Twisted-Pair-Kabel

Twisted-Pair-Kabel

"Twisted Pair" ist die englische Bezeichnung für ein Kupferkabel mit gekreuzten, verdrillten bzw. verseilten Adernpaaren. Es hat Ähnlichkeit mit dem in Deutschland verwendeten Telefonkabel, das man als Installationskabel J-Y(ST)Y bezeichnet.
Kupferkabel mit verseilten Adernpaaren werden in der Regel für die Signal- und Datenübertragung eingesetzt. Typischerweise in der Telefon- und Netzwerktechnik.

Verdrillt / Verseilt / Gekreuzt

Insgesamt gibt es drei verschiedene Übersetzungen für "Twisted Pair". Man spricht von verdrillten, verseilten oder gekreuzten Adernpaaren. Falsch ist keines davon. Technisch korrekt ist es, wenn man von Verseilung oder verseilten Adernpaaren spricht. Der Grund ist das Herstellungsverfahren, dass mit dem bei der Herstellung von Seilen vergleichbar ist.

Vorteile durch die Verseilung der Adernpaare in Twisted-Pair-Kabeln

Die paarweise Verseilung und ein elektrisch leitender Schirm vermindert störende Einflüsse von äußeren magnetischen Wechselfeldern, wie sie durch andere stromführende Kupferkabel hervorgerufen werden. Ebenso wird das Übersprechen zwischen benachbarten Adernpaaren innerhalb des Kabels reduziert.
Die Adern werden verdrillt, damit externes Rauschen sich gleichmäßig in beide Adern des Adernpaares einkoppelt. Auf der Empfängerseite des Kabels wird nämlich nur die Differenz zwischen den Signalen ausgewertet. Eingekoppelte Störungen verändern zwar die Signale auf den Adern, aber nicht die Differenz zwischen den Signalen.
Der elektrisch leitende Schirm, besteht aus einer Aluminiumfolie oder einem Drahtgeflecht, der um die Adernpaare gewickelt ist. Das Drahtgeflecht dient als Abschirmung gegen niederfrequente Felder. Der Bedeckungsgrad des Geflechts sollte über 30% liegen. Eine Kombination aus Geflecht- und Folienschirm hat sich als sehr effektiv erwiesen, um innere und äußere elektromagnetische Einflüsse zu verringern. Allerdings wird dadurch auch das Kabel insgesamt dicker und starrer.
Um statische Aufladungen durch die Reibung zwischen Metallfolie, Drahtgeflecht und den Adernpaaren zu vermeiden, befindet sich dazwischen eine durchsichtige, antistatische Kunststofffolie, die aber keine abschirmende Wirkung hat.

Standards bei Twisted-Pair-Kabeln

Twisted-Pair-Kabel und die dazugehörigen Steckverbindungen sind genormt. Um ihre Leistungsfähigkeit zu beschreiben sind sie in verschiedenen Standards in unterschiedlichen Klassen und Kategorien eingeteilt. Jede Klasse oder Kategorie deckt für verschiedene Einsatzszenarien verschiedene Anforderungsprofile mit bestimmten Qualitätsvorgaben ab.

  • EIA/TIA 568 (USA)
  • ISO/IEC 11801 (international)
  • EN 50173 (Europa)

EIA/TIA 568A und EIA/TIA 568B

EIA/TIA sind die US-Standardisierungsorganisationen Electronic Industries Alliance (EIA) und Telecommunications Industry Association (TIA), die zum Beispiel für die oft zitierte Adernbelegung der RJ45-Stecker und Kabel-Kategorien für Twisted-Pair-Kabel verantwortlich sind. Dazu reichen im US-Standard EIA/TIA 568 die Kategorien für Twisted-Pair-Kabel von 1 bis 6. Die Standardisierung durch die EIA/TIA endete mit der Kategorie 6A.

Die Kategorien 1 und 2 sind nur informell definiert. Solche Kabel hat es praktisch nie gegeben. Meist entsprechen Kabel im Bereich der Telefonie dieser Kategorie. Also das, was in Deutschland als Sternvierer-Installationskabel bezeichnet wird.
Kabel der Kategorie 3 und 4 wurden häufig in den USA verlegte. Für sie gibt es heute keinen Anwendungsfall mehr. Ihre Qualität entspricht nicht mehr den Anforderungen heutiger Übertragungstechniken.

ISO/IEC 11801

Ab der Kategorie 5 hat die ISO die Standardisierung der Twisted-Pair-Kabel und Steckverbindungen übernommen. Deshalb gibt es parallel zu den Kategorien der EIA/TIA 568 auch noch die Kategorien der ISO/IEC 11801.

