Wie viel Bandbreite kann ein einzelner Kupferdraht übertragen?

P

PCUsr

Gast
Hallo,

habe im Internet keine genauen Daten bekommen, würde mich aber mal interessieren...

Es geht um ein einzelnes dünn(möglichstes) Kupferdraht.

Grüße
 
Das lässt sich so pauschal nicht beantworten. Ganz davon abgesehen, dass man in der Regel mindestens zwei Drähte benötigt, um eine Spannung anlegen und messen zu können.
 
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Würde jetzt mal forsch sagen, dass du überhaupt keine Daten übertragen kannst, weil du mindestens 2 Drähte brauchst. Dann ist es natürlich noch abhängig von den Frequenzen, Spannungen und der generellen Art der Datenübertragung abhängig. Du müsstest dich schon genauer auf Etwas beziehen.
 
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ein einzelner Kupferdraht

Die Frage lässt sich ganz einfach beantworten, gar nichts kann ein Draht übertragen.
Ein Stromkreis benötigt mindestens 2 Drähte. ;)

Bei 2 Drähten kommt es aber auf so viele Faktoren an das da keine pauschale Antwort richtig ist.
In den 80ern hat man ein paar Bits übertragen können, heute kannst auf der selben Leitung 250Mbit übertragen oder mit g.fast Gbit.
 
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Wenn der Draht nur ein paar Millimeter lang ist kann man bestimmt zig Gigabit pro sekunde übertragen.
 
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physikalisch gesehen sollte es da überhaupt keine grenze geben!
 
yaegi schrieb:
physikalisch gesehen sollte es da überhaupt keine grenze geben

Aber nur in einem Universum mit unendlicher Lichtgeschwindigkeit.
Und ohne Kausalität.
 
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Das ist wohl eine Hausaufgabe aus dem Physik-Unterricht.
Man sollte schon zwischen Draht und Adern unterscheiden um überhaupt eine Netzwerk-Frage daraus zu machen.
Draht ist Zaundraht, Adern sind Draht mit Ummantellung/Isolierung, erst dann wirds elektrisch.
 
Hallo,
Hochgeschwindigkeitsübertragungen über Drähte laufen in der Regel per Twistet-Pair. Das Problem bei Übertragungen ist nur, ab einem 10tel der Wellenlänge treten zunehmend Wellenphänomene auf, die eine Terminierung notwendig machen. Üblicher Weise wird ein Twistet-Pair, wie bei LVDS, mit 100 Ohm abgeschlossen. Das heißt, die Twistet-Pair Leitung muß dann auch 100 Ohm Wellenwiderstand haben.

Ok, aber der Wellenwiderstand einer Leitung hängt stark von der Geometrie der Leiter ab. Leiterabstand zueinander und Abstand zur Schirmung, bzw. Masse. Ebenso wichtig ist die Isolationschicht der Leiter mit seiner spezifischen Dielektrizitätskonstante . Schau Dir mal ein Netzwerkkabel an. Ein CAT-Kabel hat 8 Leiterpaare die jeweils verdrillt sind. Die Kupferseele eines Drahtes kannst Du jetzt dünner ausführen. Eigentlich beliebig dünn. Nur mußt Du auch auf den Wellenwiderstand achten und die Geometrie der Leiter, sowie die Isolationschicht jeweils anpassen.

Aber was da an Übertragungsgeschwindigkeit wirklich möglich ist wirst bei einer CPU sehen können. Dort sind immer sehr dünne Bonddrähte vom Chip zu den Pins geschweißt. Diese Raten liegen ja bis zu 5 GBit/s. Aber es gibt ja auch ICs die arbeiten noch weitaus schneller, 50 GBit/s und mehr.

Die Frage ist eigentlich, worauf willst Du hinaus?
mfg Klaus
 
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Ich wollte auf nichts hinaus, es hatte mich wie eingangs erwähnt nur interessiert :freaky:

Danke für alle Antworten!
 
Und woher kommt dieses Interesse? Selbst wenn hier jetzt jemand sagen würde "546576757456546545645645646 bit/s", köntest du mit der Information nichts anfangen, weil man das jetzt nicht einfach auf ein x-adriges Kabel mit 546576757456546545645645646 * x übertragen kann....

Bei solchen Fragen ist es daher immer wichtig, den Hintergrund zu erklären. Wie kommt man auf die Frage? Hat man etwas gelesen? Wundert man sich warum man ein neues Kabel braucht? Wieso hat Kabel A doppelt soviele Adern wie Kabel B, obwohl nur die Hälfte am Stecker anliegt?
Kabel mit x Adern sind nicht immer so gebaut, dass jede Ader dasselbe tut wie die anderen. Es kommt also nicht zuletzt auch darauf an was über das Kabel übertragen wird.

