Kategorie 7 als nächster Schritt in der Verkabelung
Wegweiser
Kategorie-7-Kabel gibt es seit 1999, und der entsprechende Standard wurde im Jahr 2002 ratifiziert. Dennoch hat dieser Kabeltyp von Deutschland abgesehen nur wenig Anklang gefunden, zumal ihm allgemein nachgesagt wird, er sei schwierig zu installieren. Dennoch gibt es mittlerweile ausreichend Praxiserfahrung mit Kategorie 7, und Experten halten die Zeit für gekommen - trotz der Einführung von Kategorie 6A. Die großen Hersteller bieten teilweise beide Alternativen an - der Autor, Spezialist bei Siemon, bricht jedoch eine Lanze für Kategorie 7.
Nach der Ratifizierung des IEEE-Standards 802.3an (10GBase-T) und seiner anfänglichen
Propagierung durch die Hersteller aktiver elektronischer Bauelemente gibt es keine Zweifel mehr
daran, dass aktives Equipment für 10 GBit/s schon bald zum Alltag gehören wird. Es wird so kommen
wie gehabt: Branchenkommentatoren werden prognostizieren, dass diese Technik nur in Rechenzentren
verwendet werden wird, bis schließlich ein Computerhersteller wie etwa Apple seine Laptops mit
eingebauter NIC (Network Interface Card) für 10GbE ausliefert. Genau so war es bei Gigabit
Ethernet, und inzwischen wird kaum noch ein PC ohne Gigabit-Fähigkeit verkauft.
Sobald erst einmal eine gewisse Anzahl PCs mit 10-GBit/s-Ausstattung in Gebrauch ist, wird
niemand mehr so richtig mit Netzwerk-Switches zufrieden sein, die nur Gigabit-tauglich sind – ganz
gleich ob es etwa technisch sinnvoll ist, auf dem Desktop eine 10-GBit/s-Schnittstelle zu haben.
Dann sind also die Netzwerkmanager am Zug. Sie müssen entscheiden, wann sie 10-GBit/s-Netzwerke
implementieren wollen. Dabei müssen sie stets bedenken, dass sie höchstens alle sieben bis zwölf
Jahre die Gelegenheit zum Aufrüsten ihrer Verkabelung haben.
Exakt an dieser Stelle wird das Dilemma des Netzwerkmanagers deutlich: Er muss im Prinzip in die
Zukunft schauen können, indem er – selbstverständlich unter Einhaltung des vorgegebenen
finanziellen Budgets – ein Netzwerk installiert, das sich auch in fünf, sieben oder neun Jahren
nicht als Bremsklotz für die kommerziellen oder betrieblichen Aktivitäten des jeweiligen
Unternehmens erweist. Er muss also nicht Gründe für die Installation des neuesten und besten
Kabeltyps finden, sondern die Beweislast ist genau umgekehrt. Nur bei stichhaltigen Gegenargumenten
sollte er davon absehen, die neueste und leistungsfähigste Verkabelung zu verbauen. Die Diskussion
des Themas Zukunftssicherheit ist damit jedoch noch nicht abschlossen.
600 MHz kontra 500 MHz
Als man im Jahr 2002 den Klasse-F-Channel unter Verwendung von Kategorie-7-Komponenten als
Verkabelungsstandard ratifizierte, gab es keine Ethernet-Applikationen, die die enorme Bandbreite
von 600 MHz tatsächlich ausschöpften. Gigabit Ethernet war für die 100 MHz betragende Bandbreite
von Kategorie 5e konzipiert und machte in der Realität keinen Gebrauch von den 250 MHz von
Kategorie 6, auch wenn letztere dem Netzwerkmanager wertvollen zusätzlichen Spielraum bot.
