Schirmauflegung und die durchgehend geschirmte Strecke

Ein Schirm hält Störungen nicht auf, er leitet sie ab. Damit ist die entscheidende Frage nicht, was im Kabel steckt, sondern wohin der aufgenommene Strom abfließen kann — und diese Frage wird beim Anschließen beantwortet, nicht beim Einkauf.

Aufbau und Wirkungsweise der verschiedenen Schirmarten stehen bei der Schirmung, die Lesart der Kürzel bei der Schirmungsnotation. Hier geht es um das, was auf der Baustelle passiert: wie der Schirm an das Gehäuse kommt, an wie vielen Enden, und was passiert, wenn eines von sechs Bauteilen der Kette den Schirm nicht weiterreicht.

Der Kontakt: rundum aufliegend gegen Zopf

Zwei Arten, einen Schirm anzuschließen, sehen aus wie Varianten derselben Sache und sind elektrisch grundverschieden.

Bei der 360-Grad-Auflegung liegt der Schirm auf seinem ganzen Umfang auf dem Gehäuse des Steckers oder der Dose auf, meist über eine Schirmklemme oder eine Krallenkonstruktion. Der Übergang ist kurz, großflächig und in alle Richtungen gleich. Beim Zopf — im Handwerk auch Pigtail genannt — wird das Geflecht zusammengedreht und als einzelner Draht an einen Kontaktpunkt geführt.

Der Unterschied ist eine Induktivität. Ein Anschlussdraht bringt größenordnungsmäßig ein Nanohenry je Millimeter mit, und sein Wechselstromwiderstand wächst mit der Frequenz. Ein Zopf von 25 Millimetern entspricht damit rund 25 nH — bei 1 MHz sind das noch 0,16 Ohm, bei 100 MHz bereits rund 16 Ohm. Genau da liegt die Grenze: Unterhalb weniger Megahertz ist der Unterschied zwischen Zopf und Rundumkontakt gering, oberhalb von 100 MHz beträgt er je nach Aufbau 20 bis 40 Dezibel.

Für die Praxis heißt das etwas Unbequemes. Ein Zopf ist nicht ein bisschen schlechter, sondern in dem Frequenzbereich unwirksam, in dem digitale Störquellen im Haus arbeiten — Schaltnetzteile, LED-Treiber, Wechselrichter, Funkmodule. Für die strukturierte Verkabelung ist die großflächige, möglichst rundumgeschlossene Kontaktierung deshalb die Vorgabe und nicht die gehobene Ausführung.

Ein Ende oder beide — und was das voraussetzt

Die zweite Frage hat zwei richtige Antworten, je nachdem, wogegen der Schirm arbeiten soll.

In der strukturierten Datenverkabelung wird beidseitig aufgelegt, und zwar durchgängig vom Sender bis zum Empfänger. Nur so hat ein hochfrequenter Störstrom einen Weg, und nur so wirkt der Schirm über den ganzen Frequenzbereich, auf den die Kategorie ausgelegt ist. Das steht so in DIN EN 50174-2 und ist keine Auslegungsfrage.

Im analogen Audiobereich wird stellenweise einseitig aufgelegt, weil zwei Erdungspunkte eine Schleife bilden und daraus ein Brummen entstehen kann. Das ist die richtige Antwort auf ein niederfrequentes Problem und hilft gegen hochfrequente Einstreuung wenig. Wo das Brummen wirklich herkommt und warum es oft am Gerät und nicht am Kabel liegt, steht beim Pin-1-Problem.

Die beidseitige Auflegung setzt allerdings etwas voraus, das nicht zur Netzwerkverkabelung gehört: einen funktionierenden Potentialausgleich. Liegen die beiden Enden einer Leitung auf unterschiedlichem Potential, fließt der Ausgleichsstrom über den Schirm — und dieser Strom stört nicht nur, er kann Geräte beschädigen. Der Potentialausgleich ist damit die eigentliche Voraussetzung der Schirmentscheidung, und er wird von der Elektroplanung verantwortet und nicht vom Netzwerkgewerk.

Zwischen zwei Gebäuden mit getrennten Erdungsanlagen wird die Frage gegenstandslos: Dort ist ein Lichtwellenleiter die saubere Lösung, weil er beide Seiten galvanisch trennt und gar keinen Strom führen kann. Was dabei sonst noch zählt, steht bei den erdverlegten Datenleitungen.

Die Kette ist so gut wie ihr schwächstes Glied

Eine geschirmte Strecke besteht nicht aus einem Kabel, sondern aus einer Reihe von Bauteilen, die den Schirm alle weitergeben müssen:

1. der Schirm des Verlegekabels,
2. das Anschlussmodul in der Dose, gehäusegeschirmt und mit geschirmter Buchse,
3. das Dosengehäuse selbst,
4. das Patchkabel an beiden Enden,
5. das Patchfeld mit seinem Rahmen,
6. der Verteilerschrank und dessen Erdungsleiter zur Potentialausgleichsschiene.

