Als Twisted-Pair-Kabel, Kabel mit verdrillten Adernpaaren oder Kabel mit verdrillten Doppeladern bezeichnet man in der Telekommunikations-, Nachrichten- und Computertechnik Kabeltypen, in denen die Adern paarweise miteinander verdrillt sind. Adernpaare können mit unterschiedlicher Schlaglänge und unterschiedlichem Drehsinn in einem Kabel verseilt werden, um das Übersprechen zwischen den Adernpaaren zu minimieren. Verdrillte Adernpaare bieten gegenüber parallel geführten Adern einen besseren Schutz gegenüber elektrischen und magnetischen Störfeldern. Durch das Verdrillen der Adernpaare heben sich Beeinflussungen durch äußere Felder größtenteils gegenseitig auf.
Ein elektrisch leitender Schirm, oft aus Aluminiumfolie und/oder Metallgeflecht oder aus Kupfer ausgeführt, bietet zusätzlich Schutz gegen störende äußere elektromagnetische Felder. Twisted-Pair-Kabel ohne Schirm werden als Unshielded Twisted Pair (UTP) bezeichnet. TP-Kabel mit einer Aluminiumfolie als Abschirmung tragen die Bezeichnung F/UTP (Foiled Unshielded Twisted Pair). TP-Kabel mit einem Kupfergeflecht als Abschirmung tragen die Bezeichnung S/UTP (Screened Unshielded Twisted Pair). Es gibt auch Kabel, bei denen die Adernpaare noch einmal gegeneinander abgeschirmt sind; diese werden z. B. mit S/STP (Screened Screened Twisted Pair) oder S/FTP (Screened Foiled Twisted Pair) bezeichnet.
Verdrillte Adernpaare sind zur symmetrischen Signalübertragung gedacht, die durch ihre Gleichtaktunterdrückung gegenüber Gleichtaktstörungen unempfindlicher ist.
Kabel mit verdrillten Adernpaaren werden schon sehr lange zur Signal- und Datenübertragung eingesetzt, in der Computertechnik anfangs für die parallele Schnittstelle des Druckers, die so genannte Centronics-Schnittstelle. Heute werden entsprechende Kabel für alle Arten der Signalübertragung eingesetzt, u. a. in der Netztechnik z. B. als Ethernet-Kabel oder für die strukturierte Verkabelung oder in der Feldbustechnik.
Leitungsaufbau mini|Verdrillte Adernpaare mit Farbfolge nach 25-paarigem Farbcode
Twisted-Pair-Kabel enthalten Adernpaare aus je zwei miteinander verdrillten () Paaren ( ‚Paar‘) von Einzeladern.
Details: Ader: ist ein kunststoffisolierter Kupferleiter, bei Installations-/Verlegekabeln als starre Ader (Draht) mit einem üblichen Durchmesser von 0,4 mm oder 0,6 mm. Die Standardbezeichnung eines typischen Twisted-pair-Kabels ist dementsprechend 4×2×0,4 oder 4×2×0,6: 4 → Anzahl der Verseilelemente; 2 → Anzahl an Adern pro Verseilelement; 0,6 → Durchmesser einer Ader in mm. Bei flexiblen Patchkabeln als Litze mit einem üblichen Querschnitt von 0,27 bis 0,33 mm²; die metrisch umgerechneten Leiterquerschnitte beruhen auf dem System American Wire Gauge (AWG). Die üblichen Größen reichen dann von AWG 27 bis AWG 22. Paar: Je zwei Adern sind zu einem Paar verdrillt, mehrere Adernpaare im Kabel miteinander verseilt. Leiterbündel oder Seele: bezeichnet die im Kabel miteinander verseilten (oft vier) Paare. Bei mehr als einem Adernpaar werden die Schlaglängen unterschiedlich gewählt, um ein Neben-/Übersprechen zu verringern. Schirm: metallische Umhüllung von einzelnen Adernpaaren und/oder der Seele. Der Schirm besteht aus Metallfolie, metallisierter Kunststofffolie, Drahtgeflecht oder Kombinationen daraus. Kabelmantel: umgibt die Seele. Besteht meist aus Kunststoffgeflecht und glatter Hülle darüber. Verwendetes Material ist oft PVC oder halogenfreies Material wie PE oder Aramid.
Zusätzlich zu den Adernpaaren können weitere Elemente im Kabel vorhanden sein, wie z. B.: Beidraht: als elektrische Masseleitung. Fülladern: aus Kunststoff zum Ausfüllen von Hohlräumen zwischen den Paaren. Trennelemente: aus Kunststoff, um die Paare auseinanderzuhalten. Kunststofffaden: (zum Beispiel aus Nylon) zwischen Gesamtschirm und Kabelmantel, mit dem auf einfache Weise der Kabelmantel entfernt werden kann. Dazu den Faden mit einer Zange festhalten und im spitzen Winkel zurückziehen. Der Faden schneidet dabei die Umhüllung auf, diese kann nun einfach entfernt werden.
