Erklärung zu den Ethernet-Kabelkategorien: Eine kurze Geschichte

24. Februar 2022 / Allgemein, Norm und Zertifizierung, Industrienetzwerke

Millennials, die zwischen 2003 und 2016 in die Arbeitswelt eingetreten sind, haben sich an das digitale Zeitalter gewöhnt: Highspeed-Internetzugang, Smartphones, alles online. Und obwohl sie im Laufe ihres Lebens definitiv technologische Fortschritte erlebt haben, ist ihnen möglicherweise nicht bewusst, wie groß die Tragweite der Kupfer-Ethernet-Verkabelung war, um dies alles zu ermöglichen. Wir dachten, wir beginnen 2022 mit einer kleinen Ethernet-Geschichtsstunde für die jüngere Generation und einem Spaziergang in die Vergangenheit für diejenigen von uns, die schon etwas länger in der Branche sind, als sie zugeben möchten.

Ein blaues Kabel mit gelben Etiketten zeigt die Entwicklung des Ethernet-Kabels von Cat 3 zu Cat 6A

^{Ethernet-Kabel hat einen langen Weg vom ersten Standard Cat 3 bis Cat 6A zurückgelegt}

Ethernet-Kabelkategorien erklärt

Ethernet wurde im Jahr 1973 von Bob Metcalfe am Xerox Palo Alto Research Center entwickelt und durch dicke Kupfer-Koaxialkabel unterstützt. Die erste Version, 10BASE5, wies ein extrem steifes Kabel mit einem Durchmesser von fast einem halben Zoll auf und wurde später durch 10BASE2 ergänzt, bei dem ein Kabel verwendet wurde, das etwa halb so dick und viel flexibler war. In den späten 1980er Jahren ermöglichte die Entwicklung des Ethernet-Hubs und später des Switches, dass Twisted-Pair-Kupferkabel zum primären Medium für die Unterstützung von Ethernet wurden.

Kategorien 3, 4 und 5

Im Jahr 1989 stellte Anixter, ein Distributor von Verkabelungsprodukten, sein „Levels“-Programm vor, die erste schriftliche Leistungsspezifikation für Datenverkabelungssysteme. Dies wurde zur Grundlage für das erste auf Standards basierende Kategoriekabel, das 1991 von der Telecommunications Industry Association (TIA) als Kategorie 3 ratifiziert wurde. Es unterstützte 10 Mb/s (über zwei der vier Paare in einem Kategorie 3 Kabel) und ebnete den Weg für die Entwicklung von verdrillten Doppel-Kategoriekabeln in den nächsten 30 Jahren. Die Kategorie 3 wird zwar von den Industriestandards nicht mehr empfohlen, ist aber in einigen Geschäftsgebäuden immer noch für die Sprachübertragung installiert. (In einigen dieser älteren Installationen werden Sie feststellen, dass zwei Paare für Daten und die anderen Paare für eine andere Verbindung oder ein Sprachpaar verwendet werden.) Nach Kategorie 3 gab es für eine gewisse Spanne Kategorie 4, die dann schnell durch Kategorie 5 ersetzt wurde – beide sind heute nicht mehr gültig und werden von den Verkabelungsstandards nicht mehr anerkannt.

Kategorien 5e und 6

Um 2001 herum kam Kategorie 5e mit besserem Nebensprechverhalten zur Unterstützung von Gigabit-Geschwindigkeiten. Dann kam Kategorie 6 mit etwas mehr Spielraum auf, wodurch 10 Gb/s unterstützt werden konnten – aber nur bis zu 35 Metern. Mit Qualifikationstests kann eine installierte Basis von Kabeln der Kategorie 5e und Kategorie 6 2,5 und/oder 5 Gb/s zu 100 Metern für Wi-Fi 6 Bereitstellungen unterstützen, mit dem Potenzial, 10 Gb/s zu 55 Metern oder weniger zu unterstützen.