Hinzu kommt, dass "der Draht" nicht allein im Universum existiert. Klassische Netzwerkkabel, die das namensgebende TwistedPair im Namen tragen (UTP, FTP, SFTP, etc) haben nicht ohne Grund jeweils zwei Adern miteinander verdrillt. Das dient der Minimierung von externen Störeinflüssen. Und genau da liegt dann der Knackpunkt: "Der Draht" wird permanent mit Störungen beballert, die das Signal verfälschen können. Schon allein deswegen kann man keine eindeutige Antwort auf die maximale Übertragungsgeschwindigkeit geben, weil es einen Unterschied macht ob "der Draht" in einer abgeschirmten, weitestgehend störungsfreien Umgebung läuft oder ob man wie wild Handys und sonstige Störquellen an "den Draht" hält.
 
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Raijin schrieb:
Und woher kommt dieses Interesse? Selbst wenn hier jetzt jemand sagen würde "546576757456546545645645646 bit/s", köntest du mit der Information nichts anfangen, weil man das jetzt nicht einfach auf ein x-adriges Kabel mit 546576757456546545645645646 * x übertragen kann....

Dann hätte ich die Zahl halt eben einfach aufgerundet und hätte einen Wert, wenn sie denn pauschal gelten würde.

Raijin schrieb:
Bei solchen Fragen ist es daher immer wichtig, den Hintergrund zu erklären. Wie kommt man auf die Frage? Hat man etwas gelesen? Wundert man sich warum man ein neues Kabel braucht? Wieso hat Kabel A doppelt soviele Adern wie Kabel B, obwohl nur die Hälfte am Stecker anliegt?
Kabel mit x Adern sind nicht immer so gebaut, dass jede Ader dasselbe tut wie die anderen. Es kommt also nicht zuletzt auch darauf an was über das Kabel übertragen wird.

Hinzu kommt, dass "der Draht" nicht allein im Universum existiert. Klassische Netzwerkkabel, die das namensgebende TwistedPair im Namen tragen (UTP, FTP, SFTP, etc) haben nicht ohne Grund jeweils zwei Adern miteinander verdrillt. Das dient der Minimierung von externen Störeinflüssen. Und genau da liegt dann der Knackpunkt: "Der Draht" wird permanent mit Störungen beballert, die das Signal verfälschen können. Schon allein deswegen kann man keine eindeutige Antwort auf die maximale Übertragungsgeschwindigkeit geben, weil es einen Unterschied macht ob "der Draht" in einer abgeschirmten, weitestgehend störungsfreien Umgebung läuft oder ob man wie wild Handys und sonstige Störquellen an "den Draht" hält.


Die Frage im Eingangpost klingt halt "vielversprechend", so als hätte ich was vor - wie mir im Nachhinein aufgefallen war, dem ist aber nicht so, da muss ich leider enttäuschen. Ich interessiere mich im Allgemeinen für Technik, auch IT und da es viele Kabel mit verschiedenen Übertragungsraten gibt, wollte ich wissen, wie viel ein Kupferdraht an sich denn übertragen könnte. Ich war auf die Frage gekommen, als ich ein DSL Kabel, welches gerissen war geflickt hatte, da ich dachte, das ginge schneller als ein neues zu besorgen. Ging auch recht fix, und da kam die Frage halt auf :D
Ergänzung ()


Im DSL Kabel waren zwei isolierte "Kupferaderstränge", und in jedem einzelnen 7 sehr dünne Kupferdrähte. Ich fand das schon überraschend, dass darüber meine 100 MBit Leitung gehen kann, was ja 12 Mb/s ist, und theoretisch bzw. auch praktisch sogar noch viel mehr, wie hier im Thread auch dargelegt.
 
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Ahhh.. So wird ein Schuh draus!

Die "sehr dünne(n) Kupferdrähte" nennen sich Litze. Das ist aber EINE Ader, das heißt das gesamte Geflecht dieser Drähtchen überträgt genau EINE Information. Letztendlich ist das nix anderes als ein dicker Draht desselben Durchmessers. Das gibt es auch und die Unterschiede warum und wieso folgen:

Hintergrund der Litze ist, dass sie sehr flexibel ist, weil die feinen Drähtchen beweglich sind. Dadurch reagieren sie weniger empfindlich auf Knicke. Selbst wenn so ein Kabel mal in der Tür eingeklemmt wird, stehen die Chancen gut, dass das Kabel den Knick überstanden hat.
So ein Kabel nennt man im Netzwerkbereich dann "Patchkabel" und hat üblicherweise bereits montierte Stecker, weil es für den Anschluss von Endgeräten gedacht ist.