Fehlt an einer Stelle der Kontakt, ist die Strecke offen. Und weil sich das an keiner Leuchtdiode zeigt, ist die häufigste Ausführung die schlechteste: ein geschirmtes Verlegekabel auf geschirmten Modulen — und davor ein ungeschirmtes Patchkabel aus der Restekiste. Zwei Meter Zubehör entwerten dann neunzig Meter Installation.

Die Längenaufteilung dieser Kette ist genormt und nützlich, um sie im Kopf zu behalten: 100 Meter Übertragungsstrecke setzen sich zusammen aus 90 Metern fest verlegter Strecke zwischen Patchfeld und Anschlussdose und 10 Metern Rangier- und Anschlusskabel, je fünf Meter an beiden Enden.

Prüfen ist nicht Messen

Am Ende der Montage steht eine Frage, an der sich Anspruch und Ausführung trennen: Woher weiß jemand, dass die Strecke in Ordnung ist?

Ein Durchgangsprüfer verfolgt jede Ader von einem Ende zum anderen und meldet, ob alle acht Adern ankommen und auf dem richtigen Kontakt landen. Das findet abgerissene Adern, vertauschte Kontakte und Kurzschlüsse. Es findet nicht:

• gespaltene Paare — jede Ader liegt auf dem richtigen Kontakt, aber zwei Adern verschiedener Paare sind miteinander verdrillt. Der Durchgang ist einwandfrei, das Nahnebensprechen ist es nicht;
• zu große Aufdrehlänge — wird die Verdrillung weiter aufgedreht, als die Norm zulässt, sinkt die Symmetrie an genau dieser Stelle. Die ANSI/TIA-568-Reihe lässt ab Kategorie 5e höchstens 13 Millimeter zu;
• eine zu niedrige Modulkategorie — ein Cat-5e-Modul auf einem Cat-6A-Kabel gibt Durchgang und liefert eine Strecke zwei Stufen darunter. Warum Bauteilkategorie und Streckenklasse zwei verschiedene Angaben sind, steht bei den Kabelkategorien;
• einen unterbrochenen Schirm — solange die Adern durchgehen, ist der Prüfer zufrieden.

Was diese Fehler findet, ist eine Zertifizierungsmessung mit einem Feldmessgerät: Dämpfung, Nahnebensprechen, Rückflussdämpfung, Laufzeitunterschiede und die Belegung einschließlich Schirmkontakt, gemessen über den gesamten Frequenzbereich der Klasse und ausgewertet gegen deren Grenzwerte. Die Anforderungen an solche Geräte stehen in ANSI/TIA-1152-A, international in IEC 61935-1; sie legen Genauigkeitsstufen fest, weil ein Messgerät, das dicht an der Grenze misst, sonst mehr Zufall als Aussage liefert.

Der Unterschied zwischen beidem ist der Unterschied zwischen „funktioniert heute" und „ist abgenommen". Er ist auch der Unterschied zwischen einer Strecke, die ein Gigabit fährt, und einer, die zehn fahren wird, wenn das Gerät dafür kommt.

Häufige Missverständnisse

„Geschirmt ist sicherer." Nur bei sauberer Ausführung. Ein Schirm ohne beidseitigen Kontakt nimmt Störströme auf und führt sie bis ans Gerät heran; gegenüber einer ordentlich verdrillten ungeschirmten Leitung ist das ein Rückschritt. Die Entscheidung für geschirmt ist eine Entscheidung für einen höheren Ausführungsanspruch.

„Der Schirm liegt ja am Patchfeld auf." Ein Ende reicht in der Datenverkabelung nicht. Und der Kontakt am Patchfeld hilft nur, wenn der Rahmen des Patchfelds seinerseits geerdet ist — was regelmäßig übersehen wird, weil das Feld im Schrank hängt und der Schrank geerdet aussieht.

„Die Leitung funktioniert, also ist sie richtig aufgelegt." Ethernet ist robust und arbeitet lange mit Strecken, die die Klasse deutlich verfehlen. Sichtbar wird der Fehler erst bei der nächsten Geschwindigkeitsstufe oder bei der nächsten Störquelle — also Jahre später, wenn niemand mehr an die Montage denkt.

„Ein Meter Zopf ist doch nur ein Meter Draht." Für Gleichstrom ja. Bei 100 Megahertz ist derselbe Draht ein Widerstand von einigen zehn Ohm, und der liegt genau im Weg des Störstroms, den der Schirm abführen soll.

