Patchkabel
Ein Patchkabel (engl. to patch – zusammenschalten), auch Rangierkabel ist ein Kabeltyp der Netztechnik und der Telekommunikation. Patchkabel sind meist vorkonfektioniert.
Der Begriff Patchkabel bezieht sich ursprünglich auf kurze Kabellängen (z. B. 50 cm oder 1 m), jedoch existiert keine bestimmte Kabelnormung, daher werden häufig jegliche variable, nicht fest verlegte Kabelverbindungen auch als Patchkabel bezeichnet.
Patchkabel oder Anschlusskabel gibt es sowohl in Glasfaser- als auch Kupfer-Ausführung. Weitere Ausführungen sind zum Beispiel Twinax-(Koaxial)-Patchkabel, wie sie für z. B. InfiniBand genutzt werden.
Bei Kupferpatchkabeln bestehen die Adern im Kabel aus flexiblen Kupferlitzen im Gegensatz zu fest verlegten Kabeln, welche aus massiven Drähten bestehen. Bei Glasfaser-Patchkabeln wird auf einen komplexen Kabelaufbau verzichtet und in der Regel auf flexiblere Zipcord-Varianten zurückgegriffen. Die Länge von Patchkabeln ist gewöhnlich etwa 0,3 bis 25 m, für längere Strecken werden meist fest installierte Verbindungen genutzt.
Kupferpatchkabel können entweder eins zu eins verdrahtet sein (englisch straight through, gleiche Positionen beider Stecker sind miteinander verbunden, die Farbfolgen der Adern in beiden Steckern sind gleich, das gestreckte Kabel ist rotationssymmetrisch um eine Querachse), oder gekreuzt sein, worunter die Crosskabel fallen.
Verwendung
Ein Patchkabel dient
- zur Verbindung von Anschlüssen (Ports) eines Patchfelds (auch Rangierfeld genannt) mit Ports eines anderen Patchfelds; diese Verbindung nennt man Patch oder Rangierung
- zur Verbindung von Anschlüssen (Ports) eines Patchfelds mit einem Netzwerkverteilergerät (zum Beispiel Switch, Hub oder Router)
- der Anbindung von Endgeräten (zum Beispiel PC mit Netzwerkkarte) an eine Netzanschlussdose.
Typen
Patchkabel werden bei verschiedenen Netztypen eingesetzt, zum Beispiel bei
- Ethernet-Netzen definiert nach dem internationalen Standard TIA/EIA-568A/B
- Strukturierten Verkabelungen
- Telefonverteilungen von Telefonanlagen
Häufig anzutreffende Kabeltypen sind dabei vor allem Twisted-Pair-Kabel, aber auch Koaxialkabel und Lichtwellenleiter.
Herstellung Kupferpatchkabel
Im Prinzip können Patchkabel für Twisted-Pair-Kupferanwendungen relativ einfach selbst hergestellt werden. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass die Qualität und Güte eines Patchkabels maßgeblichen Einfluss auf die Performance und Güte der Datenübertragung nimmt. Aderdurchmesser und Qualität der Meterware spielt hier ebenso eine Rolle wie der Stecker und die Qualität der Konfektion. Auch Faktoren wie „Power over Ethernet“ und die damit verbundenen Probleme der Steckverbindung sollten hierbei nicht außer acht gelassen werden, und es empfiehlt sich, durchgängig zertifizierte und geprüfte fertig konfektionierte Patchkabel einzusetzen.
Verdrahtung
Unabhängig vom tatsächlich verwendeten Standard werden die Kontakte von RJ-45-Steckern und -Buchsen folgendermaßen durchnummeriert:
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Entsprechend dem verwendeten Standard werden die Kontakte nach TIA-568A/B für 100BaseT folgendermaßen verdrahtet:
| Kontakt | -568A Paarnr. | -568B Paarnr. | -568A Farbe | -568B (AT&T 258A) Farbe |
|---|---|---|---|---|
| 1 (Tx+) | 3 | 2 |  weiß/grüner Strich
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 weiß/oranger Strich
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| 2 (Tx−) | 3 | 2 |  grün/weißer Strich oder grün
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 orange/weißer Strich oder orange
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| 3 (Rx+) | 2 | 3 | weiß/oranger Strich
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weiß/grüner Strich
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| 4 | 1 | 1 |  blau/weißer Strich oder blau
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blau/weißer Strich oder blau
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| 5 | 1 | 1 |  weiß/blauer Strich
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weiß/blauer Strich
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| 6 (Rx−) | 2 | 3 | orange/weißer Strich oder orange
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grün/weißer Strich oder grün
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| 7 | 4 | 4 |  weiß/brauner Strich
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weiß/brauner Strich
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| 8 | 4 | 4 |  braun/weißer Strich oder braun
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braun/weißer Strich oder braun
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Der einzige Unterschied zwischen TIA-568A und TIA-568B ist die Vertauschung der Farben der Adernpaare 2 und 3 (orange und grün). Beide Standards verdrahten die Kontakte eins zu eins. Da sich Strom unabhängig von der Adernfarbe verhält, sind Patchkabel, die nach dem einen Standard verdrahtet sind, durch Kabel austauschbar, die nach dem anderen Standard verdrahtet sind. Wichtig dabei ist, dass beide Enden eines Kabels nach demselben Standard verdrahtet sind (eins zu eins).
