Die Kupferkabelverbindung über den Ethernet-Standard stellt nach wie vor das wichtigste Medium zum Aufbau eines Netzwerks dar. Sind dagegen sehr grosse Bandbreiten erforderlich oder müssen Datenmengen über weite Strecken transportiert werden, hat sich das Glasfaserkabel als Übertragungsmedium bewährt.

Der Funkstandard WLAN wiederum eignet sich für die Anbindung mobiler Geräte ans Firmennetz oder in Fällen, in denen es keine wirtschaftliche Möglichkeit gibt, Kabelanschlüsse zu verlegen. Bisher hatte WLAN als Vernetzungstechnik den entscheidenden Nachteil, dass die Übertragungsrate der Funkverbindung deutlich unter dem Niveau eines gewöhnlichen Kabelanschlusses rangierte.

Seit der Einführung von 802.11ac-Access-Points und -Client-Adaptern hat sich zumindest der Geschwindigkeitsnachteil relativiert. Denn 802.11ac-Access-Points mit drei Antennen, die bereits seit gut einem Jahr im Handel verfügbar sind, erreichen Bruttodatenraten von bis zu 1300 MBit/s. Unter Idealbedingungen lassen sich damit mehr als 700 MBit/s an Nettodaten ohne Kabel durch die Luft transportieren. Zum Vergleich: Ein Gigabit-LAN-Kabel mit einer Linkrate von 1000 MBit/s brutto überträgt netto rund 930 MBit/s. Der Unterschied zwischen LAN-Kabel und Funk beträgt also nur noch 200 MBit/s.

So ist die Frage durchaus berechtigt, ob das klassische Netzwerkkabel nicht bald durch das kabellose WLAN ersetzt werden kann. Doch spielt dabei nicht nur die Geschwindigkeit des Mediums eine Rolle. Auch andere Faktoren beeinflussen die Übertragungsqualität. Die Frage, welches Medium sich für welche Vernetzung oder Verbindung am besten eignet, lässt sich nur beantworten, wenn man die spezifischen Eigenschaften jedes Vernetzungsmediums genauer betrachtet.

Glasfaserkabel sind sogenannte Lichtwellenleiter, in denen Daten nicht mit elektrischen Stromsignalen, sondern über Lichtsignale übertragen werden. Dadurch erzielen Glasfaserleitungen neben sehr hohen Übertragungsraten auch beachtliche Reichweiten.

Überall dort, wo grosse Datenmengen in kürzester Zeit übertragen werden, sind Glasfaserkabel bereits seit Längerem im Einsatz. So werden beispielsweise alle überregionalen Datenverbindungen zwischen den grossen Rechenzentren über ein leistungsfähiges Glasfasernetz abgewickelt. Dieses Glasfasernetz bildet zugleich den Kernbereich des aktuellen Internets. Es wird auch als Backbone bezeichnet, was so viel heisst wie Rückgrat.

Auch in grösseren Unternehmen werden Glasfaserkabel eingesetzt, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Standorten abzuwickeln oder abgelegene Gebäude über eine schnelle Verbindung ans Firmennetz anzukoppeln. Glasfaserkabel innerhalb von Gebäuden sind für alle Unternehmen mit sehr hohem Datenaufkommen erforderlich. Ähnliches gilt für ein besonders weitläufiges Gelände, das durchgängig mit Gigabit- oder gar 10-Gigabit-Ethernet versorgt werden soll.

Glasfaserkabel werden in zwei Hauptvarianten angeboten: als Multimode- und als Singlemode-Kabel. Das Singlemode-Kabel, auch als Monomode-Kabel bezeichnet, hat einen verhältnismässig kleinen Glasfaserkern, in dem das Licht nur einen Weg nehmen kann. Dieser Weg eines Lichtstrahls durch die Glasfaser wird – vereinfachend – auch als Mode (Schwingung) bezeichnet. Bei einem Singlemode-Kabel kommt als Lichtquelle ausschliesslich ein Laser zum Einsatz. Singlemode-Kabel sind in Herstellung, Implementierung und Wartung sehr kostspielig. Dafür erzielen sie selbst über weite Entfernungen hinweg sehr hohe Übertragungsleistungen.

