Twisted-Pair-Kabel

Twisted Pair-Kabel (TP) sind eine weitverbreitete Art von Verkabelung, die vor allem in der Netzwerktechnik und Telekommunikation eingesetzt wird.

Sie bestehen aus isolierten, paarweise verdrillten Kupferadern (im Fernmeldewesen verseilt). Diese Verdrillung trägt dazu bei, elektromagnetische Störungen zu minimieren und die Signalqualität zu verbessern. Twisted Pair-Kabel werden in verschiedenen Kategorien hergestellt, um den spezifischen Anforderungen der Datenübertragung gerecht zu werden. Zu den bekanntesten Kategorien gehören Cat.5, Cat5.e, Cat.6, Cat.7 und Cat.8, die unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bandbreiten unterstützen.

Struktur

Entgegen der Bus-Topologie, wie sie Koaxialkabel verwenden, wird bei Twisted Pair-Kabel ein zentraler Switch oder Router als Netzknoten verwendet. Daraus ergibt sich eine Stern-Topologie. Ein Vorteil dieser Struktur ist ein höherer Datendurchsatz, da Netzteilnehmer mit dem Knoten direkt kommunizieren.

Beispielhafte Darstellung einer Stern-Topologie. Quelle: Technik-Kiste.de

Aufgrund dieser Verbindungsstruktur können Netzelemente bei Einsatz eines Ethernet-Switches miteinander in Vollduplex kommunizieren. Somit ist gleichzeitiges Senden und Empfangen möglich. Wird ein Hub als zentraler Knoten verwendet, so ist lediglich halbduplex möglich. Damit ähnelt der Hub in seiner Art dem Bus bei Koaxial-Netzwerken.

TP-Kabel können sowohl mechanisch trennbar als auch nicht trennbar miteinander verbunden werden. Bei trennbaren Verbindungen wird der RJ45-Stecker mit dazugehörigen Buchsen verwendet.

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Zeichnung eines RJ45-Steckers. Quelle: Technik-Kiste.de

Für die Übertragungsstrecke zwischen aktiven Netzelementen gilt eine maximale Länge von 100 Meter. Diese umfasst jegliche Kabel und passive Netzelemente im Übertragungsweg. Die Gründe hierfür liegen darin, dass mit zunehmender Länge infolge von Dämpfung und Bandbreitenbegrenzung die ursprünglich rechteckigen Signalflanken abgerundet oder verformt werden, sodass die idealen, scharfen Übergänge verloren gehen.

Standards

Anhand der stetig steigenden Übertragungsraten wurden aufeinander aufbauende Standards und dazu entsprechende Anforderungen an Kabel, Patchfelder/Verteiler und Dosen entwickelt. Je nach Kategorie (Cat.) richten sich dann die im Kabel befindlichen Schirmungen. Es wird dabei unterschieden zwischen:

• Gesamtschirmung
• Aderpaarschirmung

Um die "Güte” eines Netzwerks anzugeben, werden Klassen verwendet. Diese geben die maximale fehlerfreie mögliche Bandbreite an. Dabei können Kategorie und Klasse direkt miteinander verglichen werden.

Achtung! Wird in einem Netzwerk eine niedrigere Kategorie verwendet, so sinkt damit ebenfalls die Klasse des Netzwerkes.

Schirmung von TP-Kabel

Auf TP-Kabel befinden sich neben der Kategorie die Angaben zur Beschaffenheit von Gesamt- und Aderpaarschirmung. Für eine einheitliche Nomenklatur (Angabe) findet die ISO/IEC-11801 (2002)E Anwendung. Das Schema folgt der Form:

AA/BCC

Dabei stehen die Buchstaben für folgende Angaben:

• AA = Gesamtschirmung
  • U = ungeschirmt (englisch unshielded)
  • F = Folienschirm (englisch foiled)
  • S = Geflechtschirm (englisch screened)
  • SF = Geflecht- und Folienschirm
• B = Aderpaarschirmung
  • U = ungeschirmt
  • F = Folienschirm
  • S = Geflechtschirm
• C = Verdrillung
  • TP = Verdrilltes Paar (Twisted Pair)
  • QP = Verdrilltes Vierer (Quad Pair)

Daraus ergeben sich folgende Kombinationen in der Praxis:

Häufig eingesetzten Kabeltypen und ihr Aufbau sind:

Aufbau von U/UTP- & U/FTP-Kabel. Quelle: Technik-Kiste.de

Aufbau von S/UTP- & SF/FTP-Kabel. Quelle: Technik-Kiste.de

Stecker- und Dosenbelegung

Stecker und Dosen für Patchkabel folgen in Netzwerken einem festen Belegungsschema, um eine fehlerfreie Kommunikation zu ermöglichen. Patchkabel werden in der Netzwerktechnik zum „Patchen“ in Verteilerschränken, meist Etagenverteilern oder Serverschränken genutzt. Historisch betrachtet sprach man früher von „Rangieren“ mit Rangier- oder Schaltkabeln.

Es handelt sich bei Patchkabeln um meist vor konfektionierte Kabel mit heute 8 Adern für moderne Netzwerkübertragungen ≥ 1000Base-T. Die Stecker sind i. d. R. RJ45-Stecker bei Kupfer-Patchkabeln, bereits ab Werk am Kabel montiert.