Hinweis: Bei allen ISO-Standards handelt es sich um Handlungsempfehlungen. Die Einhaltung einer ISO-Norm ist freiwillig. Allerdings wird die Einhaltung von verschiedenen Kooperationspartnern, Herstellern und Kunden gefordert.

EN 50173

Zusätzlich zu den Standards EIA/TIA 568 und ISO/IEC 11801 gibt es die europäische Norm EN 50173, in der Twisted-Pair-Kabel in Klassen eingeteilt sind.

Übersicht der Klassen und Kategorien

Die Leistungsfähigkeit der Verkabelung und deren Komponenten (Installations- und Patchkabel, Steckverbindungen, Verteilfelder und Anschlussdosen) wird in Kategorien und Klassen eingeteilt und beschrieben. Die maximale Verkabelungsstrecke liegt dabei typischerweise bei 100 Meter.

EIA/TIA 568 ISO/IEC 11801 EN 50173 Bandbreite Anwendung
Cat. 1 - - 0,4 kHz Telefon- und Modemleitungen
- - Class A 100 kHz Telefon- und Modemleitungen
Cat. 2 - Class B 4 MHz Terminal-Systeme, ISDN
Cat. 3 - Class C 12,5 - 16 MHz 10Base-T, 100Base-T4, ISDN, analoges Telefon
Cat. 4 - - 20 MHz Token Ring (16 MBit)
Cat. 5 Cat. 5 Class D 100 MHz 100Base-TX, SONET, SOH
Cat. 5e Cat. 5e Class D 100 MHz 1000Base-T
Cat. 6 Cat. 6 Class E 250 MHz 10GBase-T (bis 55 Meter), 155-MBit-ATM, 622-MBit-ATM
Cat. 6A Cat. 6A Class EA 500 MHz 10GBase-T
- Cat. 7 Class F 600 MHz 10GBase-T
- Cat. 7A Class FA 1.000 MHz 10GBase-T
Cat. 8 Cat. 8.1/8.2 Class G 1.600 - 2.000 MHz 40GBase-T und 100GBase-T (bis 30 Meter)

Welche Kategorie bzw. Klasse sollte man wählen?

Der typische Anwendungsfall für Twisted-Pair-Kabel sieht die Arbeitsplatzverkabelung in Büros und in Wohnhäusern vor. Bei einer rationalen Betrachtung liegt die Schlussfolgerung nahe, dass hier keine strukturierte Verkabelung notwendig ist, die über die Kategorie 6A oder die Klasse EA hinausgeht. Selbst wenn die Verkabelung zukünftigen Anforderungen genügen soll, sind Kabel der Kategorien 5 und 6 vollkommen ausreichend. Es gibt selten einen Grund alte CAT5- oder CAT6-Verkabelungen auszutauschen.
Selbst in einem Rechenzentrum sind TP-Verkabelungen der Kategorie 8 äußerst fraglich. Leitungslängen von maximal 30 m können bei größeren Rechenzentren einfach nicht ausreichen.

Schreibweise: Category (Cat./CAT) oder Kategorie (Kat./KAT)

Die Schreibweisen für die Kabel-"Kategorie" weichen gelegentlich voneinander ab. Das liegt daran, dass manchmal die englische und manchmal die deutsche Schreib- und Sprechweise verwendet wird. Erschwerend kommt hinzu, dass Begriffe wie CAT5, CAT6, CAT6A und CAT7 nicht geschützt sind und deshalb in Produktbezeichnungen unterschiedlich verwenden werden. Das führt leider zu unterschiedlichen Bezeichnungen in der Fachwelt, die alle vergleichbare Komponenten bezeichnen.

Die "Kategorie" wird aus dem US-amerikanischen Standard EIA/TIA 568 abgeleitet. Dort wird die englische Schreibweise "Category" verwendet und mit "Cat." abgekürzt. Die Schreibweisen "CAT" dürfte auch vorkommen.
Im deutschsprachigem Raum spricht man eher von "Kategorie", als "Kat." abgekürzt. Die Schreibweisen "KAT" dürfte auch vorkommen.
Fachleute sprechen in der Regel von KAT- oder CAT-Kabel. Wenn das Kabel genauer bezeichnet werden soll, dann entsprechend CAT5-, CAT6- oder CAT7-Kabel.

Twisted-Pair-Kabel der Category 3 / Kategorie 3 (Class C)

CAT3 war in den USA lange Zeit der Standardkabeltyp bei allen Telefon-Verkabelungen. Aus diesem Grund werden die in Deutschland bekannten Installationskabel mit der Bezeichnung J-Y(ST)Y hin und wieder als CAT3-Kabel bezeichnet, was aber falsch ist. Diese Kabel haben mit CAT3-Kabel nichts zu tun. Sie so zu bezeichnen ist irreführend.

