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Was ist ein Netzwerkkabel?

Letzter Update:  9. April 2018

 

Wenn ich über Sachthemen diskutiere, mag ich das Gefühl nicht, dass ich die Grundlagen nicht in und auswendig kenne und verstehe. Sowieso wenn es die banalen und langweiligen Themen wie "Netzwerkkabel" sind. Daher habe ich mich kurz hingesetzt und über das Thema recherchiert. Mit dem zusammenfassen strukturiere das Wissen in meinem Kopf.

 

Ein Netzwerkkabel transportiert Informationen über elektrische Impulse auf einem Kupferdraht. Die optische Variante ignoriere ich absichtlich. Der Adapter am Sende / Empfangsgerät wandelt diese Impulse schlussendlich in ein Endgeräte Output. Z.B. eine Datei. Weder im OSI Netzwerkmodell noch im TCP IP Modell existieren Stecker bzw. Kabel. Im OSI Netzwerkmodell wird die unterste Schicht definiert als "Bereitstellung elektrischer und mechanischer Funktionen zur Übertragung von Bits". Inofiziell gibt es jedoch Schicht 0 sowie Schicht 8. Schicht 0 bezeichnet die nicht genannten Voraussetzungen wie Kabel oder Elektrizität. Schicht 8 ist die Logik die steuert. D.h. i.d.R. der Anwender.

Alternative Bezeichnung für ein Netzwerkkabel sind "Patchkabel" oder "Ethernetkabel". Ethernet (IEEE 802.3) ist ein Konzept, wie die gemeinsame Nutzung eines Übertragungsmediums durch mehrere gleichberechtigte Datenstationen erfolgen soll. Auch WLAN funktioniert nach diesem Konzept. Ethernet hat sich auf dem Markt seit vielen Jahren durchgesetzt. D.h. so wie man anstatt Internet Suchmaschine kurz "googlen" sagt, kann man "Ethernetkabel" anstatt Netzwerkkabel verwenden. Nachdem die Entwicklung von Ethernet "Fast-Ethernet" (10/100 MByte) erreicht hat, werden nur noch Twisted Pair Kabel verwendet. Oder in seltenen Fällen Lichtwellenreiter (optisch). D.h. wenn man im heutigen Sprachgebrauch von Netzwerkkabeln spricht, kann man auch von Ethernetkabeln oder "Twisted Pair" Kabeln sprechen. In der Wikipedia findet man einen Artikel (en) mit dem Titel "Ethernet over twisted pair". Im Abschnitt "Variants" wird grafisch auf die Entwicklung des Kabels eingegangen.

Die Signal in einem Twisted Pair Kabel werden über acht Adern realisiert. Welche Signale auf welchem Draht übermittelt wird, ist normiert: TIA 586. Natürlich gibt es zwei Varianen - A und B - und innerhalb eines LANs darf nur ein Standard zur Anwendung gelagen. "A" ist in Europa üblich. Fertig konfektionierte Netzwerkkabel - d.h. mit Stecker - haben dünnere Adern. D.h. stärkeren Signalverlust sowie andere Fehler. Daher gibt es diese i.d.R. nicht länger als bis 25m. Diese werden ja i.d.R. als Patchkabel eingesetzt, um ein Endgerät mit einer NW-Dose, Switch, Panel, Router, etc. zu verbinden. Dafür reicht es und für jede Signalübertragung über mechanische Medien wie Kabel gilt, je kürzer desto qualitativ besser.

Für eine Hausverkabelung hat der der Telematiker nicht konfektionierte Kabel, was dem Kunden auch die Wahl des Steckers lässt. Die Qualität des Steckers trägt massgeblich zur stabilen Netzwerkgeschwindigkeit bei. Analogie zum Auto: nicht nur die Reifen, sondern die Aufhängung ist relevant. Stromführende Elemente wie Kabel oder Steckerleiste dürfen nicht mit Netzwerkkabel zusammen geführt werden. Abhängig von der Qualität des Netzwerkkabels (shield / not shield, etc.) kann das Magnetfeld das das elektrische Element aufbaut störend einwirken. Nicht beschriftete Netzwerkkabel gehen auf keinen Fall. Oder wer kauf Lebensmittel ohne Angabe des Inhalts, Datums, etc? Die Interpretation der Kürzel auf dem Kabel ist u.a. hier erklärt.

Und in dem Zusammenhang auch auch die Normen "CAT" (CAT 5e, CAT 6a, etc.), welche der Konsument beim Einkauf beachtet. Der Artikel "Twisted-Pair-Kabel" aus dem Elektronik Kompendium (siehe  unten) hat grossen Praxisbezug. Auszüge daraus:

"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."

"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 mal geschwind "reinzuklatschen". Das zeugt von geringer Kenntnis und ist Pfusch."

 

Damit die Eigenschaften eines Standards ausgeschöpft werden können, müssen alle Bestandteile die Norm erfüllen. Cat 7 ist nicht kompatibel mit einem RJ45 Stecker und Anschlüssen, welcher über so viele Jahre die Netzwerkkabel verbunden hat. D.h. wenn ein RJ45 Element eingesetzt wird, sinkt die Leistung auf CAT6a Kabel. Das ist natürlich immer noch eine sehr gute Leistung für ein Heimnetzwerk. Die Firma Telegärtner hat in einem Themenspecial die verwirrende Situation von CAT6a / CAT7 zu Steckern bzw. dem Wunsch 10GBit im Lan zu fahren, sehr übersichtlich zusammgengefasst.

