Netzwerktechnologie

3.2.3.3.1 RJ45-Stecker

Ein RJ45-Stecker ist ein genormter Netzwerkstecker, der hauptsächlich für Ethernet-Verbindungen verwendet wird. Er stellt die physische Verbindung zwischen Netzwerkgeräten her und ermöglicht den Datentransfer über Netzwerkkabel wie z. B. Twisted-Pair-Kabel (z. B. Cat5, Cat6, Cat7).

Hier einige wichtige Punkte über den RJ45-Stecker:

• Bauform: Der Stecker hat acht metallische Kontakte (8P8C – 8 Positionen, 8 Kontakte), die in Verbindung mit den Adern des Netzwerkkabels die Datenübertragung ermöglichen.
• Einsatzbereich: Am häufigsten wird er in lokalen Netzwerken (LAN) und für Ethernet-Verbindungen verwendet.
• Verdrahtung: Es gibt zwei gängige Standards für die Pinbelegung: T568A und T568B. Diese legen fest, wie die acht Adern des Kabels an die Kontakte des Steckers angeschlossen werden.
• Kategorie: Die Art des Kabels, das mit dem RJ45-Stecker verwendet wird, hängt von der Kategorie (Cat) des Kabels ab, z. B. Cat5e, Cat6 oder Cat7, die die Geschwindigkeit und Leistung des Netzwerks beeinflussen.

3.2.3.3.2 GG45-Stecker

Der GG45-Stecker (GigaGate 45) ist ein spezieller Netzwerkstecker, der als Weiterentwicklung des RJ45-Steckers konzipiert wurde. Er wurde entwickelt, um die Anforderungen der Cat7- und Cat7a-Kabel zu erfüllen, bietet aber auch Abwärtskompatibilität zu RJ45. GG45 wurde entwickelt, um eine höhere Frequenz und eine bessere Signalqualität zu ermöglichen und gleichzeitig zukünftige Netzwerktechnologien zu unterstützen.

Hauptmerkmale des GG45-Steckers:

1. Design:
• Sieht auf den ersten Blick ähnlich aus wie der RJ45-Stecker, enthält jedoch zusätzliche Kontakte. Der GG45-Stecker hat 12 Kontakte im Vergleich zu den 8 Kontakten des RJ45-Steckers.
• Vier der zusätzlichen Kontakte sind speziell für die höheren Frequenzanforderungen von Cat7 und Cat7a vorgesehen (bis zu 1000 MHz). Dadurch wird die Signalqualität und die Datenrate verbessert.
2. Abwärtskompatibilität:
• Der GG45-Stecker ist so konstruiert, dass er sowohl mit RJ45-Buchsen als auch mit speziellen GG45-Buchsen funktioniert. Wenn der Stecker in eine RJ45-Buchse gesteckt wird, verwendet er die Standard-8-Kontakte des RJ45-Systems.
• Wenn der GG45-Stecker in eine GG45-Buchse gesteckt wird, werden die zusätzlichen vier Kontakte verwendet, die eine bessere Signalqualität und höhere Übertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen.
3. Frequenz und Leistung:
• Unterstützt Übertragungsfrequenzen von 600 MHz bis 1000 MHz, was die Anforderungen von Cat7 und Cat7a-Netzwerken erfüllt.
• Diese höhere Frequenz ermöglicht es, 10-Gigabit-Ethernet-Verbindungen stabil über größere Entfernungen zu betreiben.
4. Anwendungsbereich:
• Der GG45-Stecker wird hauptsächlich in professionellen Netzwerken und Rechenzentren verwendet, wo hohe Datengeschwindigkeiten und eine starke Signalqualität erforderlich sind.
• Er ist besonders nützlich in zukunftssicheren Netzwerkumgebungen, die hohe Geschwindigkeiten und stabile Verbindungen benötigen.
5. Zukunftssicherheit:
• Der GG45-Stecker wurde speziell entwickelt, um die wachsenden Anforderungen moderner Netzwerke zu erfüllen. Mit der Unterstützung für Frequenzen bis zu 1000 MHz und Geschwindigkeiten von 10 Gbit/s ist er bereit für zukünftige Hochgeschwindigkeitsnetzwerke.

Unterschiede zu RJ45:

• Mehr Kontakte: GG45 hat 12 Kontakte (gegenüber 8 bei RJ45), was höhere Frequenzen und bessere Leistung ermöglicht.
• Kompatibilität: GG45 ist rückwärtskompatibel mit RJ45, was den Übergang von älteren zu neueren Netzwerken erleichtert.
• Bessere Abschirmung: Durch die zusätzliche Kontaktierung und die Verwendung in Cat7-Kabeln bietet GG45 eine bessere Abschirmung und Signalqualität.

