Mehrere unterschiedliche Datenkabel schweben vor digitaler Grafik

Kupferbasierte Datenverkabelung Zuverlässige Datenübertragung mit bewährter Technik

Die Prozessautomatisierung steht in vielen Anwendungsfeldern im Fokus: in der Infrastruktur, in Gebäuden oder in der Industrie. Ständig werden mehr Teilnehmer in Netzwerke eingebunden. Die Verkabelung wird durch steigende Datenmengen und wachsende Übertragungsgeschwindigkeiten immer komplexer. Die kupferbasierte Datenverkabelung hat sich seit Jahrzehnten bewährt.

Steigende Datenraten und Übertragungsgeschwindigkeiten stellen immer größere Herausforderungen an die Übertragungstechnik und somit auch an Übertragungskabel und die angeschlossenen Steckverbinder. Erforderlich sind zukunftssichere Entwicklungen und Produkte. Andernfalls ist keine sichere Datenübertragung möglich. In Heimanwendungen sind auftretende Probleme meist tolerierbar. Jedoch können fehlerhafte Übertragungen in industriellen Anwendungen zu hohen Kosten führen. Aufgrund ihrer guten physikalischen und mechanischen Eigenschaften gewährleisten Kupferkabel zuverlässige Verbindungen zur Datenübertragung.

Vorteile

  • Kostenoptimierte Datenübertragung dank jahrelanger Erfahrung
  • Zuverlässiger Schutz vor Datendiebstahl: kein Datenabgriff über das Kabel möglich
  • Standardisierte Schnittstellen wie RJ45-, USB-, HDMI, Koaxial- und D-SUB-Steckverbinder sowie Rundsteckverbinder in M8 und M12
  • Optimale elektrische Eigenschaften dank Vollkupferleiter
  • Hohes Know-how dank Entwicklung und Inhouse-Fertigung
Kupferbasierte Datensteckverbinder mit Kabeln liegen aufgefächert nebeneinander

Kupferleiter in der Anwendung

Wieso Kupferleiter? – Kupferkabel übertragen mit unterschiedlichen Technologien Strom und Spannung für die Geräteversorgung mit Leistung und Daten. Kupfer verfügt über optimale Eigenschaften für die Übertragung elektrischer Energie. Zum Teil werden in günstigen Leitern auch alternative Materialien wie Aluminium genutzt, die jedoch eine weitaus geringere Leistung bieten – bei Aluminium ca. zwei Drittel der elektrischen Leitfähigkeit.

Kupferleitungen gibt es in einer großen Bandbreite am Markt, so dass für annähernd jede Applikation mit einem bestimmten Protokoll eine optimale Leitung mit Steckverbindern erhältlich ist. Ein Beispiel dafür sind D-SUB-Steckverbinder für den VGA-Anschluss von Bildschirmen an einen PC. In der Industrie ist das PROFINET-Protokoll hingegen weit verbreitet. Dieses wird häufig per RJ45-Steckverbinder in zweipaarigen oder vierpaarigen Twisted-Pair-Leitungen übertragen.

Die Entwicklung der Technologie ist bereits sehr weit fortgeschritten, dennoch sind weitere Innovationen am Markt verfügbar. Ein gutes Beispiel ist Single Pair Ethernet, die Übertragung von Ethernet-Protokollen über nur noch ein Adernpaar. Für diese neue Technologie werden vollständig neue Leitungen und Steckverbinder konstruiert, die wiederum normativ festgesetzt werden. Dies fördert die Standardisierung der Schnittstellen.

Kupferbasierte Datenkabel in RJ45 und Single Pair Ethernet sowie in M8

Wie sind kupferbasierte Datenkabel aufgebaut?

Generell werden zwei Arten kupferbasierter Datenkabel unterschieden:

  • Koaxiale Kabel, bei denen ein Leiter zentral innerhalb des Kabels geführt wird.

  • Verseilte Kabel, bei denen mehrere Leiter in einem Kabel geführt werden, die zueinander verseilt werden. Entweder sind sie um ein zentral gelegenes Füllelement verseilt – wie bei vielen vierpoligen Kabeln. Oder die Adern eines Paars sind zueinander sowie wiederum die Adernpaare miteinander verseilt – wie bei vielen achtpoligen Kabeln. Letztere Art der Verseilung wird Twisted Pair (TP) genannt.

Es gibt zudem auch weitere Kombinationen dieser grundlegenden Aufbauten, z. B. bei Leitungen, die Daten und Leistung hybrid übertragen können.

Kupferkabel mit verschiedenen Messgeräten im Hochspannungstest

Wie ist die Performance von Kupferkabeln?

Die Performance eines kupferbasierten Datenkabels als Rohkabel wird durch die Übertragungskategorie angegeben. Um die Unterschiede in den Kategorien und den Testverfahren zu erklären, lohnt sich auch hier der Blick auf das Ethernet-Protokoll.

