Das Patchkabel

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Das Patchkabel ist ein Kabeltyp, der in der Netzwerk- und Telekommunikationstechnik verwendet wird. Er dient als nicht festverlegte Datenleitung dazu, Netzwerkgeräte wie Router, Switches, Computer oder smarte Fernsehgeräte mit Netzwerkdosen oder untereinander zu verbinden. Patchkabel sind nicht zu verwechseln mit den festinstallierten Netzwerkinstallationskabeln. Der Begriff „Patch“ bezieht sich auf das englische „to patch“ und bedeutet „zusammenstecken“. Patchkabel sind in der Regel vorkonditioniert und haben kurze Kabellängen, wie beispielsweise 0,5 oder 1 Meter.

Blaues LAN-Kabel, Patchkabel © suradech, stock.adobe.com
Patchkabel werden in der Netzwerk- und Telekommunikationstechnik verwendet und dienen als nicht festverlegte Datenleitung dazu, Netzwerkgeräte zu verbinden © suradech, stock.adobe.com

Obwohl heute sehr häufig drahtlose Verbindungen über WLAN oder Bluetooth verwendet werden, finden Netzwerkkabel für weitestgehend störungsfreie Heimnetzwerke, Büronetzwerke oder in der Industrie Verwendung. Allerdings sind nicht alle Patchkabel gleich. Um sicherzustellen, dass Patchkabel alle notwendigen Anforderungen erfüllen, wurden entsprechende Normen verabschiedet. Patchkabel sind weltweit nach ISO/IEC 11801 genormt. In Europa wird die EN 50173 herangezogen, deren Vorgaben weitestgehend denen der ISO/IEC 11801 entsprechen. Darüber hinaus gibt es noch die US-amerikanische Normenreihe ANSI/TIA-568, die aufgrund ihrer besonders praxisorientierten Ansätze auch außerhalb der USA sehr gerne verwendet wird.

Aufbau eines Patchkabels
Aufbau eines Patchkabels

Ausführungen und Typen

Für Heimnetzwerke werden in der Regel Patchkabel in Kupferausführung verwendet. Sie werden aber auch als Glasfaserkabel und Koaxialkabel angeboten. Wobei Koaxial-Patchkabel oft für die Verbindung von Hardwareschnittstellen eingesetzt werden, wenn serielle Hochgeschwindigkeitsübertragung auf kurzen Distanzen mit geringer Latenz notwendig ist. Glasfaser-Patchkabel bestehen aus Lichtwellenleitern und werden vor allem in der Nachrichtentechnik eingesetzt, wenn Übertragen von Daten höhere Reichweiten und Übertragungsraten erreicht werden müssen, die elektrische Übertragungen mit Kupfer-Patchkabeln nicht leisten können.

Bei Kupfer-Patchkabeln bestehen die Adern im Kabel aus verdrillten, hochflexiblen und geschirmten Kupferlitzen. Insgesamt enthält das Kabel 8 Adern, die jeweils in 4 Paaren in einer eigenen Abschirmung geführt werden. Nach der DIN EN 50173 und ISO/IEC 11801 gilt für Patchkabel eine zulässige maximalen Gesamtlänge von 10 Meter. Bei Patchkabeln unterscheidet man die Begriffe „patch cord“, für das vollständige, konfektionierte Patchkabel, bestehend aus Leitung und Stecker, sowie „patch cable“ für die reine Leitung, die noch mit einem oder zwei Steckern versehen werden muss.

Kupfer-Patchkabel sind entweder eins zu eins verdrahtet, bei denen die Adern auf beiden Steckern die gleichen Positionen haben, oder bestimmte Adern-Paare sind gekreuzt. Mit den sogenannten Crossoverkabel kann man zwei Computer oder zwei Switches direkt miteinander verbinden. Doch mit der Verbreitung von Auto-MDI-X sind Crossoverkabel nicht mehr notwendig, da Netzwerkgeräte mit diesem Standard das Sende- und Empfangsleitungspaar erkennen und automatisch intern richtig aufschalten.