Mit dem Aufkommen von 10 GBit/s Ethernet (10GBase-T) gemäß dem mittlerweile ratifizierten
IEEE-Standard 802.3an gibt es nun jedoch eine Ethernet-Applikation, die Kabel mit 500 MHz
Bandbreite benötigt. Und obwohl der Ethernet-Standard für 10 GBit/s nunmehr ratifiziert ist, sind
einige Parameter immer noch Diskussionsgegenstand. Dies bedeutet: Auch wenn renommierte Hersteller
garantieren, dass ihre Kategorie-6A-Lösungen 10GBase-T erfolgreich transportieren können, ist
Kategorie 7/Klasse F derzeit die einzige Lösung, die sich auf einen ratifizierten
Verkabelungsstandard stützt und bei der die Forderung, dass Interoperabilität zwischen den
Komponenten verschiedener Hersteller bestehen muss, erfüllt ist.
Kategorie 7 bietet noch weitere Vorzüge. Obwohl man dem Standard einst die dickeren Kabel
anlastete, sind diese inzwischen sogar dünner als die Mehrzahl der Kategorie-6A-UTP-Kabel. Dies
liegt daran, dass bei UTP-Systemen ein gewisser Abstand (in Form von Luft zwischen den Kabeln oder
als Luftspalt innerhalb der Ummantelung) erforderlich ist, um das Fremd-Nebensprechen (Alien
Crosstalk; AXT) zwischen den Kabeln auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.
Kategorie-7/Klasse-F-Kabel dagegen sind vollständig geschirmt, sodass AXT hier kein Problem
darstellt. Es ist sogar so, dass die Installateure bei Kategorie 7 wieder ihre ganze Kunst zeigen
können – mit sauber parallel verlegten und dicht gebündelten Kabelsträngen. In der Praxis hat
dieses Kabel den Vorteil, dass es in den Kabelwannen weniger Platz beansprucht, was sich besonders
bei beengten Verhältnissen auszahlt und nicht selten die Kosten für die Installation und
Kabelmanagement-Produkte gegenüber Kategorie 6A verringert.
Interessant ist zudem: Da Kategorie-6A-UTP-Kabel die gleiche Einfügungsdämpfung bieten müssen
wie Kategorie 7, sind sie nur geringfügig dünner. Viele Nutzer entscheiden sich deshalb von
vornherein für Kategorie 7, um von den deutlich größeren Reserven beispielsweise in Sachen
Nebensprechen profitieren zu können.
Zukunftssicherheit groß geschrieben
Der Fortschritt lässt sich bekanntlich nicht aufhalten, und so verwundert es nicht, dass sich
bereits ein Kategorie-7A/Klasse-FA-Standard in der Entwicklung befindet. Der Hauptbeweggrund
hierfür ist keine neue Ethernet-Applikation, sondern hat mit der Multimediatechnik zu tun: Das
zunächst wahrscheinlich in Hotels und Wohnhäusern installierte Kategorie-7A-Kabel bietet eine
Bandbreite von 1000 MHz, um mit einer einzigen strukturierten Verkabelungsinfrastruktur die gesamte
Palette übertragen zu können – von analogen Sprachsignalen mit 2,4 kHz bis zum hoch auflösenden
Kabelfernsehen. Die Kabelfernsehstandards verlangen eine Bandbreite von 862 MHz (Europa), 855 MHz
(USA) oder 765 MHz (Japan). Mit 1000 MHz erfüllt Kategorie-7A/Klass-FA-Kabel diese Anforderungen
und bietet sogar noch eine gewisse Reserve. Nach aktuellen Berechnungen reicht die
Shannon-Kapazität (maximale theoretische Kanalkapazität) sogar für 40 GBit/s Ethernet aus, das
vielerorts als nächster Entwicklungsschritt nach 10 GBit/s gilt.
Mit einer Datenkapazität in dieser Größenordnung bietet Kategorie 7A zweifelsfrei mehr
Zukunftssicherheit als Kategorie 6A. Für die meisten Unternehmen bedeutet dies 15 Jahre
Nutzungszeit mit vier oder fünf technischen Auffrischungen anstatt zehn Jahren mit drei oder vier
Aufrüstmaßnahmen.