Rohkabel werden durch eigene Normen definiert. In diesen Normen werden auch Testverfahren sowie elektrische Grenzwerte für zu testende Parameter festgelegt. Ein Beispiel für einen solchen zu testenden Parameter ist die Rückflussdämpfung. Dieser Wert misst das durch die Leitung reflektierte Signal an der Senderseite. Die einzuhaltenden Grenzwerte unterscheiden sich jedoch sehr stark, je nachdem, ob ein Rohkabel, ein mit Steckverbinder bestücktes Kabel (Patch-Kabel-Messung – Permanent-Link-Test – ISO 11801) oder eine gesamte Übertragungsstrecke (Channel Test – ISO 11801) gemessen wird.

Prüfingenieur mit einem kupferbasierten Kabel und Messaufbau

Die strengen Werte sind an dieser Stelle durch das konfektionierte Kabel zu erfüllen, da dieses nur einen Teil einer Übertragungsstrecke darstellt. Grenzwerte für Übertragungsstrecken sind entsprechend schwächer, so dass durch Alterung oder weitere Effekte schwächere Teile ausgeglichen werden können. Um Einflüsse des Messgeräts zu minimieren, werden bei einer Channel-Messung die erste und die letzte Steckverbindung ausgeblendet. Wird ein Patch-Kabel mit einem Channel-Test für die Übertragungsstrecke gemessen, hat diese Messung somit keinen Aussagewert, da die beiden Stecker des Kabels ausgeblendet werden.

Welche Messmethode verwendet wird, kann mit einem Blick auf das Datenblatt und die Übertragungseigenschaften eines Patch-Kabels ermittelt werden. Kabel mit Channel-Test müssen mit der Übertragungsklasse angegeben werden, Kabel mit Permanent-Link-Test hingegen mit der Übertragungskategorie. Leider lässt sich dies durch Prüfungen der Kabel nicht immer nachvollziehen, so dass Vorsicht bei der Auswahl des richtigen Kabels geboten ist.

Abschließend soll die Freigabe eines RJ45 Patch-Kabels fokussiert werden, so wie sie auch bei Phoenix Contact durchgeführt wird:

  1. Rohkabeltest 100 m nach
  2. Aufbau von 2-Meter-Patch-Kabeln* mit zwei RJ45-Steckverbindern
  3. Patch-Kabeltest Permanent-Link (nicht Channel-Link) nach
  4. Freigabe der Kombination Stecker und Kabel nur nach erfolgreichem Abschluss aller Tests

*Zwei Meter stellt nach den Erfahrungen von Phoenix Contact die kritischste Länge für Patch-Kabel nach den aktuellen Standards dar.

Kupferbasierter Datensteckverbinder der mit beiden Händen für RJ45 konfektioniert wird

Kupferbasierte Lösungen für die Feldverkabelung

Ob direkt an Ihrer Maschine, in Gebäuden oder auch in Außenbereichen: Die Verbindungslösungen sind in jedem Umfeld die perfekte Wahl. Nutzen Sie dabei diese Produkteigenschaften für Ihre Anwendung:

• Übertragungsraten bis zu 10 GBit/s
• Innovative Hybridverkabelung
• Lösungen von IP20 bis IP69K
• Feder-, Pierce- und IDC-Anschluss
• 360°-Schirmkonzepte

Kupferbasierte Datensteckverbinder für den Anschluss von Netzwerken und Feldbussen

Kupferbasierte Lösungen für den Geräteanschluss

Setzen Sie leistungsfähige und vor Ort konfektionierbare Stecker und Leitungen in Ihrem Gerät ein. Ob zukunftssichere High-Speed-Verkabelung mit bis zu 10 GBit/s oder die innovative Hybridverkabelung: Phoenix Contact bietet Ihnen ein umfangreiches Produktprogramm verschiedener Steckgesichter für unterschiedliche Übertragungseigenschaften – von SPE, RJ45, HDMI, USB, Koaxialsteckern für die Leiterplatte über M12-Wanddurchführungen bis hin zu D-SUB-Steckverbindern.

• Übertragungsraten bis zu 10 GBit/s
• Innovative Hybridverkabelung
• Lösungen von IP20 bis IP69K
• Feder-, Pierce- und IDC-Anschluss
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Ideal geeignet für diese Branchen

Kupferleiter werden auch in der Mess-, Nachrichten- und Automatisierungstechnik, Datenverarbeitung sowie in Steuerungen im Maschinen- und Anlagenbau verwendet. Auch bei Server-zu-Switch- und Desktop-zu-Switch-Verbindungen kommen sie zum Tragen.

E-Paper Datensteckverbinder
Kupferbasierte Datensteckverbinder auf einen Blick
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