Kategorie 6A

Kategorie 6A – in der Lage, 10 Gb/s zu 100 Meter zu unterstützen – und wurde 2009 ratifiziert. Es bleibt das empfohlene Medium für alle neuen horizontalen LAN-Bereitstellungen. Obwohl es sie jetzt seit mehr als einem Jahrzehnt gibt, war die Kategorie 6A ihrer Zeit vielleicht etwas voraus; Erst in den letzten fünf Jahren erforderten alle gängigen LAN-Anwendungen Geschwindigkeiten von 10 Gb/s zum Endgerät, und es gibt immer noch viele, die mit oder unter 1000 Mb/s arbeiten.

Kategorien 7, 7A und 8

Sie könnten auch neugierig auf Kategorie 7 und Kategorie 7A sein, die von ISO/IEC 2002 bzw. 2010ratifiziert wurden. Obwohl die Kategorie 7A nie offiziell von der TIA anerkannt wurde, bleibt sie ein beliebtes Verkabelungsmedium der Wahl für die Unterstützung von 10 Gb/s in Teilen Europas. Dann gibt es Kategorie 8, das als Lösung für die Unterstützung von 25 und 40 Gb/s in 30-Meter-Rechenzentrums-Switch-zu-Server-Verbindungen viel Hype erntete, sich aber nicht ganz durchgesetzt hat – der Stromverbrauch ist nach wie vor ein Problem für aktive 25/40GBASE-T Geräte. Fortschritte in der Transceiver-Technologie ermöglichen es Rechenzentren jetzt auch, 25 und 50 Gb/s-Switch-to-Server-Verbindungen mit SFP28- oder SFP56-Direktanschlusskabeln in Top-of-Rack-Konfigurationen (ToR) mit kurzer Reichweite oder aktiven optischen Baugruppen und glasfaserbasierte Verkabelung in längeren Strecken problemlos zu unterstützen. Das bedeutet nicht unbedingt, dass die Kategorie 8 am Ende ist. Sie (oder eine Version davon) kann schließlich 30-Meter-Horizontalverbindungen im LAN für Anwendungen unterstützen, die höhere Übertragungsgeschwindigkeiten erfordern, als Kategorie 6A unterstützen kann.

Vergleich der Ethernet-Kabelkategorien

Kategorie	Ratifizierungsjahr	Obere Frequenz	Übertragungsgeschwindigkeit
Kategorie3	1991	16 MHz	10 Mb/s
Kategorie4	1992	20 MHz	16 Mb/s
Kategorie5	1995	100 MHz	100 Mb/s
Kategorie 5e	2001	100 MHz	1000 Mb/s¹
Kategorie6	2002	250 MHz	1000 Mb/s²
Kategorie 6A	2009	500 MHz	10 Gb/s
Kategorie7	2010	600 MHz	10 Gb/s
Kategorie 7A	2013	1 GHz	10 Gb/s
Kategorie8	2016	2 GHz	40 Gb/s

^{¹bis zu 2,5 oder 5 Gb/s in einigen Fällen}
^{²bis zu 2,5, 5 oder 10 Gb/s in einigen Fällen}

Warum verwenden wir immer noch Kupferkabel?

Während der Preis für Optiken in den letzten zwei Jahrzehnten erheblich gesunken ist, wodurch die Gesamtkosten von Glasfasersystemen gesenkt wurden, sind kupferbasierte Verkabelungssysteme immer noch günstiger, wenn man die aktive Ausrüstung berücksichtigt. Installationswerkzeuge auf Kupferbasis sind günstiger und die Installationstechniken sind einfacher. Daher ist kupferbasierte Verkabelung immer noch die de facto Wahl für die meisten horizontalen LAN-Bereitstellungen. Die Power-over-Ethernet-Technologie (PoE), die sich neben der Kupferverkabelung durchgesetzt hat, hat viel damit zu tun.