Twisted-Pair-Kabel der Category 5 / Kategorie 5 (Class D)

CAT5-Kabel sind wahrscheinlich die am häufigsten verlegten Netzwerkkabel und somit in den meisten älteren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. In der Regel werden sie für die parallele Nutzung von Netzwerk und Telefonie eingesetzt. CAT5-Kabel sind für Ethernet, Fast-, Gigabit-Ethernet und in Ausnahmefällen auch für 10-Gigabit-Ethernet geeignet.
Für Gigabit-Ethernet musste die Spezifikation überarbeiten werden. Die Kabel wurden mit Category 5e (e = enhanced) bezeichnet. CAT5e ist genauer spezifiziert und kommt vor allem in Europa zum Einsatz. Umsichtig verlegte CAT5-Leitungen profitieren davon, dass sie nach der Messung meistens die Anforderungen für CAT5e erfüllen.
Seit der Normung im Jahr 2003 gilt für CAT5e nur noch die Bezeichnung CAT5. Die davor verlegten CAT5-Kabel unterstützen Gigabit-Ethernet nicht immer.

Twisted-Pair-Kabel der Category 6 / Kategorie 6 (Class E)

CAT6-Kabel sind in den neueren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. Für die Verlegung von CAT6-Kabel gibt es meistens keinen wirklichen Grund. Im Bereich Ethernet mit 1 GBit/s reicht CAT5 (CAT5e) oft aus. Mit CAT6-Kabel ist auf eine maximale Entfernung bis 55 Meter 10 GBit/s möglich.
Eine bessere Qualität als CAT6 ist eigentlich nicht notwendig. Deshalb dauerte es lange, bis CAT6-Kabel für strukturierte Verkabelungen eingesetzt wurden. Irgendwann wurden häufiger CAT6-Kabel als CAT5-Kabel verlegt. Sie waren einfach besser lieferbar. Außerdem bemerkte so mancher Elektroinstallateur, dass man mit einem "reingeklatschten" CAT6-Kabel bessere Messwerte erreichen kann, als bei einem umsichtig verlegten CAT5-Kabel. Vor allem, wenn das eine oder andere Kabel länger wurde, als es eigentlich sein durfte. Nacharbeiten und Diskussionen mit dem Kunden konnten vermieden werden.
Im Vergleich zu CAT5-Kabel enthalten CAT6-Kabel dickere Adern und mehr Folien- und Geflecht-Schirmung. Vor allem beim Abisolieren und Auflegen an Dosen und Patchfeldern entsteht wegen der Schirmung ein größerer Aufwand, der für geübte Installateure vernachlässigbar ist.
Eine Erweiterung von CAT6 ist CAT6A bzw. CAT6A.

Twisted-Pair-Kabel der Category/Kategorie CAT6A / CAT6A (Class EA)

Mit 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) wurden Twisted-Pair-Kabel mit dem Standard CAT6A (A = augmented) spezifiziert, der für Frequenzen bis zu 500 MHz ausgelegt ist. CAT6A-Kabel enthielten anfangs Trennstege, um die Adernpaare räumlich voneinander zu trennen. Auf diese Weise soll das Übersprechen reduziert werden. Allerdings gehen damit ein größerer Kabeldurchmesser und ein größerer Biegeradius einher, wodurch sich die Kabel schwerer verlegen lassen. 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.

Twisted-Pair-Kabel der Category 7 / Kategorie 7 (Class F)

Spätestens bei 10-Gigabit-Ethernet sind Kabel der Kategorie 7 notwendig (oder CAT6A). Da diese Technik als zukunftsweisend gilt und die Kabel nicht sehr viel teurer sind als CAT6-Kabel, werden viele Neuinstallationen mit CAT7-Kabel ausgerüstet.
Die Kategorie 7A ist sogar bis 1000 MHz spezifiziert und wurde für Anwendungen ausgearbeitet, die über 10 GBit/s hinausgehen.
Im Unterschied zu den Kabeln der Kategorie 5 und 6 sind alle vier Adernpaare eines CAT7-Kabels einzeln geschirmt. Das bedeutet, es kommen generell Folien- und Geflecht-geschirmte Kabel zum Einsatz. Ungeschirmte UTP-Kabel sind in der Kategorie 7 möglich, aber in der Praxis eher selten anzutreffen. Es werden hauptsächlich S/FTP-Kabel verwendet.
Hinzu kommen neue Steckverbinder. Der Grund, die Abstände zwischen den RJ45-Steckern ist zu gering. Eine Verkabelung mit RJ45-Patchkabeln und -dosen und CAT7-Kabel ist also keine "echte" CAT7-Verkabelung, sondern höchstens CAT6A.