Falls ich jedoch in Richtung von 10GBit Ethernet (IEEE 802.3an) denke, werden Stecker benötigt die die Adern weiter von einander trennen, als im RJ45 Stecker. Anderfalls hat Leistungseinbussen wegen Übersprechen. 

Wiederholt habe ich auch bei Neubauten an einer Netzwerkdose lediglich Fast-Ethernet (10/100) gemessen, obwohl eine Fibreaufschaltung mit 1 GB Internetzugang vorlag. Der Grund war "Cable-Sharing". Die acht Adern des Netzwerkkabels waren auf zwei Netzwerkdosen gesplittet. Der Gedanke des Bauherrn wird wahrscheinlich in Richtung "Mehrwert" gegangen sein. Der Käufer / Mieter hat zwei Netzwerkdosen im Raum. Analog zwei Stromdosen.

Netzwerk Messgeräte sind zur Überprüfung einer Installation bei der Fehlersuche zwingend erforderlich. Mit den heutigen Geschwindigkeiten auf dem Netzwerkkabel ist der durchschnittliche Dorfelektriker überfordert. Für den Elektriker ist ein Kabel ein Kabel. Die Rafinesse mit der die physikalische Grenzen der Signalübermittlung nach oben verschoben werden sind vergleichbar mit den Herausforderungen in der Internetbandbreite. Die PTT Telefonleitungen und Hausinstallation war für die 48 bzw. 96 Volt der Telefonie ausgelegt.

Nicht umsonst hat der Verband der Elektriker (VMEI) empfohlen, von der Klemme (UPK) ein hochwertiges Kabel (U72) direkt mit der Telefonsteckdose an der das Modem hängt zu verbinden (BBR - Broadband ready). Quasi ein Bypass zwischen Router und Hauseintrittspunkt des Signals. Wenn hier Unterbrüche (Led auf dem Router wird rot) auftreten, wird ein Mitarbeiter vor Ort gehen und messtechnisch das Problem sondieren. Dasselbe gilt im Netzwerk zu Hause (LAN). Dieser Artikel der Zeitschrift LanLine vermittelt einen Eindruck welche Aspekte so ein Test umfasst. Da WLAN zwar Ethernet jedoch nicht Netzwerkkabel ist, nur kurz angemerkt das dafür erst Recht Mess und Prüftools gibt.

POE (Elektrizität über Netzerkkabrel) ist ein Szenario auf das ich hier nicht eingehe. Datwyler hat dazu dieses White Paper verfasst. CAT 8 ist im realen Umfeld angekommen. "Telegärtner" hat dazu eine kurze Übersicht geschrieben. Eine Hausinstallation nach DIN Norm hat Leerrohre, keine fest eingemauerten Netzwerkkabel. Somit sollte es keine Sache sein, in 11 oder 12 Jahren auf CAT8 zu wechseln, wenn der Wunsch danach gegeben ist. B.t.w. ist Swisscom bzw. der u.a. Verantwortliche der Router Entwicklung - Guido Tranel - der Ansicht, dass das Modem / Router des Kunden in den Wohnraum gehört. Und nicht wie seit Jahrzehnten üblich und von den Branchenverbänden empfohlen, an einem zentralen Eintrittspunkt (Sicherungskasten, Panel, etc.). Daher ist der letzte von Ihm auf den Markt gebrachte Router - die Internetbox 2 - 18.8 cm hoch. Der handelsübliche Router hat ca. 5 cm. Eine ältere Anleitung von Swisscom, in Zusammenarbeit mit VSIE, sieht den Router des ISP ebenso als "Modem". D.h. danach wird mit weiteren Netzwerkgeräten wie WLAN - AP oder Switches das eigene Netzwerk (LAN) aufgebaut. "My Home is my Castle" würde der Engländer wohl sagen...

 

Das Thema ist umfassend. Sicher fehlen einzelne Details oder sind zu wenig präzise. Update wird asap erfolgen.  

 

Quellen

PC Welt: Netzwerkkabel selbst herstellen - so geht’s!

kochkabel.ch: Grundlagen der Kupferdatentechnik

Elektronik Kompendium: "Netzwerk-Kabel"

Elektronik Kompendium: "Twisted-Pair-Kabel"

hardware-bastelkiste.de: Twisted Pair Netzwerk-Technik

hardware-bastelkiste.de: AWG (American Wire Gauge)

Wikipedia Catergory: "Local Loop

Wikipedia Catergory: "Physical layer protocols"

Wikipedia: "Ethernet physical layer"

Wikipedia: 10 Gigabit Ethernet

dein-elektriker-info.de: Hausverkabelung richtig machen

Telegärtner: Kupferpatchkabel der Kategorien 6a und 7

kochkabel.ch: Wissenswertes über Leitungen und Lichtwellenreiter (Linkliste)

Datwiler: ICT Technik

ip-insider.de: Was ist 10GbE?

itwissen.info: GG45-Stecker

cordes-bjoern.de: Patchen von CAT7 Netzwerkkabeln auf ein 8-Port Patchpanel

Haustechnikdialog.de: 10GBit Ethernet Stecker?

Datwyler: 10GBit Stecker

Computerbase.de: (managed) Switch für Einfamilienhaus 

Computerbase.de: Lan-Kabel im Haus verlegen, Fragen zur Auswahl und Vorgehen

Computerbase.de: [Kaufberatung] Gehäuse, Switch, Patch Panel, etc. 

ETZ Zürich: Richtlinie UKV Verkabelung

LANLine: Fehlerdiagnose in komplexen Netzen

Swisscom: "Der All IP Profi misst"

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