Das englisch als Alien Crosstalk (kurz AXT) bezeichnete Phänomen des FremdNebensprechens trat
erstmals bei 100 MBit/s Ethernet auf und äußerte sich durch gelegentliche Probleme im praktischen
Betrieb. Zu einem echten Thema wurde es, als man begann, Gigabit Ethernet auf Kabeln der Kategorie
5e oder 6 zu betreiben. Um Abhilfe zu schaffen, ging man von den sauber gebündelten Kabelsträngen
ab und bevorzugte fortan eine eher "unordentlich" aussehende Verlegung, die einen Parallelverlauf
von Kabeln über größere Distanzen vermied.
AXT wurde zum Hauptproblem bei der Entwicklung von ungeschirmten (UTP) Kategorie-6A-Kabeln und
führte zu den unterschiedlichsten Abhilfemaßnahmen – von spiralförmigen Distanzhaltern innerhalb
der Ummantelung bis hin zu Kabeln mit ovalem Querschnitt. Ziel all dieser Maßnahmen war stets, die
Distanz zwischen den Leiterpaaren benachbarter Kabel zu maximieren und einen Parallelverlauf der
Kabel zu vermeiden.
Die großen Hersteller begegneten dem AXT-Problem zunächst durch ihre Kategorie-6A-Lösungen. Für
Netzwerkmanager, die nach dem ultimativen Schutz vor AXT-Problemen suchen, ist jedoch der
S/FTP-Aufbau von Kategorie-7(A)/Klasse-F(A) Kabel (Umkleidung aus Metallfolie für jedes Leiterpaar
und ein zusätzliches Abschirmgeflecht für das gesamte Kabel) das Optimum, das in puncto
AXT-Immunität machbar ist. Siemons Kategorie-7/7A-Version ist sogar das einzige Kupferkabelsystem,
das nach den Tempest-Prüfrichtlinien der US-Regierung getestet wurde und diese bestanden hat. Damit
besteht die Garantie, dass sich die übertragenen Signale selbst mit hoch entwickelten
Spionagetechniken nicht abhören lassen. Für bestimmte Unternehmen ist das Abhören mittlerweile zu
einem noch problematischeren Aspekt geworden, denn der Diebstahl sensibler Daten und Identitäten
stellt speziell für Institutionen aus der Finanzbranche ein wachsendes Risiko dar.
Cable Sharing
Jahrelang unterhielten Unternehmen separate Kabelnetze für die Sprach- und die
Datenkommunikation. Grund hierfür war schlicht die große Preisdifferenz zwischen den einfachen
Sprachkanälen und den komplexeren Datenkanälen. In einigen Fällen wird diese Praxis immer noch
beibehalten. Eine große Anzahl Unternehmen setzt jedoch inzwischen auf ein einheitliches
strukturiertes Kabelsystem, das sich einfacher managen lässt, besonders wenn IIM-Systeme
(Intelligent Infrastructure Management) zum Einsatz kommen.
Anwendungen wie das konventionelle analoge Telefon, Faxgeräte, Kabelfernsehen und sogar
Breitbandkabelfernsehen kommen jedoch mit nur einem Leiterpaar aus, während 10/100 MBit/s Ethernet
nur zwei Leiterpaare benötigt. Zu jedem 10/100-Gerät ein komplettes vieradriges Kategorie-6- oder
Kategorie-6A-Kabel zu verlegen, wäre damit hinsichtlich der Ausnutzung der Adernzahl ineffizient,
um die Managementvorgaben zu erfüllen.
Bei Kategorie 7(A)/Klasse F(A) sind die einzelnen Leiterpaare per Metallfolie abgeschirmt, und
die Abschirmung erstreckt sich auch auf die Steckverbinder. Die elektrische Isolation der einzelnen
Paare untereinander ermöglicht das so genannte Cable Sharing, das nicht nur nach den ISO/IEC-, EN-
und TIA/EIA-Standards zugelassen ist, sondern auch Industrieverbände wie BICSI akzeptieren.
