Twisted-Pair-Kabel (UTP / FTP / STP)

Twisted-Pair-Kabel
"Twisted Pair" ist die englische Bezeichnung für ein Kupferkabel mit gekreuzten, verdrillten bzw. verseilten Adernpaaren. Es hat Ähnlichkeit mit dem in Deutschland verwendeten Telefonkabel, das man als Installationskabel J-Y(ST)Y bezeichnet.
Kabel mit verseilten Adernpaaren werden schon sehr lange bei der Signal- und Datenübertragung eingesetzt. Zum Beispiel in der Telefon- und Netzwerktechnik.

Vorteile von Twisted-Pair-Kabel

Die paarweise Verseilung und ein elektrisch leitender Schirm vermindert störende Einflüsse von äußeren magnetischen Wechselfeldern, wie sie durch andere stromführende Kabel hervorgerufen werden. Ebenso wird das Übersprechen zwischen benachbarten Adernpaaren innerhalb des Kabels reduziert..
Der elektrisch leitende Schirm, besteht aus einer Aluminiumfolie oder einem Drahtgeflecht, die um die Adernpaare gewickelt sind. Das Drahtgeflecht dient als Abschirmung gegen niederfrequente Felder. Der Bedeckungsgrad des Geflechts sollte über 30% liegen. Eine Kombination aus Geflecht- und Folienschirm hat sich als sehr effektiv erwiesen, um innere und äußere elektromagnetische Einflüsse zu verringern.
Um statische Aufladungen durch die Reibung zwischen Metallfolie, Drahtgeflecht und den Adernpaaren zu vermeiden, befindet sich dazwischen eine antistatische Kunststofffolie, die aber keine abschirmende Funktion oder Wirkung hat.

Verdrillt / Verseilt / Gekreuzt

Insgesamt gibt es drei verschiedene Übersetzungen für "Twisted Pair". Man spricht von verdrillten, verseilten oder gekreuzten Adernpaaren. Falsch ist keines davon. Technisch korrekt ist es, wenn man von Verseilung oder verseilten Adernpaaren spricht. Der Grund ist das Herstellungsverfahren, dass mit dem von Seilen vergleichbar ist.

Standards bei Twisted-Pair-Kabeln

Twisted-Pair-Kabel sind genormt und um ihre Leistungsfähigkeit zu beschreiben in unterschiedliche Klassen und Kategorien eingeteilt. Jede Klasse oder Kategorie deckt verschiedene Anforderungsprofile mit bestimmten Qualitätsvorgaben ab. Die Kategorien sind nach dem US-Standard TIA/EIA 568 festgelegt und reichen von 1 bis 6. Die Kategorien 1 und 2 sind nur informell definiert und gab es praktisch nie. Für Kabel der Kategorie 3 und 4 gibt es keinen Anwendungsfall mehr. Ihre Qualität entspricht nicht mehr den Anforderungen heutiger Übertragungstechniken. Man findet sie höchstens noch in alten Netzwerk-Installationen.
Parallel zu den Kategorien der EIA/TIA 568 gibt es noch die Kategorien der ISO/IEC 11801, in der die Kategorien 5 bis 7 festgelegt sind.
Zusätzlich gibt es eine europäische Norm EN 50172, in der Twisted-Pair-Kabel in die Klassen A bis F eingeteilt sind.
Die Standards gelten jedoch nicht nur für die Kabel, sondern auch für die Stecker und Buchsen.
Gerade aktuell sind Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 6 oder 7 bzw. der Klasse E und F.

