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Typen von Netzwerkkabeln: Tipps für Netzwerkprofis
Netzwerkkabel bilden das Rückgrat jeder Netzwerkinfrastruktur. Vor allem bei neuen Technologien ist die Wahl des richtigen Kabeltyps entscheidend.
Welche Typen von Netzwerkkabeln in einer Netzwerkinfrastruktur zum Einsatz kommen, ist einer der wichtigsten Aspekte, wenn es um Netzwerke geht. Dies ist besonders mit der Einführung neuerer Technologien, zum Beispiel von Blade-Servern, Virtualisierung, Netzwerk-Storage-Geräten, drahtlosen Access Points etc., immer entscheidender geworden.
Alle Netzwerkdienste, etwa File Sharing, Internetzugang, Drucken im Netzwerk, E-Mail, ERP-Systeme und anderes mehr, werden Endbenutzern über die Netzwerkinfrastruktur zur Verfügung gestellt. Dazu zählen in der Regel Switches, Glasfaserverbindungen und, als Basis, die Verkabelung über Unshielded Twisted Pair (UTP).
Diese Serie konzentriert sich auf die unterschiedlichen Arten von Netzwerkkabeln, beispielsweise die Spezifikationen für Ethernet-Kupferkabel sowie die mit der jeweiligen Technologie verbundenen Geschwindigkeiten und Einschränkungen.
Dann werden wir das Themenspektrum erweitern, die Glasfasertechnik mit einschließen und über die verschiedenen Glasfaserkabel sprechen, die auf dem Markt erhältlich sind. Anschließend wollen wir einen Ausflug in die Vergangenheit unternehmen und einige direkte Kabelverbindungen behandeln, mit denen sich Daten zwischen Computern übertragen lassen. Im letzten Teil geht es im Detail um serielle, parallele und USB-Ports sowie ihre unterschiedlichen Spezifikationen beziehungsweise Versionen. Darüber hinaus werden wir uns den Typen von Netzwerkkabeln widmen, die Verbindungen zwischen diesen alten Ports ermöglichen.
Obwohl wahrscheinlich viele glauben, dass der letzte Teil dieser Reihe kaum hilfreiche Informationen enthält – serielle, parallele und USB-Ports – dürfte es Sie überraschen, wie viele dieser Informationen sich in Zukunft als nützlich erweisen werden.
Alle in dieser Artikelserie behandelten Themen enthalten detaillierte grafische Darstellungen und wurden überprüft, um sicherzustellen, dass sie so genau wie möglich sind.
Typen von Netzwerkkabeln: Ein historischer Abriss
Wir nehmen gerne an, die digitale Kommunikation sei eine neue Idee. Aber bereits im Jahre 1844 sendete Samuel Morse eine Nachricht über 37 Meilen – von Washington, D.C. nach Baltimore – und verwendete dazu seine neue Erfindung, den Telegrafen. Das scheint weit entfernt von den heutigen Computernetzwerken, doch die Prinzipien bleiben die gleichen.
Der Morsecode ist eine Art von Binärsystem, das kurze und lange Signale in unterschiedlichen Abfolgen nutzt, um Buchstaben und Zahlen darzustellen. Moderne Datennetzwerke verwenden Einsen und Nullen, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Aber, und darin liegt der große Unterschied, während die Telegrafisten Mitte des 19. Jahrhunderts vielleicht vier oder fünf Signale in der Sekunde übermitteln konnten, kommunizieren Computer heutzutage mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 GBit/s – oder anders ausgedrückt 10.000.000.000 einzelne Einsen und Nullen pro Sekunde.
Obwohl der Telegraf und der Fernschreiber die Vorläufer der Datenkommunikation waren, haben sich die Dinge erst in den letzten 35 Jahren wirklich beschleunigt. Dies entstand aus der Notwendigkeit heraus, damit Computer in immer höherem Tempo kommunizieren konnten, was die Entwicklung von immer schnellerer Netzwerkausrüstung vorangetrieben hat. Dabei wurden Kabel und Verbindungshardware mit höherer Spezifikation benötigt.
Eine neue Technologie für Netzwerkkabel
Ethernet wurde Mitte der 1970er Jahre von Robert Metcalfe und David Boggs bei Xerox im Palo Alto Research Center in Kalifornien entwickelt. 1979 schlossen sich DEC und Intel mit Xerox zusammen, um das Ethernet-System zu standardisieren. Die erste Spezifikation durch die drei Firmen, als Ethernet Blue Book bezeichnet, wurde 1980 veröffentlicht. Sie wurde auch als DIX-Standard (nach den Initialen der Unternehmen) bekannt.
