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Patchkabel – Rangieren, anschließen und verbinden in Netzwerken        

Patchkabel (engl.: to patch = zusammenstecken) sind eine der wichtigsten Verbinder in der Netzwerktechnik. Sie werden einerseits für das Rangieren von Anschlüssen im Netzwerkverteiler und den Anschluss von Patchpanels eingesetzt, zum anderen verbinden sie Endgeräte, Netzwerkkarten, Router, Switches und Netzwerkdosen.  

Bei lokalen Netzwerken ist es wichtig, jedem aktiven Netzwerkteilnehmer (PC, Drucker, Switch etc.) strukturiert einen Netzwerkport zuzuweisen. Das geschieht über ein so genanntes Patchpanel, ein Rangierfeld, auf dem alle Anschlussdosen des Netzwerkes aufgeschaltet sind. Die Anschlussdosen selbst sind dabei über fest installierte Verlegekabel (im Fußboden oder an der Wand) mit dem Patchpanel verbunden. Das Patchkabel schließt nun per RJ45-Steckverbindung eine Brücke zwischen der auf dem Patchpanel auflaufenden Ressource und der Buchse des gewünschten Ports der höheren Netzwerkschicht (Switch, Router). Diese Patch-Verbindungen können im Bedarfsfall schnell umrangiert werden, zum Beispiel dann, wenn ein Port geschlossen werden muss oder eine Ressource auf einen anderen Port gesteckt werden soll. Auf der „anderen Seite“ der Anschlussdose überbrücken konfektionierte Kabel die Distanz von der Dose bis zum entsprechenden Endgerät (Netzwerkkarte im PC, Switch, Drucker).  

Aufbau

Patchkabel sind flexible Kabel und beidseitig mit RJ45-Steckern versehen. Das ist eine standardisierte Steckverbindung mit vereinheitlichter Kontaktbelegung und Bauform. In den meisten Fällen werden für die Netzwerkverkabelung Twisted Pair-Kabel eingesetzt. Twisted Pair bedeutet, dass die innenlaufenden Adern eines Kabels paarweise verdrillt sind. Die Verdrillung der Adern reduziert die Empfindlichkeit des Kabels gegenüber äußeren magnetischen oder elektrostatischen Einflüssen. Die Adern bestehen aus Kupferlitze und können entweder geschirmt oder ungeschirmt sein. Auch sind Varianten erhältlich, bei denen das Patchkabel mit einem Gesamtschirm ausgestattet ist.  In höheren Netzwerkebenen werden statt Kupferlitze oder -draht  auch Lichtwellenleiter verwandt. Für diese Leitungstechnik sind ebenfalls spezielle Patchkabel mit verschiedenen Steckverbindungen verfügbar. Ein Mischen dieser Verkabelungsarten ist allerdings nicht möglich.

Vorkonfektionierte Patchkabel

Vorkonfektionierte Kabel gleichen im Aufbau konventionellen Patch-Kabeln. Sie sind in verschiedenen Längen und Farben erhältlich und kommen meist als Netzwerkanschlusskabel zwischen Netzwerkdose und Endgerät, als Crosslink- oder Crossover-Kabel zwischen zwei Endgeräten sowie als Uplink-Kabel für die Verbindung zur höheren Netzwerkebene zum Einsatz. Bei Crosslink-Kabeln sind Sende- und Empfangsadern gekreuzt, was die Verbindung von zwei Computern oder zwei Switches ermöglicht.  

Flexible Kabel vs. Verlegekabel

Patchkabel werden fertig konfektioniert mit Längen von 30 Zentimetern bis hin zu 100 Metern angeboten. Der Durchmesser ist meist etwas geringer und die Isolation weicher als bei Verlegekabeln. Damit ist das Kabel sehr flexibel, hat aber dafür eine höhere Dämpfung. Die maximale Länge eines Datenpfades verkürzt sich damit anteilig um den Faktor 0,6 – 0,8. Flexible Kabel lassen sich gut über Ecken verlegen, ebenso sind besonders flache Kabel für die Verlegung unter Teppich, Laminat oder hinter Abschlussleisten erhältlich. Im Gegensatz zu den flexiblen Patchkabeln bestehen die Adern bei Verlegekabeln meist nicht aus Kupferlitze, sondern aus starren Kupferdrähten. Wie die Bezeichnung schon vermuten lässt, dienen Verlegekabel zur Überbrückung größerer Distanzen (bis zu 100 Meter) in Kabelkanälen und sollten nicht bewegt werden, da sie durch den starren Kupferdraht sehr bruchempfindlich sind. Verlegekabel sind an den Kabelenden nicht mit RJ45-Steckern ausgerüstet, sondern sollten an RJ45-Anschlussdosen oder Patchpanels angelegt werden.  