Pinbelegung / Steckerbelegung nach T568A (Patchkabel)

Damit Signale zwischen Stecker und Netzwerkdose übertragen werden können, sind Pins notwendig welche den Kontakt herstellen. Die 8 Adern eines LAN Kabels werden in der gewünschten Belegung mittels Einführhilfe sortiert und im Steckergehäuse gecrimpt. Ein RJ45 Stecker besitzt 8 Pins in denen die Adern wie folgt zugeordnet werden:

Pinbelegung / Steckerbelegung nach T568B (Patchkabel)

Bei der Belegung nach T568B werden die Adernpaare 2 und 3 miteinander vertauscht. Die Paare 1 und 4 bleiben an ihrer gewohnten Position.

Was man sich als kleine Gedankenstütze merken kann: Bei allen Adernpaaren bis auf das Adernpaar 1 ist jeweils der weiße Draht die kleinere Zahl. Lediglich beim Adernpaar weiß/blau + blau ist der blaue Draht auf PIN 4 und der weiße Draht auf PIN 5 anzuschließen. Beim Adernpaar 4 z. B. ist der weiß/braune Draht immer auf PIN 7 und der braune Draht auf PIN 8.

Die Pin-Belegung bei Crossover-Verbindungen

Sobald zwei Geräte desselben Typs miteinander kommunizieren sollen, wird eine Crossover-Verkabelung benötigt. Beim Verbinden zweier Computer kommt beispielsweise immer ein Crossoverkabel zum Einsatz. Der Hintergrund dieser Kreuzung liegt darin, dass jeweils ein Adernpaar für den Empfang und eines für das Senden von Daten zuständig ist. Diese Art der Verkabelung unterscheidet sich in der Belegung der Pins auf einer Seite zu der des Patchkabels, der Straight-Through-Verbindung. Die Crossover-Variante benötigt also auf einer Seite eine Belegung nach T568B und auf der anderen Seite nach T568A, wie auf der Grafik zu sehen ist.

Crossover-Patchkabel spielen in der Ethernet Verkabelung eine eher untergeordnete Rolle. Da viele aktive Netzwerkkomponenten wie z. B. Switches die angeschlossenen Geräte erkennen und die Umschaltung automatisch richtig einstellen.

3.2.3.3.3 Cat7 Kabel

Ein Cat7-Kabel (Category 7) ist ein Hochgeschwindigkeits-Netzwerkkabel, das speziell für leistungsstarke Netzwerke mit höheren Anforderungen an Geschwindigkeit und Abschirmung entwickelt wurde. Es wird hauptsächlich in Ethernet-Netzwerken verwendet und bietet eine verbesserte Signalqualität sowie eine höhere Datenübertragungsrate im Vergleich zu älteren Kategorien wie Cat5e oder Cat6. Hier sind die wichtigsten Merkmale eines Cat7-Kabels:

Hauptmerkmale eines Cat7-Kabels:

1. Geschwindigkeit:
• Datenübertragungsrate: Unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s über eine maximale Länge von 100 Metern.
• Frequenz: Arbeitet bei einer Frequenz von bis zu 600 MHz, was deutlich höher ist als bei Cat5e (100 MHz) oder Cat6 (250 MHz). Dadurch kann es mehr Daten gleichzeitig übertragen.
2. Abschirmung:
• STP-Kabel (Shielded Twisted Pair): Jedes Adernpaar ist einzeln abgeschirmt (paarweise) und das gesamte Kabel hat eine zusätzliche Abschirmung. Diese doppelte Abschirmung schützt das Signal besser vor äußeren elektromagnetischen Störungen (EMI) und reduziert Übersprechen (Crosstalk) zwischen den Adern.
3. Anwendungsbereiche:
• Wird in professionellen Netzwerken, Rechenzentren und für Hochleistungsanwendungen eingesetzt, wo stabile und schnelle Verbindungen notwendig sind.
• Auch für Heimnetzwerke geeignet, wenn zukunftssichere Netzwerkinfrastruktur benötigt wird.
4. RJ45-Stecker:
• Obwohl Cat7-Kabel in der Regel RJ45-Stecker verwenden, kann auch der GG45-Stecker verwendet werden, der speziell für die Cat7-Norm entwickelt wurde. RJ45 ist jedoch weiterhin der Standard in den meisten Netzwerken.
5. Kompatibilität:
• Abwärtskompatibel mit älteren Kabeltypen wie Cat6 und Cat5e. Das bedeutet, dass ein Cat7-Kabel in Netzwerken verwendet werden kann, die auf diesen Standards basieren, auch wenn die volle Leistung nicht erreicht wird.
6. Länge:
• Cat7-Kabel können bis zu 100 Meter ohne Signalverstärkung verwendet werden, wenn 10 Gbit/s erreicht werden sollen.