Der Standard forderte Geschwindigkeiten von bis zu 10 MBit/s – das entspricht 10 Millionen Einsen und Nullen pro Sekunde – und basierte auf einem dicken Backbone-Koaxialkabel, das durch das gesamte Gebäude lief. Dabei zweigten kleinere Koaxialkabel im Abstand von 2,5 Metern ab, die zu den Workstations führten. Das dicke Koaxialkabel, das in der Regel gelb war, wurde unter der Bezeichnung Thick Ethernet oder 10BASE5 bekannt. Beim letztgenannten Begriff bezieht sich die 10 am Anfang auf die Geschwindigkeit – 10 MBit/s. Der Namensbestandteil BASE gibt an, dass es sich um ein Basisbandsystem (Baseband) handelt – das Baseband nutzt die gesamte Bandbreite für jede Übertragung. Im Gegensatz dazu steht das Breitband (Broadband), das die Bandbreite in separate Kanäle für die gleichzeitige Nutzung aufteilt. Die 5 schließlich bezieht sich auf die maximale Kabellänge des Systems – in diesem Fall 500 Meter.
1983 veröffentlichte das IEEE den offiziellen Ethernet-Standard. Er wurde IEEE 802.3 getauft, nach dem Namen der Arbeitsgruppe, die für seine Entwicklung zuständig war. Im Jahre 1985 wurde Version 2 (IEEE 802.3a) veröffentlicht. Diese zweite Version ist gemeinhin bekannt als Thin Ethernet oder 10Base2. In diesem Fall beträgt die maximale Länge 185 Meter, auch wenn die 2 nahelegt, dass es eigentlich 200 Meter sein müssten.
Seit 1983 wurden eine Reihe von Standards eingeführt, und dank der Weiterentwicklung und dem Ausbau von Anwendungen und neuen Technologien haben wir Geschwindigkeiten von 10 GBit/s erreicht. Unterdessen werden neue Standards entwickelt, um diese Grenzen für die kupferbasierte Verkabelung weit über 10 GBit/s hinaus auszudehnen.
Unshielded Twisted Pair (UTP)
Das UTP-Kabel ist sicherlich weltweit der mit Abstand populärste Typ unter den Netzwerkkabeln. Das UTP-Kabel wird nicht nur für Computernetzwerke genutzt, sondern ebenso für das traditionelle Telefonsystem (UTP-CAT1). Es gibt sechs unterschiedliche UTP-Kategorien, und je nach Einsatzzweck benötigen Sie die richtige Art von Netzwerkkabel. UTP-CAT5e ist das populärste UTP-Kabel. Es hat das alte Koaxialkabel ersetzt, das nicht in der Lage war, mit der ständig wachsenden Anforderung nach schnelleren und zuverlässigeren Netzwerken Schritt zu halten.
Eigenschaften der UTP-Kategorien
UTP verfügt über sehr gute Eigenschaften, die ein einfaches Arbeiten, Installieren, Erweitern und Troubleshooting ermöglichen. Als Nächstes geht es um die verschiedenen Einsatzzwecke für UTP, die Herstellung eines Straight-Through-UTP-Kabels, Regeln für einen sicheren Betrieb und eine Menge anderer interessanter Informationen.
Werfen wir einen schnellen Blick auf jede der heute verfügbaren UTP-Kategorien:
Diese Kategorien spezifizieren den Typ des Kupferkabels und der Buchsen. Die meisten Telefon- und Netzwerkkabel bestehen aus Kupfer. Die Zahl (1, 3, 5 und so weiter) bezieht sich auf die Spezifikationsrevision und, in praktischer Hinsicht, auf die Anzahl der Verdrillungen innerhalb des Kabels – das heißt auf die Verbindungsqualität in einer Buchse.
CAT1 wird üblicherweise für Telefonleitungen verwendet. Dieser Kabeltyp ist nicht verdrillt. Das Kabel ist nicht in der Lage, Traffic in einem Computernetzwerk zu unterstützen. CAT1 wird ebenfalls von Telefongesellschaften genutzt, die ISDN- und PSTN-Dienste bieten. In solchen Fällen wird für die Verkabelung zwischen dem Standort des Kunden und dem Netzwerk der Telefongesellschaft ein CAT1-Kabel verwendet.