Es gibt zwei verschiedene standardisierte Kategorie-7-Steckverbinder – Tera (IEC 61076–3-104)
und GG45 (IEC 60603-7-7). Beim Cable Sharing sind an einer einzigen Tera- oder GG45-Buchse alle
vier Leiterpaare des Kabels herausgeführt. Im Falle von Tera kann der Anwender wahlweise einen
Vierpaarstecker für 1 oder 10 GBit/s, einen oder zwei Zweipaarstecker für 10/100 MBit/s oder bis zu
vier Einpaarstecker für analoges Telefon, Fax, Industrie- oder Kabelfernsehen beziehungsweise
andere Anwendungen für ein Leiterpaar anschließen. Selbstverständlich lässt sich ein
Kategorie-7(A)/Klasse-F(A)-Kanal auch für eine Zweipaar- und zwei Einpaarapplikationen gleichzeitig
nutzen. Beim GG45-Steckverbinder erreichen die Techniker das gleiche Resultat mit so genannten
Splittercords, die einer Hydra ähneln.
Zu den zahlreichen Mythen, die sich um Kategorie 7(A)/Klasse F(A) ranken, gehört die Aussage,
diese Technik wiche grundlegend von früheren Verkabelungsstandards ab und sei somit nicht
abwärtskompatibel. Dies ist schlichtweg falsch. Wahr ist hingegen, dass für Kategorie 7 zwei
verschiedene Steckverbindertypen zugelassen sind, die beide von der Bauform RJ-45 abweichen. Einer
ist der von Siemon entwickelte Tera-Steckverbinder, der auch von einer Reihe weiterer Hersteller
angeboten wird. Für den Einsatz mit früheren Installationen gemäß Kategorie 6A, 6 oder 5e wird
lediglich ein fertig konfektioniert lieferbares Patch-Kabel benötigt, das auf der einen Seite einen
Tera- und auf der anderen einen RJ-45-Steckverbinder trägt.
Der andere Kategorie-7-Steckverbinder, der aussieht wie ein RJ-45-Typ (nach der Definition des
IEC-Standards 60603-7-1) und dennoch von diesem abweicht, ist der von Nexans entwickelte und auch
von Kerpen verwendete GG45. Zwar besteht Interoperabilität (zum Beispiel kann ein konventioneller
RJ-45-Stecker gesteckt werden), doch besitzt der GG45 für Kategorie 7/Klasse F zusätzliche Kontakte
neben denjenigen des normalen RJ-45. In die Buchse ist ein elektrischer Schaltmechanismus
eingebaut, der das Einstecken eines herkömmlichen RJ-45-Steckers registriert und auf die normalen,
parallelen RJ-45-Pins zurückschaltet. Die Steckverbinder-Schnittstelle GG45 ist im IERC-Standard
60603-7-7 definiert. In beiden Fällen gestaltet sich das Anschließen von RJ-45-Equipment an
Kategorie 7/Klasse F Kabel somit denkbar einfach.
Was Kategorie 7A/Klasse FA betrifft, wurde bisher nur das ohnehin für eine Bandbreite von 1200
MHz spezifizierte Tera-System gemäß IEC 61076-3-104 Ed. 2 international mit Spezifikationen für bis
zu 1000 MHz publiziert. Mit der IEC 60603-7-71 Ed.1 steht ein ähnlicher Standard für den
GG45-Steckverbinder an. Jedes freigegebene Kategorie-7A/Klasse-FA-Verkabelungssystem wird ohne
Zweifel auch künftig vollständig abwärtskompatibel zu den Kategorien 6A, 6 und 5e sein.
Ein weiteres Gerücht ist das von der extrem schwierigen Installation von Kategorie-7-Kabeln.
Natürlich lässt sich nicht behaupten, die Installation wäre einfacher als bei Kategorie 5e/6 UTP,
denn allein wegen der Abschirmung nimmt die Installation jeder Steckdose mehr Zeit in Anspruch als
bei UTP-Lösungen. Sie ist jedoch auch nicht schwieriger. Viele Installateure berichten sogar, der
Tera-Steckverbinder sei bedeutend einfacher zu verbauen als jedes bisherige geschirmte Kategorie
5e/6 System, mit dem sie jemals gearbeitet hätten. Der einzige Arbeitsgang, der gegenüber einer
UTP-Lösung hinzukommt, ist das Ablängen der Folien und das Drehen des Abschirmgeflechts um die
Ummantelung – beides keine schwierigen Tätigkeiten.