Vorteile von Cat7:

• Bessere Abschirmung und weniger Störungen, was es ideal für Umgebungen mit vielen elektrischen Geräten oder starkem Signalrauschen macht.
• Zukunftssicher: Mit der Unterstützung von 10 Gbit/s ist es für moderne Netzwerkanforderungen gerüstet.

Was sind und Bedeuten die EIA/TIA Farbcode?

Der EIA/TIA-Farbcode bezieht sich auf den Standard für die Farbkodierung der Adern (Drähte) in Twisted-Pair-Netzwerkkabeln (z. B. Cat5, Cat6), der von der Electronic Industries Alliance (EIA) und der Telecommunications Industry Association (TIA) festgelegt wurde. Dieser Farbcode wird verwendet, um die korrekte Belegung der Adern in den Netzwerksteckern (z. B. RJ45) sicherzustellen. Es gibt zwei Hauptvarianten des Farbcodes, die als TIA/EIA-568A und TIA/EIA-568B bezeichnet werden.

Bedeutung des Farbcodes:

Der Farbcode ist entscheidend, um die korrekte Verdrahtung von Ethernet-Kabeln zu gewährleisten und die Funktionalität eines Netzwerks sicherzustellen. Die richtige Belegung der Adern sorgt dafür, dass die Signale korrekt übertragen werden und Netzwerkinformationen wie Daten und Strom (bei Power over Ethernet, PoE) verlustfrei übermittelt werden.

TIA/EIA-568A und TIA/EIA-568B Standards:

Beide Standards definieren, wie die acht Adern eines Twisted-Pair-Kabels in einem RJ45-Stecker anzuordnen sind. Sie unterscheiden sich nur in der Reihenfolge der Farbkodierung, erfüllen aber beide denselben Zweck.

 Unterschied zwischen TIA/EIA-568A und TIA/EIA-568B:

Der einzige Unterschied zwischen den beiden Standards liegt in der Vertauschung der grünen und orangenen Paare. Während in TIA/EIA-568A das grüne Paar zuerst kommt, steht bei TIA/EIA-568B das orangene Paar an erster Stelle.

Anwendung der Standards:

• Beide Standards sind in der Praxis weit verbreitet, aber TIA/EIA-568B wird in den USA und in vielen anderen Ländern häufiger verwendet.
• TIA/EIA-568A wird oft in neuen Installationen oder bei staatlichen Projekten verwendet, weil es als internationaler Standard anerkannt ist.
• Die Entscheidung, welchen Standard man verwendet, hängt in der Regel davon ab, welchen Standard der Rest der Netzwerkinfrastruktur verwendet.

Gerades und gekreuztes Kabel (Straight-Through vs. Crossover):

• Gerades Kabel (Straight-Through): Beide Enden des Kabels sind entweder nach dem TIA/EIA-568A- oder dem TIA/EIA-568B-Standard belegt. Diese Kabel werden verwendet, um unterschiedliche Geräte (z. B. Computer mit einem Switch oder Router) miteinander zu verbinden.
• Gekreuztes Kabel (Crossover): Ein Ende des Kabels ist nach TIA/EIA-568A und das andere Ende nach TIA/EIA-568B verdrahtet. Gekreuzte Kabel werden verwendet, um zwei gleichartige Geräte direkt miteinander zu verbinden (z. B. zwei Computer oder zwei Switches).

Warum ist der Farbcode wichtig?

Der Farbcode ist entscheidend, um sicherzustellen, dass:

• Datenübertragung: Die Signale korrekt übertragen werden, da die Paare in einem Twisted-Pair-Kabel speziell miteinander verdrillt sind, um Störungen zu minimieren.
• Vermeidung von Fehlern: Durch die Farbcodierung wird das Risiko von Verdrahtungsfehlern erheblich reduziert, insbesondere bei der Installation oder Wartung von Netzwerken.
• Kompatibilität: Netzwerkkabel, die nach einem Standard verdrahtet sind, können mit Geräten verbunden werden, die denselben Standard verwenden.

