Datenverbindung mit Kabel

Da das Funknetz in der heutigen Zeit eine große Rolle spielt, stellt sich die Frage, ob es noch notwendig ist ein kabelgebundenes Netzwerk aufzubauen.
In vielen Firmen findet man bereits durch die mobilen Geräte wie Smartphone, Tablets und Laptops ein regelrechtes Gemisch von verbunden Endgeräten. Dabei spielen hier viele Vor.- und Nachteile eine wesentliche Rolle.

Im Folgenden ein kleiner Überblick über die Vor.- u. Nachteile der jeweiligen Netzwerkverbindungen.

Kabelgebundenes Netzwerk

Vorteil

• Datensicherheit.
• Schnellere Datenübermittlung

Nachteil

• Zusätzliches Baumaterial wie Kabelkanäle, Fußleisten, Kabelbinder und andere Kabelbefestigungen sind unter Umständen nötig, wenn die Datenübertragung nicht per Powerline ins Stromnetz verlegt wird.
• Schnellere Datenübermittlung
• Je nach Kabeltypen wie Kupferkabel sind durch elektromagnetische Felder störanfällig
• Zeitlich aufwendige Verlegearbeiten.
• Erhöhte Sicherheitsgefahr durch Stolperfallen.
• Zusätzliche Switches müssen für die Verteilung angeschafft werden.

Funknetz WLAN

Vorteil

• Kein Kabelsalat.
• Keine Stolperfallen durch verlegte Kabel.
• Flexibler Arbeitsplatz
• Einfache Installation.

Nachteil

• Datensicherheit, zusätzliche Verschlüsselungstechniken sind nötig.
• Langsame Datenübertragung.
• Ein oder mehrere Signalverstärker wie Access-Points.
• Einfache Installation.
• Funkstörungen durch elektromagnetische Felder.
• Zusätzliche Strahlenfelder.
• Weniger Reichweite durch Betonwände und sonstigen Metall-Konstruktionen.

Das Koaxialkabel

Thicknet & Thinnet

Von diesem Koaxialkabel gab es zwei Ausfertigungen, die man anhand der Kabeldicke unterscheiden konnte.
Das dickere Kabel trug die Bezeichnung Thicknet und hatte eine bessere Abschirmung, als sein schlankerer Bruder, der die Bezeichnung Thinnet trug. Da es für diese Verbindung nur T-Stücke und Klemmen gab und auch kein zusätzliches Gerät wie HUB oder SWITCH, hatte man die Computer in eine Busstruktur miteinander verbunden. Dies war die weitverbreitetste Grundstruktur auf die man immer wieder weitere Standards aufgebaut hatte.

Netzwerkbezeichnungen mit Koaxialkabel

Die Bezeichnungen der jeweiligen Netzwerkbezeichnungen ergeben sich aus:
[Datenrate Übertragungstechnik] - [Länge oder des Kabeltyps].

10Base-2 (Basisübertragung)
IEEE-Norm: 802.3, Clause 10
Koaxialkabel Thinnet (Cheapernet RG58)
Übertragungsgeschwindigkeit: 10MBit/s
Max. Länge (m): 185 Phys. Struktur: Bus-Topologie
(Keine zentrale Komponenten wie HUB oder SWITCH)

10Base-5 (Basisübertragung)
IEEE-Norm: 802.3, Clause 8
Koaxialkabel Thicknet (Yellow Cable RG8)
Übertragungsgeschwindigkeit: 10MBit/s
Max. Länge (m): 500
Phys. Struktur: Bus-Topologie
(Keine zentrale Komponenten wie HUB oder SWITCH)

Vorteile gegenüber eines Twisted-Pair-Kabel

• Die Ströme im Kabel erzeugen keine magnetischen Störfelder
• Keine Fehlerspannungen durch Influenz

Das Twisted-Pair-Kabel

Im Gegensatz zu einem Koaxialkabel besteht dieses Kabel aus 8 Kabeln die zu je einem Paar zusammen gedrillt sind. Deshalb erhält auch das Kabel die Bezeichnung Twisted-Pair (gedrillt). Der Datendurchfluss von max. 100m ist weit weniger als bei Koaxialkabel. Am Ende des Kabels wird noch ein weiterverarbeitendes Signal empfangen, was durch zusätzliche Signalverstärker verstärkt werden kann, um weitere Entfernungen zu erreichen. Durch zusätzliche elektromagnetische Störquellen, kann die Dämpfung des TP-Kabel stark beeinflusst werden.

Vorteile

• Die Kunstofffolie verhindert eine statische Aufladung im Kabel
• Drahtgeflecht schirmt niederfrequente Felder ab
• Reduzierung des Übersprechens zwischen benachbarten Adernpaare
• Verminderung von störenden Einflüssen wie äußere magnetische Wechselfeldern

Arten von TP-Kabeln

1. Ein einfaches Kabel ohne Abschirmung U/UTP (Unscreened/Unshield Twisted Pair).
2. Ein Kabel mit einer einfachen Abschirmung, mit der Bezeichnung  S/UTP-Kabel (Screened/Unshield Twisted Pair).
3. Ein doppelt abgeschirmtes Netzwerkkabel S/STP-Kabel (Screened/Shield Twisted Pair) oder S/FTP (Screened/Foiled Twisted Pair).
   Um die Kabel besser zu Unterscheiden befindet sich meistens auf der Ummantelung eine Bezeichnung.