Beim Multimode-Kabel ist der Glasfaserkern im Vergleich zum umgebenden Mantel deutlich grösser. Dadurch kann das Licht viele verschiedene Wege beziehungsweise Moden gehen, um ans andere Kabelende zu gelangen. Als Lichtquelle kann im Multimode-Kabel neben Laser- auch LED-Licht eingesetzt werden. Die Kosten und der Implementierungsaufwand sind gegenüber dem Singlemode-Kabel deutlich geringer.

Die Übertragungsleistung eines Multimode-Kabels liegt bei bis zu 10 GBit/s, falls das Kabel nicht länger als 550 Meter ist und mit einem entsprechend hochwertigen Fasertyp hergestellt wurde.

Bei Kabellängen von bis zu 100 Metern lassen sich sogar Bandbreiten von 40 oder 100 GBit/s erzielen. Mit demselben Fasertyp kann ein klassisches Gigabit-Netzwerk Entfernungen von bis zu zwei Kilometern ohne zusätzliche Verstärkung überbrücken.

Im Gegensatz zu elektrischen Leitern wie zum Beispiel Kupfer (LAN-Kabel, Koaxkabel und so weiter) stellen Lichtwellenleiter keine Gefahr beim Ausgleich von Potenzialunterschieden dar. Solche Potenzialunterschiede treten beispielsweise bei Gewittern in der näheren Umgebung auf, wobei alle Gebäude kurzfristig jeweils unterschiedliche elektrische Potenziale erhalten.

Durch einen elektrischen Leiter zwischen zwei Gebäuden kann dieser Potenzialunterschied ausgeglichen werden. Was auf den ersten Blick wie ein Vorteil aussieht, stellt jedoch eine ernst zu nehmende Gefahr dar. Denn der Ausgleich der Potenzialunterschiede über die dünne Metallverbindung erfolgt meist so heftig, dass es zu einer starken Überhitzung des elektrischen Leiters kommt und die daran angeschlossenen Geräte durch die hohe Spannung überlastet und sogar zerstört werden.

Da ein Lichtwellenleiter keinen elektrischen Strom transportiert, gleicht eine Glasfaser die elektrischen Potenziale in zwei unterschiedlich geladenen Gebäuden auch nicht aus. Wenn derartige Risiken grundsätzlich ausgeschlossen werden müssen, dann sollte zur Verbindung von Gebäuden also ein Lichtwellenleiter eingesetzt werden.

Trotz der beachtlichen Bandbreite von ac-WLAN kann das Funkmedium definitiv nicht als Ersatz einer Glasfaserverbindung dienen.

Zur Überbrückung grösserer Strecken mit dennoch hoher Übertragungsrate ist WLAN schon allein durch die Dämpfungsverluste in der Luft (Freiraumdämpfung) nicht geeignet. Allerdings hat WLAN ebenso wie die Glasfaser die Eigenschaft, dass auch eine Funkverbindung keine elektrischen Potenziale zwischen verschiedenen Gebäuden ausgleicht. Deshalb kann WLAN in Ausnahmefällen als Bridge-Verbindung zwischen zwei Gebäuden eingesetzt werden, die sich nicht per Kabel miteinander verbinden lassen. Hierzu bietet sich der Einsatz von Richtantennen an, allerdings ist dann auf die Einhaltung der äquivalenten isotropen Strahlungsleistung (Equivalent Isotropically Radiated Power, EIRP) zu achten. EIRP bezeichnet die Strahlungsleistung, die man in eine in alle Richtungen gleich abstrahlende Antenne stecken müsste, um in dem von der Richtantenne abgedeckten Raumsegment dieselbe Feldstärke zu erzeugen.

Zur Überbrückung grösserer Strecken sind hier eventuell auch die höheren Übertragungskanäle im 5-GHz-Bereich des 802.11ac-Standards interessant, die eine deutlich höhere Strahlungsleistung von bis zu 1000 mW erlauben.

Allerdings muss in diesem Frequenzbereich auch auf den Einfluss des Wetterradars geachtet werden. Der daraus resultierende Kanalwechsel kann eine bestehende WLAN-Brücke für mehrere Minuten komplett einbrechen lassen.

Bei den meisten herkömmlichen Kabeln, die zur Übertragung von Strom oder elektrischen Signalen verwendet werden, besteht das leitende Material aus dem Halbedelmetall Kupfer. Dieses Metall zeichnet sich durch seine besonders gute elektrische Leitfähigkeit aus.