EIA/TIA 568
 ISO/IEC 11801
 EN 50173
 max. Frequenz Impedanz Anwendung
Cat. 1 - - 0,3 ... 3,4 kHz 100 Ohm analoge Sprachübertragung
- - Class A 100 kHz 100 Ohm analoge Sprachübertragung
Cat. 2 - Class B 1 MHz 100 Ohm ISDN
Cat. 3 - Class C 16 MHz 100 Ohm 10Base-T, 100Base-T4, ISDN, analoges Telefon
Cat. 4 - - 20 MHz 100 Ohm 16 MBit Token Ring
IBM Typ 1/9 20 MHz 150 Ohm 4 und 16 MBit Token Ring
Cat. 5 Cat. 5 Class D 100 MHz 100 Ohm 100Base-TX, SONET, SOH
Cat. 5e Cat. 5e Class D 100 MHz 100 Ohm 1GBase-T
Cat. 6 Cat. 6 Class E 250 MHz 100 Ohm 1GBase-T, 155-MBit-ATM, 622-MBit-ATM
Cat. 6A Cat. 6A Class EA 500 MHz 100 Ohm 10GBase-T
- Cat. 7 Class F 600 MHz 100 Ohm 10GBase-T (bis 100 Meter)
- Cat. 7A Class FA 1000 MHz 100 Ohm 10GBase-T, 40GBase-T und 100GBase-T (eingeschränkt)

Die Übertragungsfrequenz (max. Frequenz) und die Kabellänge stehen in einem Verhältnis zueinander. Ist die Übertragungsfrequenz zu hoch, dann reduziert sich die nutzbare Kabellänge. Das bedeutet, bei einer höheren Frequenz kann nur eine geringere Entfernung überbrückt werden. Danach ist das Signal unbrauchbar und eine Übertragung nicht mehr möglich.

Hinweis: Bei allen ISO-Standards handelt es sich um Handlungsempfehlungen. Die Einhaltung einer ISO-Norm ist freiwillig. Allerdings wird die Einhaltung von verschiedenen Kooperationspartnern, Herstellern und Kunden gefordert.

Schreibweise: Category (Cat./CAT) oder Kategorie (Kat./KAT)

Die Schreibweisen für die Kabel-"Kategorie" weichen gelegentlich voneinander ab. Das liegt daran, dass manchmal die englische und manchmal die deutsche Schreib- und Sprechweise verwendet wird. Erschwerend kommt hinzu, dass Begriffe wie CAT5, CAT6, CAT6A und CAT7 nicht geschützt sind und deshalb in Produktbezeichnungen unterschiedlich verwenden werden. Das führt leider zu unterschiedlichen Bezeichnungen in der Fachwelt, auch wenn die ähnlichen Begriffe das gleiche ausdrücken.

Die "Kategorie" wird aus dem US-amerikanischen Standard EIA/TIA 568 abgeleitet. Dort wird die englische Schreibweise "Category" verwendet und mit "Cat." abgekürzt. Die Schreibweisen "CAT" dürfte auch vorkommen.
Im deutschsprachigem Raum spricht man eher von "Kategorie", als "Kat." abgekürzt. Die Schreibweisen "KAT" dürfte auch vorkommen.
Fachleute sprechen in der Regel von KAT- oder CAT-Kabel. Wenn das Kabel genauer bezeichnet werden soll, dann auch von CAT5-, CAT6- oder CAT7-Kabel.

Twisted-Pair-Kabel der Category 3 / Kategorie 3 (Class C)

CAT3 war in den USA lange Zeit der Standardkabeltyp bei allen Telefon-Verkabelungen. Die Kabel sind ISDN-tauglich. Aus diesem Grund werden die in Deutschland bekannten Installationskabel mit der Bezeichnung J-Y(ST)Y hin und wieder als CAT3-Kabel bezeichnet, was aber falsch ist. Diese Kabel haben mit CAT3-Kabel nichts zu tun. Sie so zu bezeichnen ist irreführend.

Twisted-Pair-Kabel der Category 5 / Kategorie 5 (Class D)

CAT5-Kabel sind wahrscheinlich die am häufigsten verlegten Netzwerkkabel und somit in den meisten älteren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. In der Regel werden sie für die parallele Nutzung von Netzwerk und Telefonie eingesetzt. CAT5-Kabel sind für Ethernet, Fast-, Gigabit-Ethernet und in Ausnahmefällen auch für 10-Gigabit-Ethernet geeignet. Telefon-Installationen profitieren von fehlerfreien Kabelverbindungen.
Für Gigabit-Ethernet musste die Spezifikationen überarbeiten werden. Die Kabel wurden mit Cat5e (enhanced) bezeichnet. CAT5e ist genauer spezifiziert und kommt vor allem in Europa zum Einsatz. Umsichtig verlegte CAT5-Leitungen profitieren davon, dass sie nach der Messung meistens die Anforderungen für CAT5e erfüllen.
Seit der Normung im Jahr 2003 gilt nur noch die Bezeichnung CAT5. Die davor verlegten CAT5-Kabel unterstützen Gigabit-Ethernet nicht immer.

