Glasfaserkabel vs. Kupferdraht: Bandbreite, Kosten und Entfernung im Vergleich

Ein Netzwerkdesigner, der eine Stückliste vergleicht, fragt selten, welches Kabel besser ist. Die eigentliche Frage ist enger gefasst: Welches Medium kostet für diese Verbindung, in dieser Entfernung, mit diesen Geräten am anderen Ende über einen Zeitraum von zehn Jahren weniger? Die Antwort ändert sich je nachdem, wo sich der Lauf befindet.

Nehmen Sie zwei Live-Beispiele. Eine 10-Gbit/s-Verbindung zwischen Racks im Abstand von 60 m: Cat6A-Kupfer erledigt den Job mit passiven Kabeln und ganz ohne Optik. Dieselbe 10-Gbit/s-Anforderung zwischen zwei 3 km voneinander entfernten Gebäuden: Kupfer kann sie zu keinem vernünftigen Preis erreichen, ohne aktive Repeater hinzuzufügen, während sie über ein Singlemode-Glasfaserpaar ohne dazwischen liegende Leitungen erfolgt. Keines der Ergebnisse ist überraschend, sobald die Physik auf dem Tisch liegt.

Bandbreite und Reichweite: Wo die Lücke nicht mehr theoretisch ist

Singlemode-Glasfaser überträgt 10 Gbit/s etwa 40 km ohne Regeneration. Cat6A-Kupfer überträgt die gleichen 10 Gbit/s über etwa 100 m. Zwischen diesen beiden Zahlen sind die meisten echten Entscheidungen bereits getroffen.

Die Grenzen ergeben sich aus unterschiedlicher Physik. Kupferdämpfung und Übersprechen steigen mit der Frequenz steil an, sodass jede Verdoppelung des Durchsatzes die nutzbare Strecke verkürzt; 10GBASE-T über Cat6A auf 100 m liegt bereits nahe am Rand des Standards. Singlemode-Glas bei 1310 nm und 1550 nm verliert etwa 0,35 dB pro Kilometer, weshalb eine heute für 10G installierte Glasfaseranlage später 100G oder 400G pro Wellenlänge benötigt, wenn nur die Transceiver ausgetauscht werden.

Die Kapazität pro Kabel ist genauso wichtig wie die Kapazität pro Paar, wenn der Platz im Fach und in den Leitungen knapp ist. Ein einzelnes 12-Faser-Außenkabel wiegt ungefähr das Gewicht einer Cat6A-Strecke und ersetzt ein Dutzend Kupferstränge. Nach einigen hundert Metern ist die Kupferoption kein günstigeres Kabel mehr und wird zu einer Kette von mit Strom versorgten Geräten.

Für eine beschaffungsorientierte Version der gleichen Kompromisse, dies Entscheidungshilfe für Glasfaser oder Kupfer geht Kosten, Entfernung und Upgrade-Zeitpunkt auf Käuferseite durch.

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Kosten pro verbundenem Link, nicht Kosten pro Meter

Kupfer ist für kurze Verbindungen günstiger. Glasfaser ist pro Gigabit günstiger, sobald eine Leitung etwa 100 m lang ist. Wenn man eine davon pro Meter angibt, verbirgt sich die Zahl, auf die es tatsächlich ankommt.

Pro Meter liegen Cat6A- und Bündelader-Singlemode-Kabel preislich näher beieinander, als die meisten Käufer erwarten. Der Unterschied liegt am Ende. Kupfer endet mit einer Buchse und einem Patchkabel. Glasfaser erfordert Fusionsspleißung, Spleißverschlüsse, Pigtails und einen Transceiver an jedem Ende, und ein Singlemode-Modul kann mehr kosten als die 100 m Kabel, in die es eingesteckt wird.

Die Arbeit verschiebt das Gleichgewicht erneut. Das Ziehen von 24 Cat6A-Kabeln durch eine Steigleitung dauert länger und füllt mehr Kabelkanäle als ein 24-Faser-Kabel, und jede Kupferleitung erfordert einen eigenen Abschluss- und Zertifizierungstest. Bei dichten Gebäuden gleicht die Installationseinsparung häufig die Kosten für die Optik aus. Bei einer Zwei-Kabel-Verbindung ist dies fast nie der Fall.

Strom, Störungen und Standortbedingungen

Fasern sind dielektrisch: Sie führen keinen Strom, strahlen nichts ab und nehmen nichts auf. Kupfer kann über dasselbe Paar, das es für Daten verwendet, bis zu 90 W an ein Gerät liefern.