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 auf die Schnelle "reinzuklatschen". Das zeugt von geringer Fachkenntnis und ist Pfusch.

Der wesentliche Unterschied zwischen CAT7- und CAT7A-Kabel ist der einsetzbare Frequenzbereich von 600 bzw. 1.000 MHz.

Wichtiger Hinweis: Leider werden für qualitativ hochwertige Netzwerkverkabelungen mit CAT7-Leitung oftmals CAT6- oder CAT6A-Netzwerkdosen und -Patchpanels verbaut, was die gesamte Verkabelung auf CAT6 bzw. CAT6A degradiert.
Aber Achtung, alle CAT7-Patchkabel, -Patchfelder und Anschlussdosen mit RJ45-Steckverbindern entsprechen nicht der CAT7-Spezifikation. Das bedeutet, eine Netzwerkinstallation mit CAT7-Kabel und RJ45-Steckverbindungen ist höchstens eine CAT6A-Netzwerkinstallation.
Um Netzwerkkomponenten gemäß CAT7 herzustellen, wurden eigens neue Steckverbindungen konzipiert, die im Wesentlichen den Abstand zwischen den Adernpaaren vergrößern.

Twisted-Pair-Kabel der Category 8 / Kategorie 8

Eigentlich müsste mit der Kategorie 7 Schluss sein. Der nächste Schritt wäre Glasfaserkabel auch im Tertiärbereich, auf den letzten hundert Metern zum Arbeitsplatz. Doch Kupferkabel haben gegenüber Lichtwellenleitern (LWL) signifikante Vorteile. So fallen die Gesamtkosten einer Verkabelung geringer aus, die Handhabung ist wesentlich leichter und zudem gesellt sich die PoE-Fähigkeit (Power over Ethernet) von Twisted-Pair-Kabeln hinzu.

Eine Reichweite von 100 Meter kann nicht in jedem Fall erreicht werden. Deshalb begnügt man sich mit 30 Meter bei 2.000 MHz Bandbreite um damit 40 GBit/s (oder auch mehr) zu erreichen. Der eigentliche Grund der Leitungslängenbegrenzung liegt darin, den Energiebedarf der 40GBase-T-Chipsätze in Grenzen zu halten.

Bei Kategorie 8 muss man zwischen mehreren Kategorien unterschieden:

  • Cat. 8 (nach ANSI/TIA): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 6A (F/UTP) mit RJ45-Steckverbinder
  • Cat. 8.1 (nach ISO/IEC RJ45): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 6A (F/UTP) mit RJ45-Steckverbinder
  • Cat. 8.2 (nach ISO/IEC non RJ45): Bandbreite bis 2 GHz, rückwärtskompatibel bzw. aufbauend auf Cat. 7A (S/FTP) mit Tera-, GG45- oder ARJ45-Steckverbinder

Ergänzung: Nur die Komponenten mit Cat. 8.2 bieten die volle Abwärtskompatibilität zu Cat. 7/7A und darunter. Komponenten mit Cat. 8.1 arbeiten nur mit Cat. 6/6A und darunter zusammen. Aber nicht mit Komponenten mit Cat. 7/7A.
Wichtig ist auch, dass man bei Cat. 8.2 GG45-Steckverbindungen verwendet, weil in die GG45-Buchse auch Patchkabel mit RJ45-Steckverbinder passen.

Steckverbinder für TP-Kabel

Die Steckverbindung bzw. der Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel ist eine Stecker-Buchse-Kombination. Die Buchse befindet sich typischerweise an festgelegten Komponenten der Verkabelung. Also Verteilfelder, Anschlussdosen und Endgeräten. Der Stecker befindet sich an den Endungen von beweglichen Kabeln, wie Patchkabel.
Typischerweise werden RJ45-Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel verwendet.

Bezeichnungssystem für Twisted-Pair-Kabel nach ISO/IEC-11801 (2002) E

Neben der Einteilung in Klassen und Kategorien bezieht man sich bei der Bezeichnung von Twisted-Pair-Kabel auf deren Zusammensetzung aus Mantel, Schirm und Adernpaaren. Hier gibt es deutliche Unterschiede, die sich direkt in der Qualität der Kabel und deren Einsatzzweck bemerkbar macht.
Grundsätzlich unterschiedet man zwischen geschirmte und ungeschirmte Kabeln. Im Gegensatz zu den geschirmten Kabeln (STP und FTP) weisen die ungeschirmten Kabel (UTP) eine deutlich schlechtere Übertragungsqualität auf, die sich bei hohen Übertragungsraten und langen Leitungslängen negativ bemerkbar macht.

Übersicht: Leitungen und Kabel

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