Im Prinzip können Patchkabel relativ einfach selbst konfektioniert werden. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Qualität und Güte eines Patchkabels maßgeblichen Einfluss auf die Datenübertragung haben. Die wesentlichen Merkmale hochwertiger Netzwerkkabel sind Leistung, Belastbarkeit und Zuverlässigkeit. Sie werden nach den erwähnten Normen in Kategorien (Cat) unterteilt. Patchkabel für Gigabit-Verbindungen im Heimnetzwerk sollten mindestens dem Cat-5-Standard gerecht werden.

Die wichtigsten Kategorien für Patchkabel
Die wichtigsten Kategorien für Patchkabel

Cat-5-Kabel sind in den allermeisten Installationen zu finden und werden daher als Standard bei Netzwerkkabeln betrachtet. Sie erreichen Signalraten von bis zu 100 MHz und sind damit für den Gigabit-Betrieb geeignet. Für Heimanwender sind CAT-5-Kabel in den allermeisten Situationen völlig ausreichend.

Cat-6-Kabel werden in der Regel im professionellen Bereich angewandt. Sie erreichen Betriebsfrequenzen von bis zu 250 MHz. Ihre Übertragungsgeschwindigkeit nimmt aber, je länger das Kabel ist, ab. Der CaT-6a-Standard erreicht sogar Betriebsfrequenzen von bis zu 500 MHz und ist somit für 10-Gigabit-Verbindungen geeignet.

Cat-7-Kabel ist der schnellste und am besten abgeschirmte Standard unter den Netzwerkkabeln. Sie erreichen eine Betriebsfrequenz von bis zu 600 MHz. Die Unterkategorie Cat-7a schafft sogar bis zu 1.000 MHz. Alle Kabel der Kategorie Cat-7 haben 4 separat abgeschirmte Aderpaare in einer gesamten Abschirmung. Dadurch kommen so gut wie keine Nebensignale an das Kabel heran. Für Cat-7-Patchkabel gibt es zwei unterschiedliche genormte Steckertypen: RJ45- und GG45-Stecker. RJ45 ist Standard für die meisten Netzwerkkabel, allerdings können diese die hohe Bandbreite von Cat 7 mit diesem Steckertyp nicht nutzen. Beim Kauf eines Cat-7-Kabels ist es deshalb empfohlen, GG45-Anschlüsse zu verwenden, die speziell für Cat-7-Kabel entwickelt wurden.

Cat-8-Kabel werden fast ausschließlich im professionellen Bereich verwendet. Für Heimanwender sind sie zu teuer und lohnen sich nicht wirklich. Sie erreichen doppelt so hohe Betriebsfrequenzen wie Cat 7. Bei Cat-8-Kabeln gibt es zwei Unterkategorien, nämlich 8.1 und 8.2. Die Kategorie Cat 8.1 ist kompatibel mit den normalen Steckern. Cat 8.2 verwendet einen speziell für den professionellen Bereich entworfenen Stecker.

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Stecker und Verdrahtung

Fast immer werden bei Kupfer-Patchkabeln der achtpolige RJ45-Stecker verwendet. Der ist wiederum international nach ISO/IEC 60603-7 und in Europa nach EN 60603-7 genormt. Die amerikanische Variante des Patchkabels ANSI/TIA entspricht der europäischen Norm.

Es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied zwischen der europäischen Variante TIA-568A und der amerikanischen Variante TIA-568B. Dabei handelt es sich um die Vertauschung der Farben der Adern-Paare 2 und 3 (Orange und Grün).

Stecker RJ45 auf Patchkabel, amerikanisch © Hamik, stock.adobe.com
TIA-568A mit grünem Ader-Paar © Hamik, stock.adobe.com
Stecker RJ45 auf Patchkabel, europäisch © SecondSide, stock.adobe.com
TIA-568B mit orangem Ader-Paar © SecondSide, stock.adobe.com

Beide Standards verdrahten die Kontakte eins zu eins. Da die Verdrahtung bei beiden Standards, abgesehen von den Aderfarben, gleich ist, sind die Patchkabel funktionsgleich. TIA-568B ist in den USA aus historischen Gründen noch recht weit verbreitet. In Europa wird allgemein nach TIA-568A verkabelt, da diese Belegung mit den allgemeinen Farbcodes der Telefoninstallationen übereinstimmt.