Die Belegung der Pins, also den Kontakten in Stecker und Dose, ist dabei international fest definiert:

• EIA/TIA-568A
• EIA/TIA-568B

Belegung nach EIA/TIA-568A. Quelle: Technik-Kiste.de

Belegung nach EIA/TIA-568B. Quelle: Technik-Kiste.de

Abhängig davon, welche Komponenten miteinander verbunden werden sollen, gibt es zwei Arten mit unterschiedlichen Belegungen von Pins:

• Straight-Through (1:1)
• Crossover (Gekreuzt)

Die Entscheidung, welches Kabel eingesetzt wird, hängt davon ab welche mediumabhängige Schnittstelle (Medium Dependent Interface, MDI) die Geräte besitzen. Der Hintergrund für unterschiedlich beschaltete Schnittstellen ist einfach: aufgrund der physikalischen Eigenschaften einer Übertragung zwischen Netzelementen würden sich Signale gegenseitig stören können. Durch dieses „Übersprechen“ ist es nötig unterschiedliche Schnittstellenbelegungen zu verwenden.

• MDI: da es sich um gleiche Schnittstellen an Endgeräten handelt, müssen diese mit einem gekreuzten Kabel verbunden werden.
• MDI-X: In diesem Interface sind bereits „die Adern gekreuzt“. Es kann ein MDI über ein Straight-Through-Kabel mit einem MDI-X verbunden werden.
• Auto-MDI-X: Moderne aktive Netzwerkkomponenten besitzen häufig Schnittstellen, die selbsttätig die Kabelbelegung erkennen und sich automatisch anpassen. Eine Kreuzung ist bei ihnen nicht mehr nötig.

Und was bedeutet dies in der Praxis? Blicken wir nun auf die beiden Kabel.

Straight-Through-Patchkabel

Es können beide Steckerbelegungen der Patchkabel Arten genutzt werden. Jedoch ist zu beachten, dass bei einem Straight‑Through‑Kabel beide Stecker die identische Belegung, also beide 568A oder beide 568B besitzen müssen. Darum spricht man bei diesen Patchkabeln auch von 1:1- oder Straight-Through-Kabeln.

1:1 Patchkabel nach 568A Standard. Quelle: Technik-Kiste.de

1:1 Patchkabel nach 568B Standard. Quelle: Technik-Kiste.de

Diese Patchkabel werden verwendet, um Netzwerkkomponenten unterschiedlicher Art miteinander zu verbinden. Jede Verbindung besteht folglich aus einer MDI und einer MDI-X. Für die Verbindung eines Computers mit einem aktiven Netzwerkelement wie einen Switch wird diese Art von Kabel benötigt.

Straight Through Einsätze. Quelle: Technik-Kiste.de

Crossover-Kabel

Bei einem Crossover-Kabel sind die Aderpaare auf einer Seite getauscht. Bei den Standards 10Base-T & 100Base-TX werden von Pin 1 und 2 auf Pin 3 und 6 getauscht. Somit zeichnen sich Crossover-Kabel damit aus, das sie auf der einen Seite eine 568A und auf der anderen Seite eine 568B Steckerbelegung besitzen.

Crossover Kabel. Quelle: Technik-Kiste.de

Ein Crossover‑Kabel ist nötig, wenn zwei Geräte mit gleicher physikalischer Schnittstelle (beide MDI oder beide MDI‑X) direkt verbunden werden. Beispiele sind Rechner – Rechner oder Switch – Switch Verbindungen.

Einsatz von Crossover-Kabeln. Quelle: Technik-Kiste.de

Beachte des bei höheren Netzwerkstandards aufgrund von Auto-MDI-X keine zwangsweise Kreuzung vorgenommen werden muss. Theoretisch müssen ab 1000Base-T und höher alle vier Paare auf einer Seite getauscht werden:

• Pin 1 ⇒ 2
• Pin 2 ⇒ 6
• Pin 3 ⇒ 1
• Pin 4 ⇒ 7
• Pin 5 ⇒ 8
• Pin 6 ⇒ 2
• Pin 7 ⇒ 4
• Pin 8 ⇒ 5

Crossover-Kabel mit vollständiger Kreuzung. Quelle: Technik-Kiste.de

Passive Netzelemente

Neben der festen Inhouse-Verkabelung als auch der flexiblen Patch-Kabel müssen ebenfalls alle passiven Netzelemente den Anforderungen aus Klasse und Kategorie entsprechen.

In der Praxis werden keine Verbindungen direkt hergestellt. Vielmehr besteht eine Verbindung aus mehreren aktiven und passiven Elementen. Zu den aktiven zählen alle Komponenten, welche eine feste Funktion verrichten. Anders ausgedrückt benötigen sie eine Stromversorgung, um dieser nachzugehen. Passive Netzelemente stellen lediglich eine physisch leitende Verbindung her. Hierfür benötigen sie keine Stromversorgung.

Zu ihnen zählen unter anderem:

• Anschlussdosen
• Patchfelder
• Kupplungen

Hinweis: Du möchtest mehr über Verkabelung und Netzelemente erfahren? Sieh dir den Artikel zur „strukturierten Verkabelung“ an. (Stand 05/2025 erst später fertig).