Twisted-Pair-Kabel der Category 6 / Kategorie 6 (Class E)

CAT6-Kabel sind in den neueren strukturierten Netzwerk-Verkabelungen anzutreffen. In der Regel werden sie für die parallele Nutzung von Netzwerk und Telefonie eingesetzt.
Für die Verlegung von CAT6-Kabel gibt es meistens keinen wirklichen Grund. Im Bereich Ethernet mit 1 GBit/s reicht CAT5 (CAT5e) vollkommen aus. Eine bessere Qualität als CAT6 ist eigentlich nicht notwendig. Deshalb dauerte es lange, bis CAT6-Kabel für strukturierte Verkabelungen eingesetzt wurden. Irgendwann wurden häufiger CAT6-Kabel als CAT5-Kabel verlegt. Sie waren besser lieferbar. Außerdem bemerkte so mancher Elektroinstallateur, dass man mit einem "reingeklatschten" CAT6-Kabel bessere Messwerte erreichen kann, als bei einem umsichtig verlegten CAT5-Kabel. Vor allem, wenn das eine oder andere Kabel länger wurde, als es eigentlich sein durfte. Nacharbeiten und Diskussionen mit dem Kunden konnten vermieden werden.
Im Vergleich zu CAT5-Kabel enthält CAT6-Kabel dickere Adern und mehr Folien- und Geflecht-Schirmung. Vor allem beim Abisolieren und Auflegen an Dosen und Patchfeldern entsteht wegen der Schirmung ein größerer Aufwand, der für geübte Installateure vernachlässigbar ist.
Eine Erweiterung von CAT6 ist CAT6A bzw. CAT6A.

Twisted-Pair-Kabel der Category/Kategorie CAT6A / CAT6A (Class EA)

Mit 10-Gigabit-Ethernet (10GBASE-T) wurden Twisted-Pair-Kabel mit dem Standard CAT6A (augmented) spezifiziert, der für Frequenzen bis zu 500 MHz ausgelegt ist. CAT6A-Kabel enthielten anfangs Trennstege, um die Adernpaare räumlich voneinander zu trennen. Auf diese Weise soll das Übersprechen reduziert werden. Allerdings gehen damit ein größerer Kabeldurchmesser und ein größerer Biegeradius einher, wodurch sich die Kabel schwerer verlegen lassen.
Bei 10GBASE-T erreicht man mit diesen Kabeln eine maximale Entfernung von 55 Metern. Zusätzlich benötigt man Patchpanels, die den Abstand zwischen den einzelnen Anschlüssen erhöhen, geschirmte RJ45-Stecker, Spezialwerkzeug für die Konfektionierung, geschlossene Kabeltrassen und die Trennung unterschiedlicher Kabelarten, um gegenseitige Beeinflussungen zu vermeiden.

Twisted-Pair-Kabel der Category 7 / Kategorie 7 (Class F)

Spätestens bei 10-Gigabit-Ethernet sind Kabel der Kategorie 7 notwendig (oder CAT6A). Da diese Technik als zukunftsweisend gilt und die Kabel nicht sehr viel teurer sind als CAT6-Kabel, werden viele Neuinstallationen mit CAT7-Kabel ausgerüstet.
Die Kategorie 7A ist sogar bis 1000 MHz spezifiziert und wurde für Anwendungen ausgearbeitet, die über 10 GBit/s hinausgehen.
Im Unterschied zu den Kabeln der Kategorie 5 und 6 sind alle vier Adernpaare eines CAT7-Kabels einzeln geschirmt. Das bedeutet, es kommen generell Folien- und Geflecht-geschirmte Kabel zum Einsatz. Ungeschirmte UTP-Kabel sind in der Kategorie 7 möglich, aber in der Praxis eher selten anzutreffen. Es werden hauptsächlich S/FTP-Kabel verwendet.
Hinzu kommen neue Steckverbinder. Der Grund, die Abstände zwischen den RJ45-Steckern ist zu gering. Eine CAT7-Verkabelung mit RJ45-Patchkabeln und -dosen ist also keine "echte", sondern höchstens CAT6A.

