Kabeltypen im Vergleich: Das bieten Glasfaserkabel und Twisted-Pair-Kupferkabel

Worin unterscheiden sich Glasfaser- und Kupferkabel? Neben Kosten und Geschwindigkeit gibt es weitere Kriterien, die bei der Verkabelung wichtig sind.

In Unternehmensrechenzentren verlaufen viele Kilometer Kabel, die all jene Netzwerkgeräte miteinander verbinden,...

auf die Firmen für den reibungslosen Betrieb angewiesen sind. Zu den verwendeten Kabeltypen gehören Glasfaserkabel und Twisted-Pair-Kupferkabel. Jedes dieser Kabel ist dazu ausgelegt, spezifische Anforderungen zu erfüllen. Folgend vergleichen wir Glasfaser- und Kupferkabel miteinander und beschäftigen uns eingehend mit jedem Kabeltyp. Danach erklären wir, welcher Typ sich für welchen Einsatzzweck in den heutigen komplexen Netzwerken am besten eignet.

Unternehmen haben mehrere Optionen, um ihre kabelgebundenen und kabellosen Netzwerkübertragungen zu unterstützen. Berücksichtigen Sie dabei, dass alle drahtlosen Access Points auch über eine kabelgebundene Komponente verfügen. Je nach Art der Konnektivität, die genutzt wird, variieren die Standards. Für Ethernet, das am häufigsten verwendete Protokoll, veröffentlicht die Ethernet Alliance jedes Jahr eine Roadmap, die neue und in der Entwicklung befindliche Spezifikationen beschreibt. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) führt eine Liste mit weiteren Kabelspezifikationen, genauso wie Standards Informant, ein Blog, den der Kabelhersteller Siemon betreibt.

Darüber hinaus publiziert die Fibre Channel Industry Association eine eigene Liste mit Standards, die die Nutzung dieses Storage-Netzwerkprotokolls regeln. Außerdem veröffentlichen weitere Branchenverbände Standards für ihre speziellen Anwendungen. In diesem Grundlagenartikel werden wir uns allerdings ausschließlich mit Ethernet beschäftigen, denn es ist das heutzutage vorwiegend eingesetzte Protokoll für LAN, Wi-Fi-Uplinks und Data Center.

Glasfaser versus Kupfer: Pro und Kontra

Es gibt sowohl für die Übertragung per Glasfaser- als auch per Kupferkabel spezifische Vorteile und Nachteile. Glasfaser ist generell die üblichere Methode und wird für Backbone- und Long-Haul-Anwendungen genutzt. Kupfer behält seine Vormachtstellung bei Server-zu-Switch- und Desktop-zu-Switch-Verbindungen. Der Grund liegt darin, dass Kupferports kostengünstiger sind und die automatische Aushandlung beherrschen – das heißt, sie sind in der Lage, mehrere Geschwindigkeiten auf dem gleichen Port zu unterstützen. Ein weiterer Vorteil von Kupfer ist dessen Fähigkeit, Gleichstrom über die Datenkabel zur Verfügung zu stellen (PoE). Infolgedessen benötigt man prinzipiell keine zusätzlichen Stromversorgungskabel für die diversen Endgeräte. Wenn Sie Glasfaser und Kupfer miteinander vergleichen, berücksichtigen Sie das Medium – Kupfer oder Glasfaser –, die Kosten für die Ports an beiden Enden, wie lange die Anwendung unterstützt werden wird, die Wartungskosten etc. Die Pro-Port- und die Stromkosten zu untersuchen, ist nicht so aufschlussreich wie die Gesamtkosten für Ihre Kommunikationsanforderungen zu betrachten.

Wenn Sie vor der Wahl stehen, wo und wann Sie Glasfaser oder Kupfer einsetzen – oder wenn Sie entscheiden müssen, ob Sie beides nutzen – müssen Sie auch an die Entfernungen denken, die unterstützt werden sollen, sowie an die erforderlichen Übertragungsgeschwindigkeiten. Glasfaser und Kupfer unterscheiden sich hierbei teilweise beträchtlich.