Kabel, die zur elektrischen Signalübertragung verwendet werden, lassen sich in zwei Haupttypen unterteilen: die symmetrischen Kabel und die Koaxialkabel. Das klassische Beispiel für ein symmetrisches Kupferkabel ist die Teilnehmeranschlussleitung des Telefonnetzes, das inzwischen vornehmlich für Internetverbindungen über (V)DSL verwendet wird. Hierbei handelt es sich um eine Kupferdoppelader, wobei mit Ader ein Leiter bezeichnet wird, der mit einer Isolierung umgeben ist.

Solche Kupferdoppeladern eignen sich zur Übertragung von niederfrequenten, schmalbandigen Signalen, wie sie zum Beispiel viele Jahre beim analogen Telefonanschluss (bis 25 kHz) oder auch bei ISDN-Verbindungen (bis 138 kHz) eingesetzt wurden. Bei breitbandigen, höherfrequenten Übertragungen wirkt die zunehmende Leitungslänge hingegen stark dämpfend.

Im Gegensatz zu symmetrischen Kupferkabeln eignen sich die asymmetrisch aufgebauten Koaxialkabel deutlich besser zur Übertragung grosser Bandbreiten. Das Koaxialkabel hat als Hinleiter einen Kupferkern, der mit einem Isolator ummantelt ist. Im Anschluss folgt ein röhrenförmiges Kupfergeflecht als Rückleiter, der schliesslich noch von einer äusseren Kunststoffschicht umgeben ist.

Bei LAN-Kabeln bestehen die einzelnen Adern ebenfalls aus Kupfer. Allerdings sind hier die verschiedenen Hin- und Rückkanäle paarweise miteinander verdrillt (Twisted Pair) und abhängig vom Fabrikationstyp zusätzlich je Adernpaar mit einer Aluminiumhülle abgeschirmt. Die zulässige Übertragungslänge (Link-Länge) eines LAN-Kabels der Katego­rien Cat 3 bis Cat 7 liegt durchgehend bei maximal 100 Metern. Damit lassen sich Übertragungsbandbreiten von 100 MBit/s (ab Cat 3) über 1000 MBit/s (ab Cat 5) bis hin zu 10.000 MBit/s (ab Cat 6) erreichen.

Zunächst der grosse Vorteil des klassischen LAN-Kabels: Im Vergleich zur Glasfaser ist die Einrichtung eines kupferbasierten Ethernet-Netzwerks relativ problemlos und preisgünstig zu realisieren. Nahezu alle erforderlichen Netzwerkkomponenten sind sofort verfügbar. Allerdings ist bei der gemeinsamen Verlegung verschiedener Kupferkabel darauf zu achten, dass die elektrischen Leiter gut genug abgeschirmt sind, da es sonst zu elektromagnetischen Störungen kommen kann.

Die zulässige Link-Länge eines Ethernet-Kabels liegt bei 100 Metern, was auf grösserem Gelände und in sehr grossen Gebäuden zu Problemen führen kann. Die Anzahl der Geräte, die mit einem klassischen LAN-Port ausgestattet sind, nimmt immer weiter ab. Smartphones und Tablets haben sowieso keinen LAN-Port, inzwischen verfügen aber auch immer weniger Notebooks über einen Ethernet-Adapter. Hinzu kommt das Problem des Kabelsalats, der in Büros oder Meeting-Räumen nicht nur optisch stört, sondern auch eine Stolpergefahr darstellt.

Die angeführten Nachteile einer LAN-Kabelverbindung zu Endgeräten lassen sich inzwischen weitgehend problemlos mit WLAN-Komponenten lösen. Bestimmte Zugangspunkte im Unternehmensbereich sind mit dem Übertragungsmedium Funk deutlich effizienter und komfortabler zu realisieren als mit einem Kabelanschluss. Dazu gehört beispielsweise der Online-Zugang für Gäste, die dadurch mit ihren Endgeräten einen kostenlosen Zugriff aufs Internet erhalten. Dieser lässt sich ohne Weiteres vom internen Firmennetz trennen. Ein solcher Service ist besonders in manchen Unternehmensgebäude erforderlich, die vom Mobilfunkempfang speziell abgeschirmt sind.