Schirmung Bei Verwendung ungeschirmter Kabel oder Steckverbinder besteht wegen der eingesetzten Trenntransformatoren im Signalweg zwischen den Netzgeräten keine Masseverbindung. Der Schirm begünstigt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und Abhörsicherheit; Wechselwirkungen mit anderen Geräten werden vermindert. Im Falle mehrerer Masseverbindungen zwischen den so verbundenen Geräten ist allerdings gerade durch den Schirm eine störende, gegenseitige Beeinflussung, die sog. Erdschleife, möglich. Sie entsteht durch Spannungsdifferenzen zwischen den einzelnen Geräten und verursacht Ausgleichsströme in den Masse-, Schirm- oder PE-Verbindungen, die zu Störungen führen können. Bei vielen Geräten ist die Gerätemasse mit der Gehäusemasse und die, sofern ein entsprechender Kontakt im Netzstecker vorhanden ist, auch mit der Hauserdung, dem PE-Leiter der Hausinstallation, verbunden. Hier ist dann besondere Aufmerksamkeit in Bezug auf Erdschleifen notwendig und eine ungeschirmte Leitung kann, trotz der dann stärkeren Einstrahlung der Störungen von außen, die Übertragungsqualität – sogar signifikant – verbessern.
Ein zusätzlicher Schirm stört den Schutzmechanismus des Verdrillens nicht, er bietet zusätzlich einen Schutz gegenüber Gleichtaktstörungen.
Die Schirmung dient dazu, die Immunität zu verbessern und die Störaussendung zu unterdrücken. Bei einer Verkabelungsstrecke wird der Schirm auf beiden Seiten an den jeweiligen Komponenten aufgelegt. Die entstehenden Ausgleichsströme wirken nach dem Prinzip der Lenzschen Regel dem magnetischen Feldanteil einer elektromagnetischen Welle entgegen. Ideal sind 360°-Kontaktierungen. Die Schirmwirkung einer Leitung wird als Transferimpedanz gemessen. Übersicht der Schirmungsarten Twisted-Pair-Kabel (TP) U/UTP S/UTP U/FTP S/FTP S/STPIn der Ethernet-Netzwerktechnik wurde die Bezeichnung x/STP historisch als veralteter Begriff für x/FTP-Kabel (z. B. bei manchen Kabeln der Kategorie 7) verwendet, während sie in der modernen industriellen Automatisierungstechnik spezifische hochflexible, niederfrequente Steuerleitungen mit doppeltem Kupfergeflecht ohne Folie (wie z. B. LiYDY-CY TP) beschreibt.“https://www.sab-kabel.de/produkte/datenleitungen/liydy-cy-tp.html F/FTP SF/FTP SF/UTP F/UTP Gesamtschirm Drahtgeflecht (S) X X X X X Folie (F) X X X X Adernpaarschirm Drahtgeflecht (S) X Folie (F) X X X X
Ausführungen Twisted-Pair-Kabel gibt es unter anderem in zwei- und vierpaariger Ausführung. Für größere Installationen in Kabelschächten u. ä. werden auch Rundkabel mit 50 Paaren und mehr verwendet. Bei aktuellen Netzinstallationen werden in der Praxis ausschließlich vierpaarige Kabel verwendet. Für Installationen ab Cat 6 sind vierpaarige Kabel zwingend. Bei der Ausführung als Crosskabel sind in einem der beiden RJ45-Stecker bestimmte Kabeladern vertauscht.
Nomenklatur
Da die alten Bezeichnungen nicht einheitlich und damit oft verwirrend oder sogar widersprüchlich sind, wurde im Jahr 2002Information technology—Generic cabling for customer premises. ISO/IEC 11801:2002 mit der 2. Revision der ISO/IEC 11801 ein neues Bezeichnungsschema der Form XX/YZZ eingeführt.
Dabei steht: XX für die Gesamtschirmung: U = ungeschirmt () F = Folienschirm () S = Geflechtschirm () SF = Geflecht- und Folienschirm Y steht für die Aderpaarschirmung: U = ungeschirmt F = Folienschirm S = Geflechtschirm ZZ steht für: TP = Twisted Pair QP = Quad Pair
UTP mini|Grundsätzlicher Aufbau eines U/UTP-Kabels Bezeichnung nach ISO/IEC 11801: U/UTP Kabel mit ungeschirmten Paaren und ohne Gesamtschirm (Unshielded Twisted Pair). Weltweit sind dies die meistverwendeten Kabel für Ethernet-LANs (mehr als 90 Prozent). Für Übertragungsverfahren bis Gigabit-Ethernet reicht ein UTP-Kabel der Kategorie 5e aus. Erst für zukünftige Techniken werden geschirmte Kabel benötigt (10-Gigabit-Ethernet), aber auch hier wird es einen Standard geben, der mit UTP-Kabeln funktioniert – auch bis zu der Standardkabellänge von 100 m.