Twisted-Pair-Kupferkabel

Kupferkabel ist in den Varianten Shielded Twisted Pair (STP) und Unshielded Twisted Pair (UTP) verfügbar. Shielded Twisted Pair ist als F/UTP (oder Foiled UTP) und als S/FTP (oder Shielded Foiled Twisted Pair) klassifiziert. Alle der oben erwähnten Kategorien unterstützen PoE (Power over Ethernet), PoE+ und die neueren, noch in der Entwicklung befindlichen Standards PoE++/UPoE. Je höher die Kategorie, desto besser ist die Übertragungs-Performance. Des Weiteren sorgen Systeme mit Schirmung für eine bessere Wärmeableitung bei unterstützten Anwendungen.

Abbildung 1: Übertragungsraten der verschiedenen Kategorien von Twisted-Pair-Kupferkabeln.

Strukturierte Kupferverkabelungen, zum Beispiel BASE-T, sind für Distanzen von 100 Metern ausgelegt – mit der unten genannten Ausnahme. In Bereichen mit hohen Temperaturen ergeben sich gemäß Telecommunications Industry Association (TIA) und International Standards Organization (ISO) geringere Kabellängen. Der Reduktionsfaktor für Systeme mit Schirmung beträgt in diesen Hochtemperaturbereichen ungefähr die Hälfte des Wertes für Systeme ohne Schirmung.

Mit Ausnahme von Kategorie 7 und 7A verwenden alle oben genannten Kupferschnittstellen RJ-45-Anschlüsse. Anschlüsse der Kategorie 7 und 7A sind durch ISO/IEC-Standards spezifiziert, die sich weltweit durchgesetzt haben.

Abbildung 2: RJ-45-Stecker (1) und RJ-45-Buchse (2).

Auf dem Markt sind noch einige andere Kupferkabel erhältlich. Diese sind anwendungsspezifisch, werden aber nicht von den Standards unterstützt, weshalb sie hier nicht aufgeführt werden.

Glasfaserkabel

Die Übertragungsraten via Glasfaser hängen ab von der Entfernung, dem Durchmesser der Glasfaser und der Lichtquelle, die benutzt wird, um das Licht durch die Glasfaser zu schicken. Single-Mode-Glasfasern sind für Longest-Haul-Anwendungen konzipiert, während Multimode-Glasfasern in der Regel für kleinere Uplink-, Server-zu-Switch- und Backbone-Anwendungen zum Einsatz kommen. Die für die veröffentlichten Standards unterstützten Entfernungen sind in Abbildung 3 aufgelistet.

Abbildung 3: Unterstützte Entfernungen nach Glasfasertyp und Wellenlänge.

Bei den Glasfaserdistanzen handelt es sich um maximale Längen, die sich entsprechend den Dämpfungsbudgets reduzieren können. Ein Glasfaserdämpfungsbudget ist eine Kombination der gesamten Glasfaserdistanz und der Anzahl der Anschlüsse in dem Kanal. Je größer die Anzahl der Anschlüsse im Kanal, umso kürzer die unterstützte Entfernung. Neuere Anschlüsse mit geringer Dämpfung erhöhen die Anzahl der Verbindungen, die in einem Kanal genutzt werden können und immer noch die Anwendung unterstützen. Wenden Ssie sich an den Hersteller Ihrer Glasfaserkomponenten, um nähere Informationen zu erhalten. Ebenfalls nicht unerwähnt bleiben soll, dass aufgrund von Weiterentwicklungen bei der aktiven Elektronik in einigen Fällen bestimmte Kombinationen aus aktiven Elektronikbauteilen und Glasfasern möglicherweise größere Entfernungen als in der Tabelle oben angegeben unterstützen. Die genannten Distanzen basieren auf den veröffentlichten Standards und nicht auf dem Leistungspotenzial einzelner Komponenten.

Alle Standards verlangen einen LC-Verbinder für Zweifaserverbindungen. Für parallele Mehrfaseranwendungen jenseits von 10 GBit/s – 40GBASE, 100GBASE und so weiter – ist der geeignete Anschluss ein MPO/MTP-Steckverbinder (Multifiber Push-On/Mechanical Transfer Push-On). Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass der MTP-Stecker Führungsstifte aus rostfreiem Stahl besitzt.

Wenn Sie grundlegende Entscheidungen hinsichtlich der Verkabelung treffen, ist es wichtig, dass Sie die Unterschiede von Glasfaser gegenüber Kupfer berücksichtigen und sorgfältig überlegen, welches von beiden – Glasfaserkabel oder Twisted-Pair-Kupferkabel – wo in Ihrem Netzwerk seine Vorteile voll ausspielen kann.

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