In der Vergangenheit haben viele Elektroinstallateure die nötige Sorgfalt beim Verlegen von CAT6- und CAT7-Kabel missen lassen. Darauf angesprochen wurde meist nur milde gelächelt und abgewunken. Natürlich, auf einem schlecht behandelten CAT7-Kabel ist Fast-Ethernet mit 100 MBit/s auch kein Problem. Doch wer lässt CAT7-Kabel verlegen, um es nur für Fast-Ethernet zu nutzen? Was ist, wenn jemand 10GBase-T auf CAT7 nutzen will? Abwegig ist das nicht. Zwar werden mit 10GBase-T kaum Arbeitsplatzrechner ans Netzwerk angebunden. Doch lässt sich mit 10GBase-T eine schnelle Netzwerk-Infrastruktur aufbauen, die ohne teure Glasfaserkabel auskommt.
Der Elektroinstallateur muss dringend davon Abstand nehmen CAT6- und CAT7-Kabel mal geschwind "reinzuklatschen". Das zeugt von geringer Kenntnis und ist Pfusch.

Wichtiger Hinweis: Alle CAT7-Patchkabel, -Patchfelder und Anschlussdosen mit RJ45-Steckverbindern entsprechen nicht der CAT7-Spezifikation. Das bedeutet, eine Netzwerkinstallation mit CAT7-Kabel und RJ45-Steckverbindungen ist nur eine CAT6A-Netzwerkinstallation. Netzwerk-Komponenten nach CAT7 benötigen neue Steckverbindungen. Allerdings hat sich noch keine durchgesetzt.

Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel

Der übliche Steckverbinder (Stecker-Buchse-Kombination) für Twisted-Pair-Kabel ist RJ45, der auch als Western-Stecker bezeichnet wird.
Mit viel Konstruktionsarbeit an der Leiterplatte kann der RJ45-Steckverbinder bis zu 500 MHz erreichen. Die 500 MHz sind die Mindestanforderungen für 10 GBit/s. Was aber nur für eine Kabelstrecke (CAT6A) von 55 Meter ausreicht. Mehr geht mit RJ45 nicht. Deshalb wird nach einem allseits akzeptierten Nachfolger für die zukünftigen CAT7-Leitungsnetze gesucht. Antreten werden dazu GG45, TERA und ARJ45.

GG45 von Nexans ist ein neuer Steckverbinder für Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 7. GG45 ist abwärtskompatibel zu RJ45. Zwischen GG45 und RJ45 reicht ein einfacher Adapter.
ARJ45 ist ein von Stewart Connector entwickelter Steckverbinder, der interoperabel zu GG45 ist.
Da sämtliche Endgeräte noch über RJ45-Anschlüsse verfügen, wird der Umstieg eher langsam vonstatten gehen.

Bezeichnungssystem für Twisted-Pair-Kabel nach ISO/IEC-11801 (2002) E

Neben der Einteilung in Klassen und Kategorien bezieht man sich bei der Bezeichnung von Twisted-Pair-Kabel auf deren Zusammensetzung aus Mantel, Schirm und Adernpaaren. Hier gibt es deutliche Unterschiede, die sich direkt in der Qualität der Kabel und deren Einsatzzweck bemerkbar macht.
Grundsätzlich unterschiedet man zwischen geschirmte und ungeschirmte Kabel. Im Gegensatz zu den geschirmten Kabel (STP und FTP) weisen die ungeschirmten Kabel (UTP) eine deutlich schlechtere Übertragungsqualität auf, die sich bei hohen Übertragungsraten und langen Leitungslängen negativ bemerkbar macht.
Da die alten Bezeichnungen nicht einheitlich, dafür widersprüchlich waren und oft Verwirrung gestiftet haben, wurde mit der Norm ISO/IEC-11801 (2002) E ein neues Bezeichnungssystem der Form XX/YZZ eingeführt.