Kabel-Kategorien (CAT)

CAT1
Analoge Sprachgeräte, Fax, Modem, 100kHz;

CAT2
Für ISDN, 1MHz;

CAT3
Für 10Base-T, 100Base-T4, ISDN, analog. Telefon, 16MHz;

CAT4
Nicht in Europa erhältlich (USA) 16MBit Token Ring, 20MHz;

CAT5 UTP (Unshield Twisted Pair)
Für 100Base-TX, 1000Base-T, 100MHz, bis 100m;

CAT5e UTP (Unshield Twisted Pair)
Für 100Base-TX, 1000Base-T, 100MHz, bis 100m;
Baugleich mit CAT5. Verbessertes CAT5 u. verbesserte Prüfnorm.

CAT6 UTP (Unshield Twisted Pair)
Für 10GBase-T, 250MHz, bis 100m;

CAT6a STP (Shield Twisted Pair)
Für 10GBase-T, 500MHz, bis 100m;

CAT7 STP (Shield Twisted Pair)
Für 10GBase-T, 600MHz, bis 100m;

CAT7a STP (Shield Twisted Pair)
10GBase-T, 40GBase-T, (1000MHz), bis 100m;

CAT7 S/FTP (Screened/Foiled Twisted Pair)
1000Base-TX (über das gleiche Kabel),
10GBASE-T, 600MHz, bis 100m;
Vier Adernpaare sind einzeln abgeschirmt.

CAT7a S/FTP (Screened/Foiled Twisted Pair)
1000Base-TX (über das gleiche Kabel),
10GBASE-T, 1000MHz, bis 100m;
Vier Adernpaare sind einzeln abgeschirmt.

CAT8  S/FTP (Screened/Foiled Twisted Pair)
40GBASE-T, 1600 MHz bis 2000MHz,
PoE (Power of Ethernet)
Vier symmetrische Adernpaare sind einzeln abgeschirmt.

Netzwerkbezeichnungen mit Twisted Pair Kabel

Die Bezeichnungen der jeweiligen Netzwerkbezeichnungen ergeben sich aus:
[Datenrate Übertragungstechnik] - [Länge oder des Kabeltyps].

10Base-T (Ethernet)
IEEE-Norm: 802.3 Clause 18
Kabel-CAT: 3-7
Übertragungsgeschwindigkeit: 10MBit/s
Max. Länge (m): 100
Phys. Struktur: Sternnetz-Topologie

100Base-TX (Fast Ethernet)
IEEE-Norm: 802.3 Clause 25
Übertragungsgeschwindigkeit: 100MBit/s
Kabel-CAT: 5-7
Max. Länge (m): 100
Phys. Struktur: Sternnetz-Topologie

1000Base-T (GigaBit Ethernet)
IEEE-Norm: 802.3 Clause 40
Kabel-CAT: 5-7
Übertragungsgeschwindigkeit: 1.000MBit/s
Max. Länge (m): 100
Phys. Struktur: Sternnetz-Topologie

10GBase-T (10GigaBit Ethernet)
IEEE-Norm: 802.3 Clause 55
Kabel-CAT: 7
Übertragungsgeschwindigkeit: 10.000MBit/s
Max. Länge (m): 100
Phys. Struktur: Sternnetz-Topologie

Werden Netzwerke mit TP-Kabel umgesetzt, kommt auch der Steckertyp RJ45 in Computernetzwerken (UAE) zum Einsatz. Die Verbindung des Netzwerks wird so aufgebaut, dass sich z.B. zentral ein Switch oder HUB befindet. Dieses Netzwerk wird in der Fachsprache Sternnetz genannt.

Nicht selten trifft man in der Praxis auf diese Art von Netzwerk. Deshalb ist man hier bei Erweiterungsarbeiten mit der Kabelkategorie ab CAT5 gut bedient. Bei einer kompletten Planung und Umsetzung sollte man dann tiefer in die Tasche greifen und mit CAT7 beginnen. Diese Kabelqualität ist besser geschirmt und daher weniger störanfällig. Ebenso ist der Datendurchsatz um vielfaches höher als bei vorherigen Kabel-Kategorien.

Farbliche Anordnung

Verbindet man die gleichfarbig gekennzeichneten Adern mit folgenden Standards:

Standard 568 A mit Standard 568 B:
Hiermit kannst Du Dir ein "Crossover-Cable" bauen, dass für eine "Point to Point - Verbindung" geeignet ist. (Nicht geeignet zwischen Router und PC)

Standard 568 B mit Standard 568 B:
Hiermit erhält man ein Netzwerkkabel, dass Du z.B. zwischen einen Router/Switch, PC/Switch oder PC/Router verwenden kannst.