Beide Fakten sind nützlich. In einem Umspannwerk, einem Tunnel oder einem Dach, wo der Anstieg des Erdpotentials und Blitzschlag ein echtes Problem darstellen, beseitigt ein vollständig dielektrisches Kabel die Erdungsfrage vollständig, weshalb selbsttragende Antennenkonstruktionen entlang von Stromtrassen üblich sind. An der Decke eines Lagerhauses gewinnt das gegenteilige Argument: Ein 90-W-Zugangspunkt oder eine Kamera benötigt keine lokale Stromversorgung und Kupfer ist der einfachere Weg, ihn zu erreichen.

Langlebigkeit trennt sie auch. Kupfer oxidiert an Steckverbindern an feuchten Standorten oder an Küstenstandorten, und ein korrodiertes Paar erhöht den Widerstand, erwärmt sich unter Last und besteht schließlich einen Zertifizierungstest nicht. Glas korrodiert nicht, die Faserendflächen müssen jedoch vor jedem Zusammenstecken gereinigt werden.

Die letzten 100 Meter: Hier treffen die beiden Medien aufeinander

Die meisten Gebäude sind am Ende hybrid: Glasfaser auf dem Backbone und der Steigleitung, dann Kupfer oder Glasfaser auf dem letzten Abzweig zum Schreibtisch, zur Kamera oder zum Zugangspunkt. Das Entwerfen pro Segment ist normale Praxis und kein Kompromiss.

• Geräte, die PoE benötigen und weniger als 100 m entfernt sind: Kupfer.
• Verläufe über 100 m oder zwischen Gebäuden: Glasfaser.
• Dichte Schreibtischbereiche, in denen der Platz auf dem Tablett erschöpft ist: Glasfaser bis zur Zone, Kupfer darin.
• Häfen werden voraussichtlich innerhalb ihrer Lebensdauer auf 25G oder 40G umsteigen: Glasfaser.

Im Drop-Segment verändert sich auch das Kostenargument. Durch das werkseitig konfektionierte Glasfaserkabel entfällt das Spleißen vor Ort, und ein Einzelfaserkabel lässt sich oft schneller installieren, als eine neue Cat6A-Leitung durch eine fertige Wand zu ziehen.

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Eine fünfstufige Auswahlsequenz

Führen Sie die Entscheidung in dieser Reihenfolge durch: Entfernung, Leistung, Wachstum, Umgebung, dann Budget. Die ersten beiden Schritte beseitigen die meisten falschen Antworten, bevor der Preis besprochen wird.

1. Messen Sie die tatsächliche Route, einschließlich flacher und vertikaler Anstiege. Alles über 90 m auf Kupfer ist bereits eine Glasfaserfrage.
2. Listen Sie auf, was am anderen Ende sitzt und wie viel Strom es verbraucht. PoE-Geräte unter 100 m bleiben normalerweise auf Kupfer.
3. Überprüfen Sie den Upgrade-Pfad. Wenn die Verbindung während ihrer Lebensdauer 25G oder höher unterstützen muss, geben Sie jetzt Single-Mode an; Eine spätere Neuverkabelung kostet weit mehr als die Optik.
4. Beobachten Sie die Umgebung: Störquellen, Überschwemmungen, Nagetierrisiko, Erdpotenzial, Temperaturschwankungen. Diese wählen den Kabelaufbau, nicht nur das Medium.
5. Vergleichen Sie erst dann die gesamten Installationskosten, einschließlich Anschlüsse, Prüfgeräte, Patchpanels und Strom am anderen Ende.

Installation und Test: zwei verschiedene Disziplinen

Glasfaser verträgt Entfernungen, aber keine Kontamination. Kupfer toleriert Verunreinigungen, aber keine Entfernung. Teams, die auf einem Medium geschult sind, beschädigen das andere oft schon am ersten Tag.

• Biegeradius: Glasfaserkabel haben üblicherweise einen Außendurchmesser von 20x während der Installation und 10x nach der Befestigung. Eine Überschreitung führt zu Mikrobiegeverlusten, die bei 10 G bestehen bleiben und bei 100 G ausfallen.
• Spleißdämpfung: typisch 0,1 dB und häufig 0,3 dB als Feldmaximum angegeben. Eine unvorsichtige Spaltung kostet mehr Verlustbudget als eine längere Kabelstrecke.
• Tests: Glasfaser benötigt ein OLTS für Verlust und Länge sowie ein OTDR zum Lokalisieren von Ereignissen; Kupfer benötigt einen Zertifizierer für den Permanent Link und Alien Crosstalk bei 10G.
• Verschmutzung: Ein Staubpartikel auf einer Endfläche kann etwa 1 dB hinzufügen oder den Stecker bei hoher optischer Leistung verbrennen.

Fragen, die Käufer stellen, bevor sie sich verpflichten