BASE-T: Welche Ethernet-Geschwindigkeit wie weit läuft

Auf jedem Switch stehen Zahlen, auf jedem Kabel steht eine Kategorie, und dazwischen liegt eine Frage, die selten sauber beantwortet wird: Welche Geschwindigkeit kommt über diese Strecke tatsächlich an?

Die Antwort setzt sich aus zwei Regelwerken zusammen, die verschiedene Häuser geschrieben haben. Das Übertragungsverfahren steht in IEEE 802.3 — dort heißt jede Stufe nach ihrer Datenrate, etwa 1000BASE-T. Was die Strecke leisten muss, steht in den Verkabelungsnormen ISO/IEC 11801 und EN 50173, und von dort kommen auch die 100 Meter, die überall auftauchen. Wer beide Seiten trennt, versteht sofort, warum es keine „Cat-6-Geschwindigkeit" gibt.

Wie der Name gelesen wird

Die Bezeichnung folgt einem festen Muster aus drei Teilen. Die Zahl davor ist die Datenrate in Megabit je Sekunde — 1000 für ein Gigabit, 10G für zehn. BASE steht für Basisband: Das Signal wird direkt auf die Leitung gelegt und nicht auf einen Träger aufmoduliert, wie es die Antennen- und SAT-Technik tut. Das T schließlich benennt das Medium, nämlich Twisted Pair.

Daneben gibt es dieselbe Systematik für andere Medien — etwa Varianten mit einem Buchstaben für Glasfaser. Der Buchstabe sagt also, worüber gefahren wird, und die Zahl, wie schnell.

Alle vier Paare, in beide Richtungen, gleichzeitig

Ab einem Gigabit arbeiten alle BASE-T-Verfahren nach demselben Prinzip, und es ist der Grund, warum die Ausführungsqualität hier so viel ausmacht.

Ein Kabel hat vier Paare. Bei 10GBASE-T überträgt jedes davon 2500 Megabit je Sekunde — und zwar in beide Richtungen zugleich, über dieselben zwei Adern. Möglich wird das dadurch, dass jede Seite ihr eigenes Sendesignal kennt und aus dem Empfangenen herausrechnet. Was danach übrig bleibt, ist das Signal der Gegenseite plus alles, was die Strecke an Störungen beisteuert.

Daraus folgen drei Dinge, die man sich merken kann:

• Jedes Paar zählt. Ein einzelnes fehlerhaft aufgelegtes Paar nimmt nicht ein Viertel der Geschwindigkeit weg, sondern zwingt die Verbindung auf eine niedrigere Stufe.
• Das Nahnebensprechen ist die härteste Größe. Weil auf allen Paaren gleichzeitig in beide Richtungen gesendet wird, ist das Übersprechen im Stecker der begrenzende Faktor — und dort entsteht es beim Auflegen, nicht beim Kabelkauf. Warum, steht bei der Schirmauflegung.
• Höhere Stufen brauchen keinen anderen Draht, sondern mehr Störabstand. 2,5 und 5 Gbit/s sind technisch 10GBASE-T mit verringerter Symbolrate; sie laufen deshalb über vorhandene Verkabelung, für die 10 Gbit/s nicht reichen.

Auto MDI/MDI-X: kein Crossover-Kabel mehr nötig

Ob ein Kabelende an einen Switch oder direkt an ein zweites Endgerät geht, war früher eine Frage der Kabelsorte. Ein Switch sendet auf dem Adernpaar, auf dem ein Endgerät empfängt — Gerät und Switch passen also zusammen. Zwei gleichartige Geräte direkt verbunden senden dagegen beide auf demselben Paar, und ohne Kreuzung kommt nichts an. Dafür gab es das Crossover-Kabel, eine absichtlich vertauschte Belegung nur für diesen Fall.

Ab Gigabit erledigt das die Technik selbst. Beim Verbindungsaufbau tastet jede Seite ab, welche Paare sie zum Senden und welche zum Empfangen nutzen soll, und tauscht sie bei Bedarf intern — Auto MDI/MDI-X genannt, nach den beiden möglichen Rollen Medium Dependent Interface und ihrem Gegenstück MDI-X. Dieselben vier Paare, über die auch die Bidirektionalität aus dem vorigen Abschnitt läuft, machen das technisch möglich: Wo ohnehin auf jedem Paar gleichzeitig gesendet und empfangen wird, ist die Frage, welches Paar welche Rolle bekommt, keine feste Verdrahtung mehr, sondern eine Aushandlung beim Verbindungsaufbau.

Praktisch heißt das: Wer heute ein Patchkabel zwischen zwei Switches oder direkt zwischen zwei Endgeräten legt, braucht in der Regel kein Crossover-Kabel mehr — die Gegenseite handelt das beim Verbindungsaufbau selbst aus. Vorhandene Crossover-Kabel funktionieren trotzdem weiter, sie sind nur kein Erfordernis mehr.