Grenzen und Sonderfälle

Ungeschirmt ist im Wohnhaus regelmäßig die richtige Wahl. Die Verdrillung leistet den größten Teil der Arbeit, und eine ungeschirmte Strecke hat keine Kette, die reißen kann. Wo geschirmt gebaut wird, ist das meist eine Folge der Trassenführung neben Energieleitungen — dazu gehören die Trennungsabstände aus DIN EN 50174-2, nachzulesen bei den Kabelwegen und der EMV-Trennung.

Verlegekabel und Patchkabel sind nicht austauschbar. Ein Verlegekabel hat Massivleiter und gehört auf Schneidklemmen; ein Patchkabel hat Litze und gehört auf gecrimpte Stecker. Umgekehrt geht beides nicht, und der Fehler bleibt lange unauffällig. Warum daran auch die Frage nach der Konfektionierung hängt, steht bei Feldkonfektionierung oder Fertigkabel.

Koaxiale Strecken folgen einer anderen Logik. Dort ist der Schirm zugleich der Rückleiter, und ein unterbrochener Schirm bedeutet keine verringerte Störfestigkeit, sondern kein Signal. Was das für die Verteilung im Haus bedeutet, steht bei der Antennen- und SAT-Verteilung.

In der Planung

Ein Wohnhaus mit Technikraum im Keller, 24 Netzwerkdosen, dazu Deckenlautsprecher, Kameras und eine Photovoltaikanlage mit Wechselrichter in der Garage. Die Frage kommt in der Rohbauphase und lautet: geschirmt oder nicht?

Am Anfang steht nicht die Kabelwahl, sondern eine Bestandsaufnahme der Störquellen und der Wege. Der Wechselrichter ist die eine relevante Quelle, die Parallelführung von Energie- und Datenleitungen im Steigschacht die andere. Beides lässt sich mit Abstand entschärfen, und Abstand kostet im Rohbau fast nichts — solange er in der Planung steht.

Erst wenn feststeht, dass sich Nähe nicht vermeiden lässt, wird die Schirmung zum Thema. Und dann fällt die Entscheidung nicht für ein Kabel, sondern für eine Kette: geschirmtes Verlegekabel, geschirmte Module in gehäusegeschirmten Dosen, geschirmtes Patchfeld, geschirmte Patchkabel und ein Erdungsleiter vom Schrank auf kürzestem Weg zur Potentialausgleichsschiene. Wer eines dieser Teile aus Kostengründen streicht, hat den Rest ebenfalls gestrichen und zahlt ihn trotzdem.

Zuletzt kommt die Frage nach dem Nachweis, und sie gehört in die Ausschreibung und nicht ans Ende der Montage: Wird gemessen, mit welchem Gerät, gegen welche Klasse, und wer bekommt das Protokoll? Ohne diese Festlegung ist die geschirmte Ausführung eine Absichtserklärung.

Verknüpfte Inhalte

Wie ein Schirm aufgebaut ist und warum Folie und Geflecht unterschiedliche Aufgaben haben, steht bei der Schirmung; wie die Kürzel auf dem Kabelmantel zu lesen sind, bei der Schirmungsnotation. Warum ein Gerät mit falsch geführtem Schirmkontakt brummt, obwohl das Kabel in Ordnung ist, erklärt das Pin-1-Problem.

Welche Kategorie welche Streckenklasse ergibt, steht bei den Kabelkategorien; welche Geschwindigkeit über welche Klasse wie weit läuft, bei den BASE-T-Übertragungsverfahren. Ob eine Strecke im Feld terminiert oder als Fertigkabel gezogen wird, behandelt Feldkonfektionierung oder Fertigkabel.

Quellen

Die Anforderungen an eine großflächige, möglichst rundumgeschlossene Kontaktierung, an die beidseitige und durchgängige Schirmung und an Erdung und Potentialausgleich stammen aus einem im Volltext ausgewerteten Whitepaper des Herstellers Dallmeier vom November 2020, das DIN EN 50174-2, DIN EN 50310 und die zugehörigen VDE-Bestimmungen wiedergibt. Von der Norm selbst sind Titel und Ausgabestand Oktober 2018 geprüft, der Normtext nicht.

Aus derselben Quelle stammen die Aufteilung der Übertragungsstrecke in 90 Meter fest verlegte Strecke und zweimal fünf Meter Rangierkabel sowie die Trennung von Verlegekabel und Patchkabel nach Leiteraufbau und Anschlusstechnik.

Die Anforderungen an Feldmessgeräte und die Genauigkeitsstufen stehen in ANSI/TIA-1152-A, veröffentlicht im November 2016; die Angabe stammt aus der Ankündigung der Telecommunications Industry Association. Der Induktivitätsbelag eines Anschlussdrahts und die Größenordnung des Wirkungsverlusts bei Zopfanschluss folgen EMV-Fachdarstellungen ohne Normbezug; die daraus gerechneten Blindwiderstände sind eigene Größenordnungsabschätzungen.