethernet-Kabeln bezieht sich auf die Anordnung der Drähte und ihre Verbindung mit den Stiften eines Ethernet-Steckers. Neben den Standard-Pinouts gibt es auch spezielle Ethernet-Kabel-Pinouts, die für bestimmte Anwendungen verwendet werden, z. B. Power over Ethernet (PoE) und Ethernet-Crossover-Kabel.

PoE-Pinouts ermöglichen die Übertragung von Strom über das Ethernet-Kabel, während Crossover-Pinouts 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 übertragen und empfangen werden. Ethernet-Kabel verwenden in der Regel ein vierpaariges Twisted-Pair-Verdrahtungsschema, wobei jedes Adernpaar einen anderen Farbcode hat. Hier sind die Arten von Ethernet-Kabelbelegungen:

• Straight-Through Pinout: Dies ist die gängigste Pinbelegung für Ethernet-Kabel zum Anschluss von Netzwerkgeräten wie Computern, Switches und Routern. Bei einer Straight-Through-Pinbelegung ist die Pin-Konfiguration an einem Ende des Kabels die gleiche wie am anderen Ende.
• Frequenzweiche Pinout: Die Pinbelegung eines Ethernet-Kabels verbindet zwei ähnliche Geräte, z. B. zwei Computer oder zwei Switches, ohne dass ein Hub oder ein Switch erforderlich ist. Bei einer Crossover-Pinbelegung ist die Pin-Konfiguration an einem Kabelende mit der Pin-Konfiguration am anderen Ende vertauscht.

• T1/E1 Pinbelegung: Diese Ethernet-Kabelbelegung 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 Pinout: Dieses auch als Konsolenkabel bekannte Ethernet-Kabel verbindet einen Computer oder ein Terminal mit dem Konsolenanschluss eines Routers oder Switches. Bei einer Roll-Over-Belegung wird die Reihenfolge der Drähte an einem Ende am anderen Ende vertauscht.
• USB-Ethernet-Adapter Pinbelegung: Diese Pinbelegung des Ethernet-Kabels wird bei USB-Ethernet-Adaptern verwendet, mit denen Geräte ohne integrierten Ethernet-Anschluss, wie z. B. Laptops und Tablets, mit einer Ethernet-Verbindung ausgestattet werden können. Die Pin-Konfiguration für USB-Ethernet-Adapter variiert je nach dem spezifischen Adapter.

Die Eigenschaften von Ethernet-Kabeln hängen von der Art des verwendeten Steckers ab. Der gebräuchlichste Stecker eines Ethernet-Kabels ist der RJ45-Stecker, der acht Stifte hat.

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

Ethernet-Kabelabschirmung und Typen

Bedeutung der Kabelabschirmung

Unter Kabelabschirmung versteht man die Verwendung von Materialien und Techniken zum Schutz von signalführenden Leitern vor elektromagnetischen und hochfrequenten Störungen, die zu Fehlern, Datenverlusten und Leistungseinbußen in lokalen Netzwerken führen können.

Die Abschirmung kann verschiedene Formen annehmen und wird üblicherweise in Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsumgebungen verwendet. Sie stellt auch eine Barriere zwischen Leitern und externen EMI/RFI-Quellen dar und verhindert, dass die Leiter als Antennen wirken und unerwünschte Signale auffangen.

Abschirmung des Leiters

Die Abschirmung von Leitern ist eine Technik, die dazu dient, die signalführenden Leiter eines Kabels vor externen elektromagnetischen Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) zu schützen.

Die Abschirmung der Leiter ist ein wichtiger Aspekt der Kabelkonstruktion, da sie die signalführenden Leiter vor elektromagnetischen Störungen schützt und so eine zuverlässige Datenübertragung gewährleistet. Die Art der Abschirmung hängt von der jeweiligen Anwendung und dem erwarteten Störungsgrad ab.