Spezifikationen

Zwar sind Patchkabel in ihrem Aufbau grundlegend identisch, dennoch gibt es eine Reihe von Spezifikationen und Varianten, die ihren Einsatzzweck bestimmen:  

Schirmungsvarianten

Man unterscheidet zwischen geschirmten und ungeschirmten Aderpaaren sowie der Schirmung um die Leiterbündel. Je nach Einsatzweck oder Einsatzumgebung sollte die passende Schirmung (nach ISO/IEC-11801) gewählt werden. Generell gilt: Je höher der Schirmungsgrad, desto geringer das Störungsrisiko durch äußere Einflüsse.

Bezeichnung Schirmung

U/UTP

ungeschirmtes Aderpaar im Kabel

U/FTP

geschirmte Aderpaare im Kabel

S/FTP

geschirmte Aderpaare und Geflechtschirm um die Leiterbündel, gelegentlich wird auch die ältere Bezeichnung PiMF (Paar in Metallfolie) verwendet

F/FTP

geschirmte Aderpaare und Folienschirm um die Leiterbündel

SF/FTP

geschirmte Aderpaare und Geflecht-, Folienschirm um die Leiterbündel

S/UTP

ungeschirmtes Aderpaar, aber mit Geflechtschirm um die Leiterbündel

F/UTP

ungeschirmtes Aderpaar, aber mit Folienschirm um die Leiterbündel

SF/UTP

ungeschirmtes Aderpaar und Geflecht-, Folienschirm um die Leiterbündel

S/STP

Geflecht geschirmte Aderpaare und Geflechtschirm um die Leiterbündel

F/STP

Geflecht geschirmte Aderpaare und Folienschirm um die Leiterbündel


Die Buchstabenkürzel geben Auskunft über die Art der Schirmung:  ungeschirmt (U), foliengeschirmt (F), geflechtgeschirmt (S) und folien- und geflechtgeschirmt (SF). Die Zeichencodierung ist dabei so zu lesen: XX/YYTP. „XX“ bezeichnet die Art der Schirmung um das Gesamtkabel, „YY“ die Art der Schirmung um die Aderpaare. Die letzte Bezeichnung (TP) steht immer für Twisted Pair.

Leistungskategorien von Patchkabeln

Netzwerkkabel werden zudem in Kategorien (CAT) unterteilt, die ihre Leistung definieren. Zur Klassifizierung dient der Standard ISO/IEC 1180, der Übertragungseigenschaften wie Bandbreite, Dämpfung und Impedanz festschreibt. An diesen Kategorien lässt sich ablesen, für welche Übertragungsgeschwindigkeiten und Betriebsfrequenzen das Kabel eingesetzt werden kann. Momentan werden überwiegend CAT 5- bzw. CAT 5e-Patchkabel eingesetzt, die mit Datentransferraten bis zu 1Gbit/s bei 100 MHz arbeiten. Für konventionelle Anwendungen ist das in der Regel ausreicheichend Wenn jedoch große Datenmengen zu bewältigen sind, sollte auf Kabel höherer Leistungskategorien zurückgegriffen werden. Generell gilt: Je höher die Betriebsfrequenz, desto schneller werden Daten über größere Distanzen übertragen. Allerdings sind den Kupferkabeln Grenzen gesetzt: Experten gehen davon aus, das die nächste Generation von Ethernet-Verbindungen mit Datentransferraten von 40 bis 100 Gigabit selbst mit CAT 7-Kabeln für Reichweiten bis zu 100 Meter kaum mehr realisierbar sein wird. Generell gilt: Mit zunehmender Distanz verringert sich die Übertragungsgeschwindigkeit. 

Bezeichnung Leistung

CAT 5 / CAT 5e

Maximale Betriebsfrequenz: 100 MHz; ermöglicht Ethernet(10 MBit/s), Fast Ethernet (100 MBit/s) sowie Gigabit Ethernet (1.000 MBit/s) Verkabelung in Computernetzen

CAT 6

Maximale Betriebsfrequenz: 250 MHz; ermöglicht Gigabit Ethernet (1.000 MBit/s) Verkabelung in Computernetzen

CAT 6a

Maximale Betriebsfrequenz: 500 MHz; ermöglicht 10 Gigabit Ethernet (10.000 MBit/s) Verkabelung in Computernetzen.

