Kategorien von Twisted-Pair-Netzwerkkabeln (Cat 1-8)

Welche Kategorien von Twisted-Pair-Kabelsystemen gibt es?

Ein Twisted-Pair-Kabel besteht aus einem oder mehreren Paaren von Kupferdrähten. Diese Drähte sind miteinander und umeinander verdrillt sowie mit einer dielektrischen Polymerverbindung isoliert. Die Verdrillung trägt dazu bei, die elektromagnetische Strahlung zu minimieren und externen Störungen zu widerstehen. Es hilft auch, Interferenzen mit benachbarten verdrillten (twisted) Kabeln zu begrenzen.

Verdrillte Kabel gehörten zusammen mit Koaxialkabeln zu den frühesten leitungsgebundenen Übertragungsmedien. Heute werden Twisted-Pair-Kabel in vielen Bereichen der Netzwerktechnik und Kommunikation eingesetzt, zum Beispiel in Telefonleitungen, DSL und lokalen Netzwerken (LAN).

Mehr über Twisted-Pair-Kabel

Ein Twisted-Pair-Kabel ist ein Kabel, bei dem ein oder mehrere Paare von isolierten Kupferdrähten verdrillt sind. Ein Draht des Paares dient der Datenübertragung, der andere der Erdung.

Diese Kabel können sowohl in Bustopologien zum Einsatz kommen, bei denen das Kabel als eine einzige Leitung verlegt ist und alle Stationen durchläuft. Sie können aber auch in Sterntopologien verwendet werden, bei denen jeder Computer oder jedes Terminal über ein einzelnes verdrilltes Kabel mit einem zentralen Knotenpunkt verbunden ist.

In Twisted-Pair-Kabeln können zwei Arten von Kupferleitern verarbeitet sein:

• Massiv: Ein einadriges Twisted-Pair-Kabel mit einer einzigen Kupferader bietet eine bessere Übertragungsleistung über große Entfernungen und eignet sich daher für den Einsatz in permanenten Leitungen und Backbone-Verkabelungen unter Verwendung eines Schneidklemmverbinders (Insulation Displacement Connector oder IDC).
• Litze: Ein Twisted-Pair-Kabel mit Litzenverdrahtung besteht aus mehreren feinen Drähten, die miteinander verflochten sind. Es weist eine hohe Signaldämpfung auf, was seine Leistungsfähigkeit über große Entfernungen einschränkt. Aus diesem Grund wird es in der Regel nur bei der Herstellung von Patch-Kabeln für lokale Verbindungen verwendet.

Kategorien von Twisted-Pair-Kabeln

Es gibt zwei Arten von Twisted-Pair-Kabeln:

• Ungeschirmtes verdrilltes Kabel (Unshielded Twisted Pair, UTP): UTP-Kabel bestehen im Allgemeinen nur aus Adern und Isolationsmaterial.
• Abgeschirmtes verdrilltes Kabel (Shielded Twisted Pair, STP): STP-Kabel sind mit einem Drahtgeflecht ausgestattet, das jedes Paar isolierter Kupferdrähte umschließt.

Unshielded Twisted Pair (UTP)

Wie der Name schon sagt, hat ein UTP-Kabel keine interne Abschirmung. Das UTP-Kabel ist das am häufigsten in Ethernet-Netzwerken verwendete Twisted-Pair-Kabel. Es wird auch für traditionelle Telefonsysteme (UTP Cat 1) verwendet.

UTP-Kabel sind wegen ihrer geringen Kosten, einfachen Installation und Flexibilität weltweit beliebt. Außerdem unterstützen sie hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu ein Gigabit pro Sekunde (GBit/s) bei Übertragungsstrecken von bis zu 100 Metern. Außerdem lassen sich diese Kabel leicht erweitern und einfach Fehler beheben.

Ein entscheidender Nachteil von UTP-Kabeln ist die Anfälligkeit für Signalstörungen, die die Übertragungsqualität beeinträchtigen können. Außerdem sind sie für Übertragungen über große Entfernungen nicht geeignet. Um Distanzen von mehr als 100 m zu überbrücken, werden Repeater benötigt.

