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Der Unterschied zwischen Glasfaserkabeln, Twisted Pair und Koaxialkabeln

Die Hauptkomponenten eines Übertragungssystems sind: Der Sender (TX), der Kommunikationskanal und der Empfänger (RX).

Heute werden wir uns auf den Kommunikationskanal konzentrieren. Dies kann in Form eines physikalischen verdrahteten Mediums oder eines drahtlosen Mediums wie Luft erfolgen. Das verdrahtete Medium findet man in der heutigen dichten Verkabelung eines Rechenzentrums in Form von Twisted Pair oder optischen Kabeln und in der letzten Meilenschleife als Koaxialkabel.

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Twisted Pair

Twisted-Pair-Kabel, wie die Namen implizieren, bestehen aus einem Paar miteinander verdrillten Kabeln und werden schon seit langem im Telekommunikationsbereich eingesetzt. Das Verdrehen kann Geräusche von Außenquellen und Übersprechen auf Multipaar-Kabeln vermeiden, so dass das Kabel am besten für das Tragen von Signalen geeignet ist. Grundsätzlich können Twisted-Pair-Kabel in zwei Typen unterteilt werden: Ungeschirmte Twisted-Pair (UTP) und geschirmte Twisted-Pair (STP) Kabel.

UTP steht für ungeschirmte Twisted Pair Adern, während STP für geschirmte Twisted Pair Adern steht. UTP wird typischerweise von Telefongesellschaften und in der Datenkommunikation installiert (obwohl dies oft nicht von hoher Qualität für High-Speed-Netzwerk-Nutzung sinnvoll ist) und wird für 10Base-T Ethernet verwendet. Allerdings unterscheidet sich STP von UTP auch dadurch, dass hierbei noch eine zusätzliche Metallfolie verwendet wird, die dazu beiträgt, Übersprechen und Störungen von außen zu verhindern. Dies wird typischerweise verwendet, um induktive und kapazitive Kopplung zu eliminieren, so dass diese Verkabelung zwischen Ausrüstung, Racks und Gebäuden angewendet werden kann.

UTP Kategorie Beschreibung
CAT1 Bis zu 1Mbps, Altes Telefonkabel
CAT2 Bis zu 4Mbps, Token Ring Netzwerk
CAT3 Bis zu 10Mbps, Token Ring & 10BASE-T Ethernet
CAT4 Bis zu 16Mbps, Token Ring Netzwerk
CAT5 Bis zu 100Mbps, Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring
CAT5e Bis zu 1Gbps, Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet
CAT6 Bis zu 10Gbps, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet (55 Meter)
CAT6a Bis zu 10Gbps, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet (55 Meter)
CAT7 Bis zu 10Gbps, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet (100 Meter)

Koaxialkabel

Ein Koaxialkabel besteht aus einem inneren massiven Leiter, der von einem parallel geschichteten Außenfolienleiter umgeben ist, der wiederum durch eine Isolierschicht geschützt ist. Ein Koaxialkabel hat eine über 80-mal besser Übertragungsfähigkeit im Vergleich zu Twisted-Pair. Koaxialkabel werden schon lange bei der Hochgeschwindigkeitskommunikation und in Netzwerken von 10 Gigabit-Link-Rechenzentren und in Heim-Netzwerken eingesetzt, weil es sich als kostengünstige Lösung für kurze Links im Rahmen von 10 Metern erwiesen hat.

Es gibt zwei Arten von Koaxialkabeln: 75 Ohm und 50 Ohm. Das erstere wird hauptsächlich verwendet, um ein Videosignal zu übertragen, wie Fernsehsignale über Kabel. Während die Hauptanwendung der letzteren Variante die Übertragung eines Datensignals in einem Zwei-Wege-Kommunikationssystem ist. Weitere typische Anwendungen sind Computer-Ethernet-Backbones, drahtlose Antenneneinspeisungskabel, GPS (Global Positioning Satellite) Antenneneinspeisungskabel und Mobiltelefonsysteme.

Bei der Entscheidung, ob Koaxialkabel, Twisted-Pair- oder LWL-Kabel für die Übertragung verwendet werden sollen, ist es unerlässlich, die grundlegenden Informationen über die verschiedenen Typen zu sammeln und die Kosten, Kabelläufe und andere äußere Bedingungen mit in Betracht zu ziehen.

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Glasfaserkabel

Als Glasfaserkabel bezeichnet man die komplette Montage von Fasern in einem Kabel, welches Lichtimpulse verwendet, um Informationen über Faser-Linien zu übertragen, anstatt mit elektronischen Impulsen wie bei Kupferleitungen zu übertragen. Jedes der optischen Faserelemente wird einzeln mit Kunststoffschichten beschichtet und in einem Tube zusammengefasst. Ein Glasfaserkabel kann viele Wellenlängen (oder Kanäle) aufnehmen, die den ständig wachsenden Datenkapazitätsanforderungen gerecht werden können. Bei beidseitigen LC / SC / ST / FC / MTRJ / MU / SMA-Steckverbindern wie bei LC-LC, LC-ST, SC-SC, ST-ST, LC SC Verbindungen können Glasfaserkabel Hardware mit entsprechendem Anschlussport untereinander verbinden.

Eine optische Singlemode Faser ist eine Faser, die einen kleinen Kern hat und nur einen Lichtmodus zu einer Zeit ausbreiten kann. Aus diesem Grund werden Singlemode Fasern in der Regel für Hochgeschwindigkeits- und Langstreckenanwendungen eingesetzt. Während eine optische Multimode Faser eine Art von optischer Faser mit einem Kerndurchmesser ist, der größer ist als die Wellenlänge des zu übertragenen Lichts, die mehrere Lichtstrahlen oder Modi gleichzeitig tragen kann. Multimode Fasern werden vor allem wegen der hohen Kapazität und Zuverlässigkeit für die Kommunikation über kurze Distanzen eingesetzt, die als Backbone-Anwendungen in Gebäuden dienen.

Vorteile von optischen Fasern gegenüber einer Kupferverdrahtung:

  • Eine große Bandbreite: Eine einzelne optische Faser kann über 3.000.000 Full-Duplex-Sprachanrufe oder 90.000 TV-Kanäle übertragen.
  • Immunität gegen elektromagnetische Störungen: Licht das über optische Fasern transportiert wird, wird durch elektromagnetische Strahlung in der Nähe nicht beeinflusst. Die optische Faser ist elektrisch nicht leitend, so dass sie keine elektromagnetischen Signale aufnimmt. Informationen, die innerhalb der optischen Faser übermittelt werden, sind neben elektromagnetischen Störungen, auch immun gegen elektromagnetische Impulse, die durch nukleare Geräte erzeugt werden.
  • Niedriger Dämpfungsverlust über lange Distanzen: Der Dämpfungsverlust liegt bei Glasfaser-Kabeln lediglich bei 0,2 dB/km, so dass bei Übertragungen über lange Distanzen keine Repeater notwendig sind.
  • Elektrischer Isolator: Optische Fasern führen keine Elektrizität mit sich und eliminieren dadurch Probleme durch Erdschleifen und Blitzeinschläge. Optische Fasern können dadurch sogar auf Polen neben Hochspannungs-Stromkabeln aufgereiht werden.
  • Sicherheit der Informationen bei Übertragung über das optische Kabel. Kupfersignale können hingegen abgegriffen werden ohne dass es bemerkt wird.