TIA-568B ist in den USA aus historischen Gründen noch recht verbreitet. In Europa wird allgemein nach TIA-568A verkabelt, da diese Belegung mit den allgemeinen Farbcodes der Telefoninstallationen übereinstimmt.
Fertigung
Stellt man Patchkabel für Ethernet nach 1000BASE-T oder 100BASE-TX-Standard her, so ist neben der falschen Kabelgüte (Cat 5 oder besser ist erforderlich) die Verdrillung eine häufige Fehlerquelle. Ist die Verdrillung bei ISDN oder 10BASE-T auf Grund der relativ niederen Signal-Frequenzen noch fast ohne Einfluss, so kommt ihr bei 100 MBit oder Gigabit eine wesentliche Bedeutung zu.
Ethernet mit Twisted-Pair-Kabel nutzt symmetrische differenzielle Signale zur Minimierung der elektromagnetischen Ein- und Abstrahlung. Daher ist es wichtig, welche Adernpaare miteinander verdrillt sind. Das funktioniert (idealisiert) wie folgt: Liegt auf einem Draht des Adernpaars eine positive Spannung an, so liegt gleichzeitig auf dem anderen Draht eine gleich hohe negative Spannung an, folglich löschen sich die entstehenden elektromagnetischen Felder gegenseitig aus. Gleiches gilt analog für die Einwirkungen externer Felder, wird durch die Einstrahlung die Spannung an einem der verdrillten Drähte beispielsweise um 5 Volt erhöht, so erhöht diese (bedingt durch die Verdrillung) auch die Spannung am anderen Draht ebenfalls um 5 Volt, womit das Differenzsignal gleich bleibt, also die Einstrahlung keinen Einfluss auf die Signale hat. In jedem Fall müssen daher bei 1000BASE-T und 100BASE-TX Pin 1 und 2 ein verdrilltes Adernpaar bilden, gleiches gilt für das Adernpaar auf Pin 3 und 6 (bei 1000BASE-T und 100BASE-T4-Kabeln bilden auch Pin 4-5 und 7-8 verdrillte Paare). Weiter sollten alle Drähte eines Adernpaars möglichst exakt gleich lang sein und auch die Verdrillung darf nur auf einem kurzen Kabelstück (max. ca. 1,5 cm) fehlen bzw. entfernt werden.
Diese Art von Fehlern können nur teure Hochfrequenz-Kabeltester aufspüren (aber auch einige Gigabit-Ethernet-Netzwerkkarten). Die einfachen LED-Tester hingegen arbeiten mit Gleichstrom und zeigen daher nicht, welche Adernpaare verdrillt sind. Das alles gilt natürlich auch sinngemäß für 10BASE-T-Verkabelungen, wobei falsch verdrillt aufgelegte Adernpaare hier bei weitem weniger stören.
Herstellung Glasfaserpatchkabel
Bei der Herstellung von Glasfaserpatchkabeln werden die benötigten zwei Fasern (TX-tranceive und RX-receive) mit Spezialwerkzeug abgesetzt und in die Ferrulle eines LWL-Steckers eingeklebt. Der Faserüberstand wird danach angeritzt und definiert gebrochen. Als nächster Schritt wird danach die Stirnfläche des Steckers mit einem Polierset plan geschliffen. Die Zugenentlastung des Patchkabels wird mittels einer Crimphülse am Steckerkörper, unter den das für die Entlastung zuständige Kevlargarn eingeklemmt wird, realisiert. Zusätzlichen mechanischen Schutz bietet der Kabelmantel und die am Stecker/Kabelübergang aufzubringende Knickschutztülle.
Die Güte und Qualität eines Patchkabels wird von Faktoren wie Genauigkeit der Kernbohrung in der Ferrulle, Kernexentrizität und Rundheit der verwendeten Glasfaser und Qualität der Polierung maßgeblich bestimmt. Kleinste Riefen und Verunreinigungen auf der Faser/Faserkern können je nach Leistungsdichte der Laserübertragung zu massiven Zerstörungen am Stecksystem und Komponenten führen. Abgesehen davon führen Verunreinigungen und schlechte Konfektionsqualität schnell zu einer Erhöhung der Systemdämpfung und erhöhen die Bitfehlerrate. Umso wichtiger ist, dass die Stirnflächen bei der Fertigung durch ein Interferometer einzeln begutachtet und kontrolliert werden und die Qualität der verwendeten Rohmaterialen kontinuierlich hoch ist.
Es gibt Bemühungen, durch neue Techniken und Weiterentwicklungen die Empfindlichkeit solcher LWL-Kabel zu reduzieren, um sie so anwenderfreundlicher zu gestalten. Ein solches Produkt existiert unter dem Markennamen ClearCurve. Siehe dazu den Artikel in der englischen Wikipedia sowie das zugehörige Demo- bzw. Werbe-Video unter den Weblinks.
Literatur
- Hans Joachim Geist: Großes Praxisbuch der Kommunikationstechnik. 1. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen 2001, ISBN 3-89576-109-5
- Rudolf Huttary: Haushaltselektrik und Elektronik. 3. Auflage, Franzis Verlag GmbH, Poing 2001, ISBN 3-7723-4803-3