In UK und anderen UTP-Märkten kursiert noch ein weiteres Gerücht nicht nur über Kategorie 7,
sondern über geschirmte Systeme im Allgemeinen. Es besagt, dass Erdung und Potenzialausgleich
überaus komplex sind und sich nur schwierig korrekt bewerkstelligen lassen. In der Realität ist
dies jedoch ganz einfach: Wenn das Rack gemäß den Sicherheitsrichtlinien des Landes und den
Empfehlungen des Herstellers an die Erdungsschiene angeschlossen ist, bleibt nur noch ein
Arbeitsgang, da die Tera-Steckverbinder und Patch-Felder vollständig selbsterdend sind. Jedes
Patch-Feld muss über eine 2,5mm2-Erdungsleitung und die Erdungsklemme mit dem Rack oder Schrank
verbunden sein.
Wer benötigt Kategorie 7?
Selbstverständlich ist Kategorie 7 nicht für jede Anwendung erforderlich. Kategorie 7(A)/Klasse
F(A) bietet jedoch eine Reihe praktischer Vorteile, die vielerorts in der Branche bisher nicht
beachtet wurden. Neben den technischen Vorteilen resultiert aus der Eignung von
Kategorie-7-Systemen für deutlich höhere Datenraten (und sehr wahrscheinlich auch für den nächsten
Entwicklungsschritt nach 10 GBit/s), dass sich die Kosten für diese fortschrittliche Verkabelung
über 15 anstatt nur über zehn Jahre Nutzungsdauer amortisieren werden. Häufig wird weniger
Kabelmanagement-Hardware benötigt als bei UTP-Kabeln der Kategorie 6A, und durch die Möglichkeit
des Cable Sharings lässt sich die Zahl der benötigten Kanäle um bis zu 57 Prozent reduzieren. All
dies birgt für einige Anwender die Perspektive einer deutlichen Senkung der TCO (Total Cost of
Ownership) gegenüber Kategorie 6 und 6A.
In den weltweit üblichen Verkabelungsstandards sind leider zahlreiche abweichende und widersprüchliche Begriffe üblich. Mit den europäischen EN-Standards und den internationalen ISO/IEC-Standards sollte ein Kanal mit einem Buchstaben für die Klasse und einer Zahl für die Kategorie bezeichnet werden. Man hat es also mit einem Kanal der Klasse F und Komponenten der Kategorie 7 zu tun. Allgemein gebräuchlich ist es dagegen, beides als Kategorie 7 zu bezeichnen. In den USA werden der Kanal und seine Komponenten gemäß den TIA/EIA-Standards mit einer Kategoriekennziffer bezeichnet. Man spricht beispielsweise von einem Kanal der Kategorie 6, der wiederum aus Komponenten der Kategorie 6 besteht. Kategorie 7 ist bis dato in den US-amerikanischen TIA/EIA-Standards nicht existent.
Wie funktioniert das Installieren von Kategorie-7-Steckverbindern tatsächlich?
Als erstes werden mit einem entsprechenden Werkzeug einige Zentimeter der Ummantelung entfernt.
Jetzt schiebt der Installateur die Muffe auf das Kabel und rollt das Abschirmgeflecht über die Ummantelung (wie bei einem Koax-Kabel)
Mit dem zuvor bereits benutzten Abisolierwerkzeug kerbt er die Folien nun etwa 12 mm von der Ummantelung entfernt ein. Den nicht benötigten Teil zieht er ab.
Die Leiterpaare werden nun bis zum Ende der Folien aufgedreht und durch die entsprechend gefärbten Löcher in der Tera-Schablone gesteckt. Die überstehenden Enden schneidet der Installateur ab.
Nach Entfernen der Schablone steckt er die Leiter in die Tera-Buchse und presst anschließend die IDC-Endkappen zusammen.
Nach erfolgter Sichtprüfung steckt er Muffe und Gehäuse zusammen.
Gesamt-Zeitbedarf etwa drei Minuten.
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