CAT 7

Maximale Betriebsfrequenz: 600 MHz; ermöglicht 10 Gigabit Ethernet (10.000 MBit/s) Verkabelung in Computernetzen

CAT 7a

Maximale Betriebsfrequenz: 1.000 MHz; ermöglicht 10 Gigabit Ethernet (10.000 MBit/s) Verkabelung in Computernetzen


Der richtige Stecker

Der gängige Standard für Patchverbindungen in Netzwerken ist der RJ45-Stecker für Kupferverkabelung. Sie werden auch als Western-Modular-Stecker bezeichnet und besitzen acht Kontaktpositionen, die kammartig nebeneinander liegen. Beim Einstöpseln der rechteckigen Stecker hakt eine Kunststoffnase in eine Rasterkerbe an der Anschlussbuchse ein und sorgt für den mechanischen Halt. Straight-through-Kabel besitzen identische RJ45-Verbindungspositionen an den Kabelenden, bei einen Cross-Over-Kabel sind die Aderpaare 1&2 und 3&6 gekreuzt. Für den flexiblen Einsatz eignen sich Crossover-Adapter. Steckt man den Adapter an den RJ45-Stecker eines Straight-through-Kabels, kann damit eine Crossover-Verbindung hergestellt werden. Umgekehrt kann durch den Adapter eine bestehende Crossover-Verbindung aufgelöst werden. 

Straight-through oder Crossover?

Werden Endgeräte (PC, Drucker) mit zentralen Netzwerkkomponenten verbunden, dann ist eine 1:1 Beschaltung (Straight-through) erforderlich. Dies ist zum Beispiel beim Anschluss an die Netzwerkdose und beim Rangieren zwischen Patchpanel und dem Switch im Netzwerkverteiler der Fall. Werden Endgeräte oder gleichartige Netzwerkkomponenten direkt miteinander verbunden, ist oft ein gekreuztes Kabel (Crossover-Kabel) erforderlich. Generell gilt: Gleiches und Gleiches wird immer mit einem Crossover-Kabel verbunden, alles andere via Straight-through. Mit dem Begriff Patchkabel werden in der Regel Straight-through-Kabel bezeichnet; die Sonderform der gekreuzten Patch-Kabel wird mit dem Zusatz Crossover-, Crosslink- oder kurz Crosskabel versehen.      

Empfehlungen für den Einsatz von Patchkabeln

  • Wenn Sie nach Stecken des Kabels gar keine Netzwerkverbindung herstellen können, haben Sie möglicherweise ein Kabel mit einer ungeeigneten Beschaltung benutzt (Crossover statt Straight-through). Können Sie eine Verbindung herstellen, aber diese bricht nach einiger Zeit zusammen oder wird sehr langsam, haben Sie dagegen ein qualitativ minderwertiges Kabel erwischt. Umso höher die vorgesehenen Datenraten im Netzwerk, desto empfindlicher reagiert das Netzwerk auf Mängel bei der Konfektionierung der Kabel. Achten Sie daher darauf, dass das Patchkabel der Kategorie Ihrer Netzwerkverkabelung entspricht. Im Zweifelsfall verwenden Sie ein Kabel einer höheren Kategorie z.B. CAT 6-Kabel im CAT 5-Netzwerk.
  • Halten Sie die Patchkabel zudem möglichst kurz und schalten Sie nicht mehrere Kabel hintereinander, da jede Übergangsstelle an Steckverbindungen die Signalübertragung dämpft. Messen Sie im Bedarfsfall die zu überwindenden Strecken aus, um idealerweise auf passend konfektionierte Kabellängen zurückgreifen zu können.
  • Allgemein haben Verlegekabel für die feste Installation eine geringere Dämpfung, so dass diese für Verbindungen über längere Strecken den flexiblen Kabeln vorzuziehen sind.
  • Falls ein Netzwerkkabel im Außenbereich verlegt werden muss, ist vom Einsatz von Kupferkabeln abzuraten, da durch die Erdungspotentialunterschiede größere Gefahren hinsichtlich Blitzeinschlags bestehen. Hier empfiehlt es sich, auf ein Glasfaser-Verlegekabel (LWL) zurückzugreifen.
  • Bei Lichtwellenleitern ist es wichtig, die richtigen Patchkabel entsprechend dem verwendeten Übertragungssystem und dem Stecksystem auszuwählen. Der korrekte Sitz der Stecker und knickfreie Verlegung sind zudem Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb.
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