Zusammenfassung:

Der EIA/TIA-Farbcode regelt die Farbanordnung der Adern in Ethernet-Kabeln. Die beiden gängigsten Standards, TIA/EIA-568A und TIA/EIA-568B, unterscheiden sich nur in der Reihenfolge der grün/orangenen Paare und sorgen für eine zuverlässige und standardisierte Verdrahtung, die eine korrekte Datenübertragung gewährleistet.

3.5.3.4 Unterschied zwischen Cat7 und Cat8.1 Kabel

Der Hauptunterschied zwischen Cat7 und Cat8.1 Kabeln liegt in der maximalen Datenübertragungsrate, der Frequenz und den spezifischen Anwendungsbereichen. Hier sind die wichtigsten Unterschiede im Detail:

1. Datenübertragungsrate:

• Cat7: Unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s über eine maximale Länge von 100 Metern.
• Cat8.1: Unterstützt Geschwindigkeiten von bis zu 40 Gbit/s über eine maximale Länge von 30 Metern. Für Entfernungen bis 100 Meter wird jedoch auf 25 Gbit/s heruntergeschaltet.

2. Frequenz:

• Cat7: Arbeitet bei einer maximalen Frequenz von 600 MHz.
• Cat8.1: Bietet eine deutlich höhere Frequenz von bis zu 2000 MHz, was eine schnellere und stabilere Datenübertragung ermöglicht.

3. Länge:

• Cat7: Kann über Distanzen von bis zu 100 Metern verwendet werden, ohne dass die Leistung erheblich beeinträchtigt wird.
• Cat8.1: Hat eine empfohlene maximale Länge von 30 Metern, um die volle Leistung bei 40 Gbit/s zu erreichen. Für längere Distanzen sinkt die Geschwindigkeit, oder es müssen Signalverstärker verwendet werden.

4. Anwendungsbereiche:

• Cat7: Wird hauptsächlich in professionellen Netzwerken, Rechenzentren und Unternehmensumgebungen eingesetzt. Es ist für den Einsatz in Heimanwendungen ebenfalls geeignet, wenn man auf eine stabile und schnelle Netzwerkverbindung Wert legt.
• Cat8.1: Ist speziell für Rechenzentren, Serverräume und hochleistungsfähige Netzwerke gedacht, wo extrem hohe Übertragungsgeschwindigkeiten auf relativ kurzen Strecken benötigt werden. Cat8 ist vor allem für 40 Gbit-Ethernet-Verbindungen optimiert.

5. Abschirmung:

• Cat7: Verwendet in der Regel S/FTP (Screened/Foiled Twisted Pair), bei dem jedes Adernpaar separat abgeschirmt ist, und das gesamte Kabel hat eine zusätzliche Abschirmung.
• Cat8.1: Hat ebenfalls eine umfassende S/FTP-Abschirmung, um elektromagnetische Störungen (EMI) auf ein Minimum zu reduzieren. Aufgrund der höheren Datenraten und Frequenzen ist die Abschirmung jedoch robuster als bei Cat7.

6. Steckertypen:

• Cat7: Verwendet in der Regel RJ45- oder GG45-Stecker, wobei GG45 speziell für höhere Frequenzen entwickelt wurde.
• Cat8.1: Verwendet ausschließlich RJ45-Stecker, was die Abwärtskompatibilität zu älteren Ethernet-Standards sicherstellt.

7. Norm und Standards:

• Cat7: Wurde von der ISO/IEC 11801 und der TIA/EIA standardisiert und ist Teil der Normen für verkabelte Netzwerke.
• Cat8.1: Entspricht dem TIA-568-C.2-1 Standard und wurde für zukünftige Netzwerk-Generationen entwickelt, insbesondere für 25 Gbit/s und 40 Gbit/s Ethernet.

Zusammenfassung der Unterschiede:

Fazit:

Cat7 ist eine solide Wahl für Heimanwendungen oder Unternehmensnetzwerke, die hohe Geschwindigkeiten und starke Abschirmung benötigen. Cat8.1 hingegen ist für extreme Geschwindigkeiten in professionellen Rechenzentren optimiert, insbesondere über kürzere Distanzen. Wenn du auf der Suche nach einer Lösung für zukunftssichere Netzwerke mit hohen Anforderungen bist, ist Cat8.1 die bessere Wahl, insbesondere für 40-Gbit/s-Verbindungen.