Arten der Kabelabschirmung

Geflechtabschirmung: Ein Geflechtschirm besteht aus einem Geflecht feiner Drähte, die um den Kabelkern geflochten sind. Das Schirmgeflecht bietet ein hohes Maß an Flexibilität und reduziert wirksam hochfrequente elektromagnetische Störungen (EMI).

Folie Abschirmung: Eine Folienabschirmung besteht aus einer dünnen Schicht Aluminium- oder Kupferfolie, die um den Kabelkern gewickelt ist. Die Folienabschirmung reduziert wirksam sowohl hoch- als auch niederfrequente EMI, ist aber weniger flexibel als eine Geflechtabschirmung.

Kombinierte Abschirmung: Bei der kombinierten Abschirmung werden Geflecht- und Folienabschirmung in einem einzigen Kabel verwendet. Diese Art der Abschirmung bietet ein hohes Maß an Schutz gegen hoch- und niederfrequente EMI und wird üblicherweise bei Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsanwendungen eingesetzt.

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: Bei Twisted-Pair-Kabeln sind zwei isolierte Drähte miteinander verdrillt, um Nebensprechen und EMI zu reduzieren. Abgeschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) haben eine zusätzliche Abschirmungsschicht, in der Regel eine Folie oder ein Geflecht, um zusätzlichen Schutz gegen EMI zu bieten.

Spiralförmige Schilde: Die Spiralabschirmung besteht aus einer spiralförmigen Umwicklung eines dünnen Drahtes um die Innenleiter. Diese Art der Abschirmung bietet eine gute Abdeckung bei hohen Frequenzen und ist relativ flexibel.

Schilde servieren: Serve-Abschirmungen bestehen aus einer Reihe von verdrillten internen Drähten um die Leiter. Diese Art der Abschirmung bietet eine gute Abdeckung bei hohen Frequenzen und ist zudem relativ flexibel.

Häufig gestellte Fragen

Wie unterscheiden sich die Verdrahtungsnormen T568A und T568B?

T568A und T568B sind beides Standard-Verkabelungsschemata für Ethernet-Patchkabel. Der Hauptunterschied zwischen ihnen ist die Reihenfolge der farbigen Adern im Stecker. Die grünen und orangefarbenen Adernpaare wechseln die Position zwischen den beiden Standards, aber beide können in den meisten Anwendungen verwendet werden. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb ist es wichtig, dass an beiden Enden eines Kabels derselbe Verdrahtungsstandard verwendet wird.

Welche Arten der Abschirmung 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 verhindern. Geschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) verfügen über eine zusätzliche Abschirmungsschicht um die einzelnen Paare oder das gesamte Kabel, die einen weiteren Schutz gegen elektromagnetische Störungen bietet.

Wie wirken sich die Spannungspegel der Ethernet-Signale auf die Leistung der Kabel aus?

Die Höhe der Ethernet-Signalspannung beeinflusst 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 eine Differenzialsignalisierung, die zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen beiträgt und die Gesamtleistung des Verkabelungssystems erhöht.

Was sind die besten Praktiken für die Installation von Netzwerkkabeln?

Um eine erfolgreiche Netzwerkverkabelung zu gewährleisten, sind mehrere bewährte Verfahren erforderlich:

• Planen Sie Ihr Layout unter Berücksichtigung von Kabellängen, Stromanforderungen und zukünftigen Erweiterungen.
• Verwenden Sie den passenden Kabeltyp und die passende Leistungskategorie für Ihre spezielle Anwendung.
• Halten Sie sich bei Ihrer Installation konsequent an den Verdrahtungsstandard T568A oder T568B.
• Installieren Sie geeignete Kabelmanagementsysteme, wie z. B. Kabelkanäle oder Racks, um die Kabel zu organisieren und zu schützen.
• Testen und kennzeichnen Sie jede Verbindung, um die Fehlersuche und Wartung zu vereinfachen.
• Vermeiden Sie die Verlegung von Ethernet-Kabeln in der Nähe von elektrischen Störquellen, wie z. B. Stromleitungen oder Sprinklerrohren.