Maximale Ethernet-Kabellänge: Die 100-m-Regel

Eine Kupfer-Ethernet-Verbindung läuft 100 m (328 ft). Das ist die Zahl in TIA-568 und in jedem IEEE-802.3-Twisted-Pair-Standard von 10BASE-T bis 10GBASE-T, und es ist ein Kanal-Limit, kein Kabellimit: bis zu 90 m (295 ft) Permanent Link in der Wand plus bis zu 10 m (33 ft) Patch- und Gerätekabel an den beiden Enden. Bleibt man darunter, arbeitet die Verbindung mit ihrer Nenngeschwindigkeit. Geht man darüber, wird die Verbindung nicht höflich langsamer – sie fällt ab, trainiert neu oder versagt ganz.

Woher die 100 m stammen

Das Limit ergibt sich aus Signaldämpfung und Timing, nicht aus einer willkürlich erfundenen Regel. Twisted-Pair-Kupfer dämpft das Signal auf dem Weg, und je höher die Frequenz, desto schneller die Dämpfung. Bei 100 m ist das empfangene Signal noch stark genug und kommt noch innerhalb des Zeitfensters an, das der Standard erlaubt. Darüber hinaus frisst die Einfügedämpfung die Reserve auf, und das Link-Budget ist erschöpft.

Dieselben 100 m gelten für jede Geschwindigkeit von 10 Mbps bis 10 Gbps auf der passenden Kabelkategorie. Was sich mit der Geschwindigkeit ändert, ist die Kabelqualität, die nötig ist, um diese Distanz zu halten, nicht die Distanz selbst. Die Kategorieauswahl wird in Ethernet-Kabelkategorien erklärt behandelt.

Wie sich die 100 m aufteilen: 90 m Installationskabel, 10 m Patchkabel

In der Praxis teilen sich die 10 m Kabel auf den Arbeitsbereich und das Patchpanel auf, sodass ein 5-m-Kabel an jedem Ende bereits am Limit ist. Ein langes vorkonfektioniertes Patchkabel vom Schreibtisch zu einem entfernten Switch ist kein Patchkabel im Sinne des Standards – es ist Teil des Kanals und zählt gegen die 100 m.

Was jenseits von 100 m passiert

Nichts Gutes, und nichts Vorhersehbares. Eine Verbindung über dem Limit kann mit niedrigerer Geschwindigkeit aushandeln, sich verbinden und dann unter Last abfallen oder gar nicht zustande kommen. Symptome, die wie ein defektes Kabel aussehen – sporadische Abbrüche, langsame Übertragungen, flappende Ports – sind oft einfach eine zu lange Strecke.

Ein Durchgangstester lässt ein überlanges Kabel durchgehen, weil die Adern intakt sind. Nur ein Zertifizierungstester, der Einfügedämpfung, NEXT und Rückflussdämpfung misst, zeigt, dass die Verbindung die Kategoriegrenzen verfehlt. Ein TDR zeigt die Entfernung bis zur Fehlerstelle, womit sich eine überlange Strecke bestätigen lässt.

Die Wege über 100 m hinaus

Ein Switch dazwischen

Die Standardantwort: Setzen Sie einen Switch oder Repeater auf halber Strecke ein und behandeln Sie die Strecke als zwei Verbindungen. Jedes Segment bekommt sein eigenes 100-m-Budget. Der Switch regeneriert das Signal, sodass der Gesamtweg weit länger als 100 m sein kann. Das kostet eine Steckdose und ein Gerät in der Mitte, was oft der entscheidende Faktor ist.

Glasfaser

Glasfaser führt keinen Strom, ist immun gegen elektrische Störungen und gegen Erdpotenzialunterschiede zwischen Gebäuden und läuft weit über Kupfer hinaus. Singlemode erreicht bei 10GBASE-LR 10 km (etwa 6 Meilen); 10GBASE-ER erreicht 40 km. Multimode ist kürzer, aber immer noch weit jenseits von Kupfer: 10GBASE-SR erreicht 300 m (984 ft) auf OM3 und 400 m (1312 ft) auf OM4. Wenn eine Strecke lang ist, zwischen Gebäuden verläuft oder in der Nähe starker elektrischer Störungen liegt, ist Glasfaser die richtige Antwort. Die Abwägungen sind in Glasfaser vs. Kupfer-Ethernet: Wann Glasfaser sinnvoll ist dargelegt.

PoE-Extender

Ein PoE-Extender nimmt Strom und Daten von der vorgelagerten Verbindung und gibt beides an ein weiteres Segment weiter, sodass ein einzelner Switch-Port ein Gerät jenseits von 100 m versorgen kann. Jeder Extender fügt ein Segment hinzu, und jedes Segment behält das 100-m-Limit. Extender sind üblich für Kameras und Access Points am entfernten Ende eines Geländes. Hier zählen die Leistungsbudgets: Der Extender verbraucht einen Teil der Leistung, die der Port liefert, sodass das Gerät am Ende weniger sieht. PoE-Leistungsstufen und Aushandlung werden in Power over Ethernet: PoE, PoE+ und PoE++ erklärt behandelt.