Die Stufen und ihre Strecken

Welche Kategorie welche Klasse ergibt, steht bei den Kabelkategorien — hier geht es um die Anwendung darauf.

Zwei Zeilen dieser Tabelle sind für die Gebäudeplanung die interessanten.

Die 802.3bz-Zeilen sind eine gute Nachricht für den Bestand. Eine Wohnung mit Cat-5e-Verkabelung aus den 2000er-Jahren erreicht 2,5 Gbit/s ohne einen Meter neues Kabel — vorausgesetzt, die Strecke hält ihre Klasse tatsächlich ein. Für Zugangspunkte im WLAN, die heute schon mehr als ein Gigabit ans Netz abgeben, ist das oft genau der Bedarf.

Die letzte Zeile wird regelmäßig missverstanden. Kategorie 8 ist kein besseres Cat 6A für das Wohnhaus, sondern eine Kurzstreckentechnik für die Verbindung von Schrank zu Schrank im Rechenzentrum — 30 Meter, danach ist Schluss. Wer damit ein Haus verkabelt, zahlt Bandbreite, die er nicht abruft, und bekommt ein steiferes Kabel mit größerem Biegeradius dazu.

Warum überall 100 Meter stehen

Die Zahl kommt nicht aus IEEE 802.3, sondern aus der Verkabelungsnorm, und sie beschreibt eine Kette und keine Kabellänge: 100 Meter Übertragungsstrecke bestehen aus höchstens 90 Metern fest verlegtem Kabel zwischen Verteiler und Anschlussdose und zweimal fünf Metern Rangier- beziehungsweise Anschlusskabel.

Diese Aufteilung ist der Punkt, an dem in der Praxis gerechnet werden muss. Ein Rangierkabel von zehn Metern im Schrank ist kein Komfort, sondern eine Verkürzung der verlegbaren Strecke um fünf Meter — und Patchkabel haben Litzenleiter mit höherer Dämpfung als Verlegekabel, was in dieselbe Richtung wirkt.

Was jenseits der 100 Meter hilft, ist deshalb kein besseres Kupferkabel. Es sind zwei Wege: ein aktives Gerät in der Mitte, das die Strecke in zwei Abschnitte teilt — oder Lichtwellenleiter, der die Frage grundsätzlich anders beantwortet. Für den Weg über das Grundstück ist das ohnehin die Regel, siehe erdverlegte Datenleitungen.

Der stille Rückfall

Zwei Ethernet-Geräte verhandeln beim Verbinden aus, was beide können und was die Strecke hergibt. Findet die höchste gemeinsame Stufe keinen stabilen Betrieb, wird eine niedrigere genommen — und niemand bekommt davon etwas mit, außer man sieht nach.

Das ist die praktisch wichtigste Eigenschaft der ganzen Familie. Eine Strecke mit gespaltenen Paaren, zu großer Aufdrehlänge oder einer Zwischenkupplung zu viel fällt nicht aus. Sie läuft mit einem Gigabit statt mit zehn, oder mit hundert Megabit statt mit einem Gigabit, und im Alltag merkt das niemand, solange nur Fernsehen und Musik darüber laufen.

Sichtbar wird es an zwei Stellen: an der ausgehandelten Geschwindigkeit im Switch und an den Fehlerzählern des Ports. Beides steht in jeder verwalteten Netzwerkkomponente und wird bei der Abnahme selten angesehen. Es ersetzt keine Zertifizierungsmessung — aber es ist die billigste Auskunft darüber, ob eine Strecke ihre Klasse hält.

Häufige Missverständnisse

„Cat 6 ist schneller als Cat 5e." Kategorien haben keine Geschwindigkeit. Sie haben eine geprüfte Frequenz, und daraus folgt, welche Verfahren über eine Strecke dieser Klasse zugelassen sind. Über Cat 5e laufen 2,5 Gbit/s über volle 100 Meter — über Cat 6 nicht mehr, sondern anderes.

„Das Kabel schafft 10 Gigabit." Ein Kabel schafft gar nichts. Die Strecke aus Kabel, Modulen, Dose, Patchfeld und Patchkabeln erreicht eine Klasse, und die zeigt erst die Messung. Der Unterschied ist bei den Kabelkategorien ausgeführt.

„100 Meter sind 100 Meter Kabel." Es sind 90 Meter Verlegekabel plus zehn Meter Rangier- und Anschlusskabel. Wer die Aufteilung ignoriert, plant eine Strecke, die auf dem Papier passt und im Betrieb nicht.

„Die Verbindung steht, also ist die Strecke in Ordnung." Sie steht auf der Stufe, die noch funktioniert hat. Welche das ist, sagt der Switch — und nur, wenn jemand nachsieht.

„Mehr Geschwindigkeit hilft dem Streaming." Für Ton und Bild im Haus fast nie. Was Aussetzer verursacht, sind unterbrochene Verbindungen und Geräte, die sich nicht finden; das führen die Heimnetzwerk-Grundlagen aus.