XX steht für die Gesamtschirmung

Y steht für die Aderpaarschirmung

ZZ steht für die Verseilungsart

Übersicht: Bezeichnung für Twisted-Pair-Kabel

Twisted-Pair-Kabel (TP) U/UTP S/UTP U/FTP S/FTP F/FTP SF/FTP
Gesamtschirm Drahtgeflecht (S)   X   X   X
Folie (F)         X X
Adernpaarschirm Drahtgeflecht (S)            
Folie (F)     X X X X

U/UTP - Unscreened/Unshielded Twisted-Pair-Kabel

U/UTP - Unscreened/Unshielded Twisted-Pair-Kabel
Das U/UTP-Kabel besteht aus einem Kunststoffmantel, in dem sich die ungeschirmten, paarweise verseilten Adernpaare befinden. Wegen des fehlenden Schirms haben U/UTP-Kabel einen geringen Außendurchmesser, sind leicht zu verarbeiten, zu verlegen und preisgünstig herzustellen.
U/UTP-Kabel sind weltweit die meistverwendeten Kabel für lokale Netzwerke mit Ethernet. Sie werden in Europa, speziell in Deutschland, seltener verwendet.

S/UTP - Screened/Unshielded Twisted-Pair-Kabel

Das S/UTP-Kabel besteht aus einem Kunststoffmantel und einem Gesamtschirm, in dem sich die paarweise verseilten Adernpaare befinden. Die Schirmung darf aus Kupfergeflecht oder Aluminiumfolie (Folie, die mit Aluminium kaschiert ist) oder aus beidem bestehen. Die Qualität dieser Kabel ist wesentlich höher als bei ungeschirmten UTP-Kabeln.
Besteht der Gesamtschirm nur aus einer Folie, wird so ein Kabel auch als F/UTP-Kabel bezeichnet. Besteht der Gesamtschirm aus Folie und Drahtgeflecht wird so ein Kabel auch als SF/UTP-Kabel bezeichnet. In der Regel spricht man trotzdem nur von S/UTP-Kabel.

U/FTP - Unscreened/Foiled Twisted-Pair-Kabel

U/FTP - Unscreened/Foiled Twisted-Pair-Kabel
U/FTP-Kabel bestehen aus einem Kunststoffmantel und paarweise verseilten Adernpaaren, die mit einem metallischen Folienschirm umgeben sind. Bei der Schirmung unterscheidet man zwischen PiMF (Paar in Metallfolie) und ViMF (Vierer in Metallfolie). Beim PiMF-Kabel ist jeweils ein Adernpaar von einer Metallfolie umgeben, beim ViMF-Kabel sind jeweils zwei Paare mit Metallfolie umgeben.
Durch die umfangreichere Schirmung haben U/FTP-Kabel einen größeren Außendurchmesser und einen größeren Biegeradius als U/UTP- S/UTP-Kabel. Die Verarbeitung und Verlegung dieser Kabel ist entsprechend aufwendiger.

S/FTP - Screened/Foiled Twisted-Pair-Kabel

S/FTP - Screened/Foiled Twisted-Pair-Kabel
S/FTP-Kabel bestehen aus einem Kunststoffmantel und paarweise verseilten Adernpaaren. Die einzelnen Adernpaare sind mit einer metallischen Folien umgeben. Zusätzlich ist das Adernpaar-Bündel mit einem Gesamtschirm aus einem Drahtgeflecht umgeben.

F/FTP - Foiled/Foiled Twisted-Pair-Kabel

F/FTP-Kabel bestehen aus einem Kunststoffmantel und paarweise verseilten Adernpaaren. Die einzelnen Adernpaare sind mit einer metallischen Folien umgeben. Zusätzlich ist das Adernpaar-Bündel mit einem Gesamtschirm aus einer metallischen Folie umgeben.

SF/FTP - Screened Foiled/Foiled Twisted-Pair-Kabel

SF/FTP-Kabel bestehen aus einem Kunststoffmantel und paarweise verseilten Adernpaaren. Die einzelnen Adernpaare sind mit einer metallischen Folien umgeben. Zusätzlich ist das Adernpaar-Bündel mit einem Gesamtschirm aus Drahtgeflecht und einer metallischen Folie umgeben.

Übersicht: Leitungen und Kabel