Kategorie und Geschwindigkeit ändern die Distanz, nicht die Regel

Der 100-m-Kanal ist die Hauptzahl, aber einige Geschwindigkeiten laufen auf einigen Kategorien kürzer:

Eine Cat6-Strecke mit 10 Gbps ist also keine 100-m-Verbindung – sie ist eine 55-m-Verbindung, und weniger, wo viele Kabel zusammenlaufen und Alien Crosstalk zunimmt. Cat6a hält 10 Gbps über die vollen 100 m. Cat8 ist ein Rechenzentrumskabel für Switch-zu-Server-Verbindungen, keine allgemeine horizontale Strecke.

Leiter, Abschlüsse und die Dinge, die eine Strecke still verkürzen

Die Distanz ist nur die halbe Geschichte. Eine Verbindung, die 100 m misst, aber schlecht gebaut ist, fällt durch dieselben Tests wie eine überlange.

• Kupfer, nicht CCA. Kupferkaschiertes Aluminium erfüllt die TIA-Kategorienormen nicht: höherer Widerstand, spröde beim Biegen, mehr Wärme unter PoE. Kategoriekabel ist aus massivem oder litzenförmigem Kupfer.
• Massiv in der Wand, Litze in den Kabeln. Massives Kupfer kommt in Buchsen und Panels; Litzenkupfer nimmt die Biegebeanspruchung auf.
• Aderpaar-Aufdrehung am Abschluss: nicht mehr als 13 mm (0,5 in) bei Cat5e und höher. Mehr, und das Übersprechen steigt.
• Biegeradius: mindestens das 4-fache des Außendurchmessers des Kabels bei installiertem 4-paarigem UTP. Ein geknicktes Kabel ist ein beschädigtes Kabel.
• Zugspannung: maximal 25 lbf (110 N) bei 4-paarigem Kabel. Ein Kabel durch ein Rohr zu reißen dehnt die Paare.
• Abstand zu Netzleitungen: Die NEC verlangt mindestens 50 mm (2 in) zwischen Kommunikationskabeln und Netzleitern, sofern keine Barriere sie trennt, und das Kreuzen von Stromkabeln im rechten Winkel. Alle Arbeiten an der Netzspannung sind Sache eines zugelassenen Elektrikers.
• Schirmung muss durchgängig sein. Ein geschirmtes System braucht geschirmte Buchsen, Stecker und Patchpanels, die über die Geräte geerdet werden. Eine unterbrochene oder nicht geerdete Schirmung bringt keinen Nutzen und kann Störungen aufnehmen.

Was schiefgeht

Ein langes Patchkabel als Strecke. Ein vorkonfektioniertes Kabel vom Schreibtisch zum Switch ist Teil des Kanals und frisst das 10-m-Kabelbudget schnell auf. Verwenden Sie einen ordentlichen Permanent Link und kurze Kabel.

Annehmen, ein Kabel sei in Ordnung, weil es verbindet. Eine Verbindung, die an einem Gigabit-Port mit 100 Mbps hochkommt, sagt Ihnen etwas. Prüfen Sie die Streckenlänge und die Abschlüsse, bevor Sie Hardware tauschen.

T568A und T568B in einem Gebäude mischen. Beide Schemata funktionieren identisch, und A und B unterscheiden sich nur im Tausch der orangen und grünen Paare. Verwenden Sie aber an beiden Enden jedes Kabels ein Schema. Ein Kabel, das an einem Ende A und am anderen B aufgelegt ist, ist ein Crossover-Kabel, und obwohl Auto-MDI-X an Gigabit- und schnelleren Ports meist damit umgeht, ist es ein Fehler, der den Nächsten verwirren wird.

Erwarten, dass Cat7-Patchkabel sich wie Cat7 verhalten. Cat7 ist ein ISO/IEC-Klasse-F-Kabel, bewertet bis 600 MHz, bei dem jedes Paar einzeln geschirmt ist, aber es ist keine TIA-Kategorie. Seine eigenen Steckverbinder sind GG45 und TERA; ein „Cat7“-Kabel mit RJ45-Steckern ist kein Standard-Cat7-Kanal und leistet nur so viel, wie die RJ45-Verbindung zulässt.

Vergessen, dass PoE das 100-m-Limit beibehält. Strom hinzuzufügen verlängert die Reichweite nicht. Höhere Leistung erhitzt zudem gebündelte Kabel, weshalb 23 AWG Cat6 und Cat6a aus Kupfer kühler laufen als dünneres Kabel und weshalb CCA niemals PoE führen sollte.

Indoor-Kabel im Außenbereich vergraben. Außenkabel braucht einen UV-beständigen Mantel; Direct-Burial-Kabel ist gelgefüllt oder geflutet, um Wasser fernzuhalten. Indoor-Kabel ist für beides nicht geeignet.

Auswahl für eine Strecke nahe am Limit

Wenn die gemessene Strecke bequem unter 100 m liegt und die Geschwindigkeit 1 Gbps oder 2,5 Gbps beträgt, reicht Cat5e. Für 10 Gbps über die vollen 100 m verwenden Sie Cat6a. Für 10 Gbps auf Cat6 halten Sie die Strecke bei 55 m (180 ft) oder weniger und rechnen Sie mit weniger, wo Kabel gebündelt sind. Für alles über 100 m suchen Sie nicht nach einem speziellen Kupferkabel – es gibt keines. Setzen Sie einen Switch dazwischen, verlegen Sie Glasfaser oder verwenden Sie einen PoE-Extender, und behandeln Sie jedes Segment als eigene 100-m-Verbindung.