Shielded Twisted Pair (STP)

STP-Kabel enthalten eine Abschirmung, in der Regel aus Aluminiumfolie, um die Leiter abzuschirmen und den Schutz des Kabels vor Rauschen und Signalstörungen zu verbessern. Ein Nachteil ist, dass STP-Kabel bei der Konfektionierung der Stecker und Buchsen schwieriger zu verbinden sind. Außerdem sind STP-Kabel teurer als UTP-Kabel. Allerdings beugen sie Signalstörungen besser vor als diese, so dass sich ihre zusätzlichen Kosten je nach Anwendung lohnen können.

Geschirmte Kabel unterstützen Datentransferraten von zehn bis 100 Megabit pro Sekunde (MBit/s). Sie eignen sich am besten für Übertragungsdistanzen von bis zu 100 m.

Warum sind Twisted-Pair-Kabel verdrillt?

Um Rauschen, Signalstörungen und Übersprechen (Crosstalk) bei Übertragungen zu verhindern, werden leitende Kabel verdrillt. Die Verdrillung verringert die Stärke von Störsignalen und hebt externe Wellen auf, indem ein Teil des Rauschens in die Richtung des Signals und ein anderer Teil in die entgegengesetzte Richtung geleitet wird. Da der Empfänger die Spannungsdifferenz zwischen zwei Adern berechnen kann, um Daten effizienter abzurufen, bietet die Verdrillung eine bessere Störfestigkeit und eine geringere Signaldämpfung.

Kategorien von Twisted-Pair-Verkabelungssystemen auf der Basis von Nenngeschwindigkeiten

Gemäß der Norm 11801 der International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission folgen auch die Kabelnamen einem bestimmten Format: XX/XXX.

Dabei beziehen sich die ersten beiden X-Platzhalter (manchmal ist es auch nur ein X) auf die Abschirmung des Kabels:

• ungeschirmt (U)
• Folie (F)
• Geflechtschirm (S)
• Geflechtschirm plus Folie (SF)

Das dritte X (also XX/XXX) bezieht sich auf die Abschirmung der einzelnen Paare. U bedeutet also ungeschirmt, und F bedeutet Folie. Die letzten beiden X (XX/XXX) bedeuten einfach, dass es ein Twisted-Pair-Kabel ist.

So steht F/UTP zum Beispiel für die Folienabschirmung des Kabels selbst, und UTP bedeutet, dass die verdrillten Paare nicht abgeschirmt sind.

Die Norm definiert außerdem die folgenden Klassen für Twisted-Pair-Kabel:

• Klasse A
• Klasse B
• Klasse C
• Klasse D
• Klasse E
• Klasse EA
• Klasse F
• Klasse FA

Kabel höherer Klassen, zum Beispiel der Klasse FA, bieten eine höhere Übertragungsrate als etwa die Klassen A und B.

Das American National Standards Institute/Electronic Industries Alliance (ANSI/EIA) verwendet kein klassenbasiertes System, um Twisted-Pair-Kabel zu kategorisieren. Nach diesem System werden alle Verkabelungssysteme in Bezug auf die Datenraten (die maximale Bandbreite) kategorisiert, die sie effektiv unterstützen können. Die Spezifikationen beschreiben das Kabelmaterial und die Arten von Steckern und Anschlussklemmen, die verwendet werden, um einer bestimmten Kategorie zu entsprechen.

Außerdem ist ANSI/EIA eine von mehreren Normen, die Kategorien – die Einzahl wird allgemein kurz als Cat für Category bezeichnet– von Twisted-Pair-Verkabelungssystemen, wie Drähten, Verzweigungen und Steckern, festlegen. Diese Kategorien sind im Folgenden beschrieben.

Cat 1

Dieses UTP-Kabel unterstützt eine maximale Datenrate von 1 MBit/s. Es wurde in erster Linie für die analoge Sprachkommunikation entwickelt und ist nicht für Netzwerkanwendungen geeignet.