Bis zur Kategorie 6 ist ein UTP-Kabel wegen seines geringen Außendurchmessers und der fehlenden Schirme einfach zu verarbeiten und in der Regel preisgünstiger als STP-Kabeltypen. Dem entgegen steht jedoch, dass gegenüber stromführenden Komponenten und Kabeln deutlich höhere Abstände eingehalten werden müssen, als das bei geschirmten Kabeln notwendig wäre.
Ab Kategorie 6A (10-Gigabit-Ethernet) werden in UTP-Kabeln künstlich Asymmetrien aufgebaut, um Fremdübersprech-Problemen (Alien NEXT) bei parallel geführten Leitern entgegenzuwirken. Bedingt durch diesen Umstand ist der Außendurchmesser gestiegen und in der Regel sogar größer als bei S/FTP-Kabeln der Kategorie 7 und höher.
STP Veraltete allgemeine Bezeichnung für Kabel mit Schirmung (Screened Twisted Pair, auch Twisted Pair Screened - TPS), ohne auf die Art der Schirmung einzugehen (Drahtgeflecht/Folie); zudem auch ungenaue und veraltete Bezeichnung für Kabel mit Drahtgeflechtschirmung, ohne näher darauf einzugehen, ob die Schirmung die einzelnen Paare oder die Gesamtschirmung betrifft.
Im Weiteren auch Teil der Bezeichnung für Kabel mit Drahtgeflecht als Paarschirm: S/STP = screened / screened twisted pair (mit Drahtgeflecht als Paarschirm und als Gesamtschirm) F/STP = foiled / screened twisted pair (mit Drahtgeflecht als Paarschirm und Folie als Gesamtschirm)
FTP mini|Grundsätzlicher Aufbau eines U/FTP-Kabels Ungenaue und veraltete Bezeichnung für Kabel mit Folienschirmung, ohne näher darauf einzugehen, ob die Schirmung die einzelnen Paare oder die Gesamtschirmung betrifft.
Neue Bezeichnung nach ISO/IEC-11801 (2002)E: F/UTP
Die Adernpaare sind mit einem metallischen Schirm (meist eine aluminiumkaschierte Kunststofffolie) umgeben (Foiled Twisted Pair). Bei Schirmung jeweils eines Paares spricht man auch von PiMF (Paar in Metallfolie); umfasst der Schirm zwei Paare, so wird das auch als ViMF (Vierer in Metallfolie) bezeichnet. Die aktuelle Version der EN50173–1 bezeichnet diese Kabel mit FTP. Bis zur Kategorie 6 galt typischerweise, dass durch diese zusätzliche Schirmung das FTP-Kabel einen geringfügig größeren Außendurchmesser als UTP-Kabel hatte und etwas größere Biegeradien aufwies (Siehe Hinweise ab Kategorie 6A bei UTP-Kabeln). Jedoch sind FTP-Kabel hinsichtlich Alien-Next-Effekten und gegenüber Querdruck in der Regel unempfindlicher und effizienter als UTP-Kabel. Das Übersprechen zwischen den einzelnen Adernpaaren kann durch die Schirmung ebenfalls verringert werden (siehe auch Elektromagnetische Verträglichkeit).
S/UTP, F/UTP oder SF/UTP
Neue Bezeichnung nach ISO/IEC-11801 (2002)E:
100px S/UTP (Geflecht),
100px F/UTP (Folie),
100px SF/UTP (Geflecht+Folie)
Aufbau wie bei UTP, jedoch mit zusätzlicher metallischer Schirmung um die Leiterbündel (Screened Unshielded Twisted Pair). Der Gesamtschirm kann als Folie oder als Drahtgeflecht oder aus beidem gemeinsam ausgeführt sein. Gemäß aktueller EN50173 werden diese Kabel mit einem F für einen Folienschirm bezeichnet, ein S steht für einen Kupfergeflechtsschirm, ein SF steht für einen Gesamtschirm aus Folie und Geflecht.
S/FTP, F/FTP oder SF/FTP mini|S/FTP-Kabel Neue Bezeichnung nach ISO/IEC-11801 (2002)E:
100px S/FTP (Geflecht),
100px F/FTP (Folie),
100px SF/FTP (Geflecht+Folie)
Aufbau wie bei FTP, jedoch mit zusätzlicher metallischer Gesamtschirmung um die Leiterbündel (Screened Foiled Twisted Pair). Der Gesamtschirm kann als Folie oder als Drahtgeflecht oder aus beidem zusammen ausgeführt sein. Gemäß aktueller EN50173 werden diese Kabel mit einem F für einen Folienschirm bezeichnet, ein S steht für einen Kupfergeflechtschirm, ein SF steht für einen Gesamtschirm aus Folie und Geflecht. Der Bedeckungsgrad des Geflechts sollte über 30 % liegen, um gegenüber niederfrequenten Feldern eine hinreichende Abschirmung zu erzielen.
ITP