CAT2, CAT3, CAT4, CAT5/5e, CAT6 und CAT7 sind Spezifikationen für Netzwerkkabel. Diese Kabeltypen können Traffic im Computernetzwerk und im Telefonnetz unterstützen. CAT2 kommt größtenteils bei Token-Ring-Netzwerken zum Einsatz und unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 4 MBit/s. Für höhere Netzwerkgeschwindigkeiten – 100 MBit/s oder höher – muss CAT5e verwendet werden. Für eine Geschwindigkeitsanforderung von 10 MBit/s – die heute kaum noch vorkommt – reicht CAT3 aus.
CAT3-, CAT4- und CAT5-Kabel bestehen aus vier verdrillten Kupferadernpaaren, wobei CAT5 mehr Verdrillungen pro Inch aufweist als CAT3. Aus diesem Grund kann CAT5 höhere Geschwindigkeiten und größere Längen abdecken. Der Verdrillungseffekt von jedem Adernpaar in den Kabeln stellt sicher, dass Störungen, die auf eine Ader einwirken, durch die zweite, mit ihr verdrillte Ader aufgehoben werden. CAT3 und CAT4 werden für Token-Ring-Netzwerke genutzt. Hierbei kann CAT3 Unterstützung für maximal 10 MBit/s bieten, während CAT4 das Limit auf bis zu 16 MBit/s angehoben hat. Beide Kategorien besitzen eine Längenbeschränkung von 100 Metern.
Das populärere CAT5-Kabel wird jetzt durch die CAT5e-Spezifikation ersetzt, die höhere Anforderungen an das Übersprechen stellt, wodurch Geschwindigkeiten von bis zu 1 GBit/s ermöglicht werden. CAT5e ist der weltweit am häufigsten genutzte Spezifikationstyp für Netzwerkverkabelungen und zeigt sich – im Gegensatz zu den folgend genannten Kategorien – äußerst fehlertolerant, wenn die Richtlinien für Kabelabschluss und -verwendung nicht erfüllt werden.
CAT6-Kabel dienten ursprünglich dazu, Gigabit Ethernet zu unterstützen, obwohl es Standards gibt, die eine Gigabit-Übertragung über CAT5e-Kabel erlauben. Sie ähneln CAT5e-Kabeln, enthalten aber einen physischen Separator zwischen den vier Adernpaaren, um elektromagnetische Störungen noch weiter zu reduzieren. CAT6 ist in der Lage, Geschwindigkeiten von 1 GBit/s für Längen von bis zu 100 Metern zu unterstützen. Für Längen von bis zu 55 Metern werden auch 10 GBit/s unterstützt.
Heutzutage verwenden die meisten neuen Verkabelungsinstallationen CAT6 als Standard. Es ist allerdings wichtig, zu beachten, dass alle Verkabelungskomponenten – Buchsen, Patchfelder, Patchkabel und ähnliches – CAT6-zertifiziert sein müssen und besondere Vorsicht beim richtigen Abschluss der Kabelenden geboten ist.
2009 wurde CAT6A als erweiterte Spezifikation für Kabel eingeführt, die einen besseren Schutz vor Übersprechen und elektromagnetischen Störungen bietet.
Organisationen, die Verkabelungsinstallationen nach CAT6 durchführen, sollten einen fundierten Testbericht auf Basis eines zertifizierten Kabeltesters verlangen, um zu gewährleisten, dass die Installation gemäß den CAT6-Richtlinien und -Standards erfolgt ist.
CAT7 ist eine neuere Spezifikation für Kupferkabel, die Geschwindigkeiten von 10 GBit/s bei Längen von bis zu 100 Metern unterstützen soll. Zu diesem Zweck verfügt das Kabel über vier einzeln abgeschirmte Adernpaare sowie über einen zusätzlichen Kabelschirm, um die Signale vor Übersprechen und elektromagnetischen Störungen zu schützen.
Aufgrund der extrem hohen Datenraten müssen alle Komponenten, die während der gesamten Installation einer Verkabelungsinfrastruktur für ein Netzwerk nach CAT7 verwendet werden, CAT7-zertifiziert sein. Dazu zählen Patchfelder, Patchkabel, Buchsen und RJ-45-Anschlüsse. Das Fehlen von CAT7-zertifizierten Komponenten beeinträchtigt die Gesamt-Performance und führt infolgedessen zum Nichtbestehen aller CAT7-Zertifizierungstests – zum Beispiel mithilfe eines Kabeltesters –, weil die CAT7-Performance-Standards höchstwahrscheinlich nicht erfüllt werden können. Heute wird CAT7 im Allgemeinen in Rechenzentren für Backbone-Verbindungen zwischen Servern, Netzwerk-Switches und Storage-Geräten eingesetzt.
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