Cat 2

Diese Kategorie wurde in den 1980er Jahren in Token-Ring-Netzwerken verwendet. Es ist für die Sprach- und Datenkommunikation geeignet, wird aber heute in Hochgeschwindigkeitsnetzwerken nicht mehr verwendet.

Cat 3

Diese Kategorie wurde Anfang der 1990er Jahre eingeführt und wird derzeit in der Telefonverkabelung eingesetzt. Es besteht aus vier verdrillten Paaren und war das erste Kabel, das 10Base-T-Ethernet-Netzwerke und digitale Kommunikation unterstützte. Das Kabel gilt als nicht geeignet für moderne Netzwerke, da es nur Datenübertragungsraten von bis zu 10 MBit/s unterstützt.

Cat 4

Wie Cat 3 sind auch Cat-4-Kabel typischerweise in älteren Gebäuden zu finden. Ursprünglich wurde es in Token-Ring-Netzwerken verwendet.

Cat 5

Die 1995 eingeführten Cat-5-Twisted-Pair-Kabel unterstützen eine Datenübertragungsrate von bis zu 100 MBit/s. Sie sind für 100Base-T-Ethernet-Netzwerke geeignet. Sie sind in der Lage, Video-, Daten- und Telefonsignale zu übertragen und werden in Backbone-Verkabelungen und Telefonleitungen genutzt.

Cat 5e

Cat 5e gilt als verbesserte Version von Cat 5 und unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 1 GBit/s. Cat 5e erreicht dies durch eine höhere Anzahl von Verdrillungen, die es widerstandsfähiger gegen Übersprechen und Signaldämpfung machen. Dieses Kabel wird in Ethernet-, Fast-Ethernet- und Gigabit-Ethernet-Netzwerken verwendet.

Cat 6

Cat 6 wurde als bedeutende Verbesserung von Cat 5e angesehen, da es höhere Datenübertragungsraten von bis zu 10 GBit/s über Entfernungen von bis zu 37 m unterstützt. Es besitzt eine physische Trennvorrichtung, die Spline genannt wird, um das Übersprechen zu reduzieren. Außerdem enthält es eine Abschirmung, um elektromagnetische Interferenzen (EMI) zu reduzieren. Cat-6-Kabel sind rückwärtskompatibel mit Cat-5- und Cat-5e-Kabeln.

Cat 6a

Cat 6a wurde 2009 eingeführt und unterstützt eine größere Bandbreite von 500 Megahertz (MHz) und Geschwindigkeiten von 10 GBit/s. Es wird gewöhnlich als erweitertes Cat-6-Kabel bezeichnet.

Cat 7

Cat 7 ist eine neuere Kupferkabelspezifikation. Es unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 10 GBit/s bei Entfernungen von bis zu 100 m. Dieses Kabel verfügt über vier einzeln abgeschirmte Kupferdrähte, um Nebensprechen und EMI zu verhindern. Durch die individuelle Abschirmung kann das Kabel auch mit viel höheren Frequenzen arbeiten.

Cat 7a

Cat 7a ist eine Weiterentwicklung von Cat 7. Es bietet eine maximale Datenübertragung von 10 GBit/s auf 100 m und 40 GBit/s auf 50 m. Außerdem unterstützt es eine maximale Bandbreite von 1 Gigahertz (GHz). Dieser Kabeltyp ist gut für 10-Gigabit-Ethernet geeignet.

Cat 8

Geeignet für Switch-to-Switch-Kommunikation in Netzwerken mit 25 GBit/s und 40 GBit/s, bietet Cat 8 eine maximale Bandbreite von 2 GHz. Dieses Kabel ist zur Abschirmung mit Folie umwickelt und eliminiert damit praktisch das Übersprechen. Aufgrund dieser Abschirmung kann ein Cat-8-Kabel jedoch recht starr sein und ist daher in engen oder kleinen Räumen schwer zu installieren. Cat 8 kann in Data Centern bei kurzen Verbindungen die Glasfaser ersetzen.