Unabhängig vom tatsächlich verwendeten Standard werden die Kontakte von Steckern und Buchse folgendermaßen durchnummeriert:

Patchkabel, Belegung des RJ45-Stecker und der RJ45-Buchse © Oskars, stock.adobe.com
Stecker: 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 © Oskars, stock.adobe.com
Patchkabel, Belegung des RJ45-Stecker und der RJ45-Buchse © Oskars, stock.adobe.com
Buchse: 8 – 7 – 6 – 5 – 4 – 3 – 2 – 1 © Oskars, stock.adobe.com
Belegung und Durchnummerierung bei Patchkabeln
Belegung und Durchnummerierung bei Patchkabeln

Entsprechend dem verwendeten Standard werden die Kontakte nach TIA-568A/B folgendermaßen verdrahtet:

Kontakt568A Paarnr.568B Paarnr.568A Farbe568B Farbe
1 (Tx+)32 Kontakte von Steckern und Buchse, weiß grün weiß © Pumbaa80 weiß/grüner Strich Kontakte von Steckern und Buchse, weiß orange weiß © Pumbaa80 weiß/oranger Strich
2 (Tx−)32 Kontakte von Steckern und Buchse, grün weiß grün © Pumbaa80 grün/weißer Strich oder grünKontakte von Steckern und Buchse, orange weiß orange © Pumbaa80 orange/weißer Strich oder orange
3 (Rx+)23 Kontakte von Steckern und Buchse, weiß orange weiß © Pumbaa80 weiß/oranger Strich Kontakte von Steckern und Buchse, weiß grün weiß © Pumbaa80 weiß/grüner Strich
411 Kontakte von Steckern und Buchse, blau weiß blau © Pumbaa80 blau/weißer Strich oder blau Kontakte von Steckern und Buchse, blau weiß blau © Pumbaa80 blau/weißer Strich oder blau
511 Kontakte von Steckern und Buchse, weiß blau weiß © Pumbaa80 weiß/blauer Strich Kontakte von Steckern und Buchse, weiß blau weiß © Pumbaa80 weiß/blauer Strich
6 (Rx−)23 Kontakte von Steckern und Buchse, orange weiß orange © Pumbaa80 orange/weißer Strich oder orange Kontakte von Steckern und Buchse, grün weiß grün © Pumbaa80 grün/weißer Strich oder grün
744 Kontakte von Steckern und Buchse, weiß braun weiß © Pumbaa80 weiß/brauner Strich Kontakte von Steckern und Buchse, weiß braun weiß © Pumbaa80 weiß/brauner Strich
844 Kontakte von Steckern und Buchse, braun weiß braun © Pumbaa80 braun/weißer Strich oder braun Kontakte von Steckern und Buchse, braun weiß braun © Pumbaa80 braun/weißer Strich oder braun

TX: Transmitter oder Sende-Faser – RX: Receiver oder Empfangs-Faser

Wer ein Patchkabel benötigt, sollte durchgängig zertifizierte und geprüfte fertig konfektionierte Patchkabel einzusetzen. Denn neben der Verwendung der falschen Kabelgüte ist auch die Verdrillung der Adern eine häufige Fehlerquelle. Ist die Verdrillung bei relativ niederen Signalfrequenzen fast ohne Einfluss, so kommt ihr bei 100 MBit oder Gigabit eine wesentliche Bedeutung zu. Außerdem sollten alle Drähte eines Adern-Paars möglichst exakt gleich lang sein. Aderdurchmesser und Qualität der Meterware spielen ebenso eine Rolle wie der Stecker und die Qualität der Konfektion.

Netzwerkdose mit RJ-45 Stecker © praefulgeo, stock.adobe.com
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