Der 2003 ratifizierte IEEE 802.3af Typ 1 PoE lieferte ein Maximum von 15,4 W über zwei Kupferkabelpaare dieser Kategorie. Darauf folgte 802.3at (Typ 2) im Jahr 2009, und lieferte bis zu 30 W. Dann folgte 2018 die Ratifizierung von PoE mit vier Paaren mit 802.3bt Typ 3 und Typ 4 mit 60 bzw. 90 W. Jetzt scheint es, dass fast jedes angeschlossene Gerät mit PoE betrieben wird. Die Kombination aus Kupferkabel und PoE unterstützt den Großteil der heutigen fortschrittlichen Smart-Building-Technologien am Rand des Netzwerks, von Wi-Fi mit hohem Durchsatz, AV-over-IP und digitale Beschilderung bis hin zu verteilten Antennensystemen, Videoüberwachung und digitaler Beleuchtung.

Die Zukunft der Kupferverkabelung

Da die aufkommende IoT-Technologie noch mehr Geräte in das Netzwerk einbindet, werden zusätzliche Fortschritte die Stellung der Kupferverkabelung aufrechterhalten. Eine Technologie, auf die sich das Unternehmen / Geschäft / Betrieb vorbereitet, ist Single-Pair-Ethernet. Single-Pair-Ethernet ist ideal für Low-Speed- und Low-Power-Operational-Technology-Geräte (OT) im LAN, wie z. B. Sensoren und Controller, die in Gebäudeautomationssystemen verwendet werden, und soll bis zu 10 Mb/s auf bis zu 1000 Meter über einen einziges verdrilltes Doppelkabel 7 bis 52 W Single-Pair-PoE (SPoE) liefern je nach Kabellänge.

Fluke Networks hat immer Schritt gehalten

Die gute Nachricht ist, dass die Tests mit der Entwicklung von Kupferkabeln im Laufe der Jahre Schritt gehalten haben. Während der DTX CableAnalyzer von Fluke Networks (2004 eingeführt) die Zertifizierung von Kupferkabeln der Kategorie auf ein ganz neues Niveau brachte, bieten die Kupferkabelzertifizierer der DSX CableAnalyzer™-Serie (2013) mit der Versiv™-Plattform viel schnellere Zertifizierungstests, zusammen mit einer schnelleren Einrichtung und weniger Fehlern, und einfachere Berichterstattung. Mit laufenden Versiv-Firmware-Upgrades kann der DSX CableAnalyzer alle aktuellen Kategorien von Kupferkabeln zertifizieren sowie Kategorie 5e und 5 für 2,5/5GBASE-T qualifizieren.

Fluke Networks hat mit Lösungen wie dem LinkIQ™ Kabel- und Netzwerktester, der eine Kupferkabelanlage qualifizieren und Live-PoE-Lasttests durchführen kann, auch mit den Fortschritten in der Kupferkabeltechnologie Schritt gehalten. Und wir haben aufkommende Technologien wie Single-Pair-Ethernet im Auge, um die Testunterstützung sicherzustellen, wenn es um die Umsetzung geht.

Aber es sind nicht nur die Kabel und Anwendungen, mit denen wir Schritt gehalten haben. In den letzten zehn Jahren hat Fluke Networks die Dokumentation und Berichterstellung mit LinkWare Live vereinfacht, dem Cloud-basierten Dienst, der das Hochladen von Testergebnissen von jedem Ort aus ermöglicht – bisher wurden über sechzig Millionen hochgeladen. Wir haben LinkWare Live sogar um Funktionen wie drahtlose Konnektivität, GPS-Verfolgung sowie Kalibrierungs- und Firmware-Status erweitert.

Nur die Zeit wird zeigen, ob sich Kupfer-Ethernet-Kabel weiterentwickeln, aber Sie können sicher sein, dass Fluke Networks mit allen zukünftigen Anwendungen, Technologien und Testmöglichkeiten Schritt halten wird, die diese Kabel unterstützen müssen.