Grenzen und Sonderfälle

Power over Ethernet läuft über dieselben Adern. Strom und Daten teilen sich die Leitung, und die Erwärmung im Bündel wirkt auf die Dämpfung zurück. Was daraus für die Planung folgt, steht bei der PoE-Planung.

Zwei Paare statt vier gibt es noch. 100BASE-TX nutzt nur zwei Paare; Anlagen aus dieser Zeit haben gelegentlich Dosen, auf denen nur zwei Paare aufgelegt sind. Über eine solche Strecke läuft kein Gigabit, und der Fehler ist nicht am Kabel zu sehen.

Bewegtbild über IP ist ein eigener Fall. Dort zählen nicht nur Datenrate, sondern gleichmäßige Laufzeit und Vermittlungsverhalten der Switches; das behandelt AV over IP.

In der Planung

Ein Haus mit drei Geschossen, Technikraum im Keller, 24 Datenanschlüsse. Die längste Strecke geht in den Dachboden zu einem Zugangspunkt und misst gemessen am Kabelweg etwa 75 Meter. Die Frage lautet: Welche Kategorie?

Am Anfang steht nicht die Kategorie, sondern die Nutzungsdauer. Eine Hausverkabelung liegt zwanzig Jahre, ein Switch fünf. Damit ist entschieden, dass die Strecke die höhere Anforderung erfüllen muss und nicht das Gerät — und die höhere Anforderung heißt heute Klasse E_A, weil sie zehn Gigabit über volle Länge zusagt.

Daraus folgt der Zuschnitt. Die 75 Meter Kabelweg plus Reserve in den Dosen plus Rangierkabel im Schrank liegen nah an der Grenze; also wird entweder der Weg verkürzt oder die Rangierseite kurz gehalten. Für den Weg über den Hof ins Nebengebäude wird gar nicht erst gerechnet, sondern Faser vorgesehen. Und weil die Klasse an der Ausführung hängt und nicht am Kabelkarton, gehört die Messung in die Ausschreibung — siehe Feldkonfektionierung oder Fertigkabel.

Die Geräteauswahl steht ganz am Ende und ist die einfachste Entscheidung der Kette: Ein Switch mit Multigigabit-Ports an den Stellen, wo Zugangspunkte hängen, sonst Gigabit. Was hier zu klein gewählt wird, lässt sich in fünf Jahren tauschen; die Leitung dahinter nicht.

Verknüpfte Inhalte

Was Kategorie und Klasse unterscheidet und warum das schwächste Glied die Strecke bestimmt, steht bei den Kabelkategorien; wie die Kürzel auf dem Kabelmantel zu lesen sind, bei der Schirmungsnotation. Wie die Paare auf den Steckverbinder gelegt werden und was eine Kreuzverbindung von einer fehlerhaften Auflegung unterscheidet, klärt der Eintrag zu T568A und T568B.

Warum eine Strecke ihre Klasse in der Ausführung verliert, behandelt die Schirmauflegung; wie der Nachweis funktioniert, Feldkonfektionierung oder Fertigkabel. Was ein Heimnetz wirklich stabil macht, führen die Heimnetzwerk-Grundlagen aus; was über 100 Meter hinaus zu tun ist, die erdverlegten Datenleitungen und der Lichtwellenleiter.

Quellen

Die Streckenspezifikation für 10GBASE-T in Klausel 55, die Aufteilung auf vier Paare mit je 2500 Mbit/s in beiden Richtungen gleichzeitig und die Voraussetzung symmetrischer Verkabelung mit 100 Ω Nennimpedanz stammen aus den öffentlichen Arbeitsunterlagen der IEEE-Arbeitsgruppe zu 802.3an; der verabschiedete Normtext lag nicht vor. Die Zuordnung von 2,5 und 5 Gbit/s zu den Klauseln 125 und 126 sowie die Herkunft des Verfahrens von 10GBASE-T stammen aus einer enzyklopädischen Zusammenfassung.

Titel und Reichweite von 25GBASE-T und 40GBASE-T — bis zu 30 Meter symmetrischer strukturierter Verkabelung — stammen von der Standardseite der IEEE Standards Association zu 802.3bq-2016.

Die 100 Meter Übertragungsstrecke und ihre Aufteilung in 90 Meter fest verlegtes Kabel und zweimal fünf Meter Rangierkabel gibt ein Whitepaper des Herstellers Dallmeier vom November 2020 wieder, das sich dafür auf DIN EN 50173 und ISO/IEC 11801 beruft.

Dass Auto MDI/MDI-X für Gigabit und höhere BASE-T-Stufen fester Normbestandteil ist, während es für 10BASE-T und 100BASE-TX ein optionales Herstellermerkmal war, geben übereinstimmend mehrere Sekundärquellen wieder; der IEEE-802.3-Normtext selbst lag dafür nicht vor.