Standard 568 A mit Standard 568 A:
Hiermit erhält man das selbe Kabel wie bei einer Standard.- B-B.
Das ist auch die weitverbreiteste Farbvorlage, wenn man ein Netzwerkkabel selber bauen möchte.

Der Lichtwellenleiter (LWL)

Ganz anders als bei Kupferkabel wird die Datenübermittlung über Lichtwellenleiter (Lwl), auch Glasfaserkabel genannt, übertragen. Während bei einem Kupferkabel die Datenübermittlung durch elektrische Impulse erfolgt, werden bei einem Lichtwellenleiterkabel die Daten über Lichtimpulse gesendet.

Man kann sich ein Lichtwellenleiterkabel auf eine einfache Weise wie folgt vorstellen. Hätte man ein dünnes flexibles auf der Innenseite verspiegeltes Röhrchen um etliche Kurven verlegt, kann man das Licht am Ende des Röhrchen erkennen, wenn ein Lichtstrahl am Anfang des Röhrchen eindringt.

Das Kabel ist aber kein hohles verspiegeltes Röhrchen, sondern besteht in der Mitte des Kerns aus Kunstoff-, Glas-, oder Quarzfasern. Zum Schutz gegen mechanische Beschädigungen dient eine äußere Isolierschicht. Das Lichtsignal wird von einer speziellen Leuchtdiode oder sogar von einem Laser ausgeführt. Die Signale werden in das LWL-Kabel eingespeist und am Ende des Kabels werden die Lichtsignale wieder in elektronische Signale umgewandelt.

Unterschieden wird zwischen zwei Arten von LWL / Glasfaserkabel: SingleMode und dem MultiMode.

Gegeüberstellung eines herkömmlichen Kupferkabel

Vorteil allgemein

• Dünner und leichter
• Hohe Datenverbindung
• Bessere Abhörsicherheit
• Nicht anfällig durch elektrische Störquellen
• Hohe Reichweite.
• Die Ströme im Kabel erzeugen keine magnetischen Störfelder
• Können auch neben andere Verlegekabel verlegt werden

Nachteil allgemein

• Lichtleiterkabel sind teurer als herkömmliche TP-Kabel
• Besondere Kenntnisse für die Montage von Stecker
• Empfindlicher als Kupferkabel gegenüber mechanischer Beanspruchung
• Je nach Kabeltyp müssen Biegeradien zw. 100mm - 200mm strikt eingehalten werden

SingleMode

Mit einem SingleMode-Kabel kann eine viel höhrere Reichweite mit einer hohen Geschwindigkeit (bis 10GBit) überbrückt werden als mit einem MultiMode-Kabel. Kaum Datenverluste über eine weite Entfernung, da nur eine einzige Mode (Lichtstrahl) übertragen wird. SingelMode-Kabel werden überwiegend im primären Verkabelungsbereich (Gebäude zu Gebäude) verwendet.

Kern

• Transportiert das Licht
• Material: Quarzglas
• ∅:  9 - 10 µm 

Glasfasermantel

• Licht wird im Kern reflektiert
• ∅: 100 - 125 µm

Schutzmantel

• Zum Schutz vor mech. Einwirkungen
• ∅: 250 µm

MultiMode

MultiMode-Kabel werden eher für kurze Verbindungsstrecken verbaut. Je länger die Strecke, desto schwächer wird auch die Übertragungsgeschwindigkeit bzw. die Datenqualität. Mehrere Mode (Lichtstrahl) können übertragen werden.

Kern

• Transportiert das Licht
• Material: Quarzglas
• ∅: 50 - 62,5 µm 

Glasfasermantel

• Licht wird im Kern reflektiert
• ∅: 125 µm

Schutzmantel

• Zum Schutz vor mech. Einwirkungen
• ∅: 250 µm

Standard von optischen Netzwerken

Die Bezeichnungen der jeweiligen Netzwerkbezeichnungen ergeben sich aus:
[Datenrate Übertragungstechnik] - [Länge oder des Kabeltyps].

10Base-FL
IEEE-Norm: 802.3 Clause 18
Licht u. Wellenlänge: LED - 850nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 10MBit/s
Max. Länge (m): 2000

100Base-FX
IEEE-Norm: 802.3 Clause 26
Licht u. Wellenlänge: LED - 1310nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 100MBit/s
Max. Länge (m): 400 - 2000

100Base-SX
IEEE-Norm: 802.3 Clause 38
Licht u. Wellenlänge: LED - 850nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 100MBit/s
Max. Länge (m): 550

1000Base-SX
IEEE-Norm: 802.3 Clause 38
Licht u. Wellenlänge: LED - 850nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 1GBit/s
Max. Länge (m): 550

10GBase-LR
IEEE-Norm: 802.3 Clause 44-53
Licht u. Wellenlänge: Laser - 1310nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 10GBit/s
Max. Länge (m): 10.000

10Base-ER
IEEE-Norm: 802.3 Clause 44-53
Licht u. Wellenlänge: DFB-Laser* - 1550nm
Übertragungsgeschwindigkeit: 10GBit/s
Max. Länge (m): 40.000
*= Laser mit verteilter Rückkopplung