Allerdings empfiehlt sich ein WLAN-Zugang mittlerweile auch für moderne Unternehmen, die ihre Mitarbeiter nicht mehr an stationären Workstations, sondern an Notebooks arbeiten lassen. Anstelle der schlecht zu erreichenden LAN-Buchse unter dem Schreibtisch sollten auch Konferenz- und Meeting-Räume mit WLAN ausgeleuchtet sein. Ein weiteres Beispiel: Ein Drucker, der per WLAN angebunden ist, lässt sich flexibler aufstellen.

Ein grosser Vorteil des 802.11ac-WLANs liegt in der mit 80 MHz deutlich höheren nutzbaren Bandbreite im 5-GHz-Bereich. Damit kann ein Access-Point bis zu 433 MBit/s (brutto) pro Antenne übertragen. Mit drei Antennen kommt er damit auf bis zu 1300 MBit/s. Vorsicht: Aktuell sind fast alle ac-WLAN-Clients – darunter auch zahlreiche Business-Notebooks mit Intel-Chipsatz – nur mit zwei Antennen ausgestattet und erreichen damit maximal 866 MBit/s.

Im 2,4-GHz-Band erreichen die Access-Points über drei Antennen und bei 40 MHz Übertragungsbandbreite bis zu 600 MBit/s brutto. Die je Antenne möglichen 200 MBit/s lassen sich durch eine Modulation mit 256-QAM (Quadraturamplitudenmodulation) erzielen, die jedoch nur unter sehr guten Empfangsbedingungen greift. Bei der Nutzung des 2,4-GHz-Bandes ist zu beachten, dass der Frequenzbereich hier nur etwas über 80 MHz schmal ist. Bereits wenige im selben Frequenzband funkende benachbarte Firmen oder Bewohner reichen aus, um die Bandbreite erheblich zu reduzieren. Es empfiehlt es sich aber, beide Frequenzbänder einzusetzen, da viele Clients noch nicht dualbandfähig sind. Sie unterstützen nur das 2,4-GHz-Band und nicht zusätzlich das 5-GHz-Band.

Von zentraler Bedeutung beim Einsatz von WLAN ist allerdings die vorherige genaue Planung eines Funknetzes. Je nach Grösse der abzudeckenden Fläche und den erforderlichen Sicherheitsmassnahmen sind unterschiedliche Lösungen angebracht.

Während kleine Büros mit einem oder zwei Hotspots auskommen, ist für manche Stockwerke grösserer Firmen bereits eine zweistellige Zahl an Access-Points erforderlich. In diesem Fall ist beispielsweise der Einsatz eines WLAN-Controllers zu empfehlen, der eine Reihe von Access-Points komfortabel unter einer Bedienoberfläche verwaltet.

Wie viele Access-Points am Einsatzort benötigt werden, sollte vor der festen Installa­tion exakt ermittelt werden. Hier sind vorab Begehungen und Messungen erforderlich. Bedenken Sie: Für jeden nachträglich versetzten oder neu hinzugekommenen Acc­ess-Point benötigen Sie auch die entsprechenden LAN- und Stromanschlüsse.

Manche Stellen in Büros lassen sich weder durch LAN-Kabel noch durch WLAN erreichen. In solchen Fällen hilft der Einsatz von Power-LAN. Power-LAN-Adapter verwenden die Stromverkabelung in Gebäuden, um Daten zu übertragen. Zwei Adapter arbeiten dabei als eine Art Bridge. Adapter 1 ist über ein LAN-Kabel mit dem Netzwerk verbunden und wird in eine Steckdose eingesteckt. Die Verbindung läuft dann von Adapter 1 über das verlegte Stromkabel bis zur Steckdose, an der Adapter 2 eingesteckt ist. Über dessen LAN-Kabel erfolgt die Verbindung zu Geräten wie Drucker, IP-Kamera oder PC.

Manche Power-LAN-Kits haben im zweiten Adapter einen WLAN-Access-Point integriert. So lässt sich die über das Stromnetz weitergeleitete LAN-Anbindung auch von mobilen WLAN-Clients nutzen. Die derzeit mögliche Übertragungsrate über ein Stromkabel beträgt im Idealfall 1200 MBit/s brutto. Realistische Nettowerte liegen bei bis zu 150 MBit/s, wobei die Übertragungsleistung stark von der bau­lichen Situation und der elektrischen Installation vor Ort abhängt.