Das Gegenteil von Litze sind dann eben tatsächlich dicke, massive Drähte. Eine Ader, ein Draht. So ein Kabel ist ... etwas unfachlich ausgedrückt: zuverlässiger .. aber es gibt einen Knack- oder besser gesagt KnIckpunkt: Massiver Draht kann brechen. Wenn du so ein Kabel in der Tür einklemmst, kannst du dich mit ziemlicher Sicherheit von dem Kabel verabschieden, weil die Adern buchstäblich brechen.
Solche Kabel nennt man im Netzwerkbereich "Verlegekabel" und sie haben in der Regel keine Stecker, weil sie fest zwischen Dosen oder sogenannten Patchfeldern fest verlegt werden. Das heißt, dass sie nicht für den Anschluss von Endgeräten gedacht sind, weil jedes Ein- und Aussteckmanöver oder jede Bewegung am Endgerät im Extremfall zu einem Kabelbruch führen kann.


Die tatsächliche maximale Übertragungsgeschwindigkeit eines Kabels definiert sich dann primär durch die maximale Signalfrequenz, die man durch das Kabel jagen kann (also AN-aus-AN-aus-AN-aus) ohne am anderen Ende durch Störungen, etc. plötzlich nicht mehr zwischen den Pulsen unterscheiden zu können.

Zum Vergleich: Wenn du ganz schnell das Licht an- und ausschaltest und immer schneller wirst, kannst du irgendwann An und Aus nicht mehr unterscheiden und das Licht ist scheinbar immer an, aber komischerweise nur halb so hell - diesen Umstand machen sich zB auch Dimmer zu Nutze.

Ganz ähnlich passiert das bei der Signalfrequenz im Kabel. Wenn es zu schnell geht, kann der Empfänger die An-Aus-Phasen nicht mehr erkennen und die Information geht verloren. Dafür gibt es dann die sogenannten Cat-Spezifikationen, zB Cat5 / 6 / 7, die du in Zusammenhang mit Netzwerkkabeln sicherlich schon gehört hast. Dabei hat man in Tests sichergestellt, dass das getestete Kabel bei Frequenz xy noch ein sauberes Signal abliefert. Je nachdem ob das Kabel später 100 Mbit/s, 1 Gbit/s, 10 Gbit/s oder gar mehr übertragen soll, muss es die Informationen mit der dazugehörigen Signalfrequenz zuverlässig übertragen können. Für die höheren Frequenzen bei zB Cat7 kommt man dann auch nicht mehr um eine adäquate Abschirmung herun, weil bei diesen Frequenzen dann jede kleinste Störung zu verfälschten Signalen führen kann. Deswegen sind Cat7-Kabel eben auch dicker als ein banales Cat5-Kabel. Die Schirmung kann man übrigens an der Kabelbezeichnung ablesen: UTP = ungeschirmt, FTP = Folienschirmung, usw..


Flache LAN-Kabel sind übrigens so'n Sonderfall. Nicht immer kann man der aufgedruckten Cat trauen. Bei Cat5 ist das unkritisch, aber Cat6 bzw. 7 können offiziell auch 10 Gbit/s übertragen und da die flachen Kabel in der Regel komplett ungeschirmt sind, darf man bezweifeln, dass sie das auch wirklich leisten können.
 
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Um Raijins Erklärungen noch etwas mehr in die Nachrichtentechnik-Richtung zu bringen:

Das Kabel an sich ist relativ schnell "erschöpft" bzw an seiner Leistungsgrenze. Die Technik, die die Daten überträgt ist zwar auch an diese physikalischen Grenzen gebunden, findet aber durch geschickten Einsatz von so genannten Codes die Möglichkeiten diese Grenzen besser zu nutzen. So werden beim DSL eben nicht nur ein Ein/Aus-Signal übertragen sondern es sind z.B. 256 Zustände zwischen Aus und Ein möglich. Dies kann z.B. durch eine veränderte Amplitude des Signals sowie eine Phasenverschiebung möglich gemacht werden. Diese Technik nennt sich Quadraturamplitudenmodulation. Es wird beim DSL und Kabelinternet genutzt.

Dazu kommen dann noch weitere Optimierungstechniken indem Störungen, also schadhafte Signale, aktiv nach mathematischen Regeln "ausgelöscht" werden. Der DSLAM (DSL-Verteilerkasten an der Straße) misst hierzu aktiv die Frequenzen von den ganzen DSL-Signalen und moduliert entsprechend eigene Störsignale auf, die dann diese Störungen eliminieren. Das Ganze ist ziemlich komplex. Wenn jetzt z.B. die Vectoring-Karte defekt ist gibt es kein VLDSL mehr sondern nur noch ADSL. Das ist dann der deutlich langsamere Fallbackmodus.

Des Weiteren gibt es noch Theoreme, in welchen sich die Elektronen bei höherer Frequenz mehr auf der Außenseite des Leiters bewegen anstatt in seinem Innerem. Das trägt auch dazu bei, dass diese dünnen Kabel mehr übertragen können. EDIT: Über den Nachweis, dass der Effekt in der Nachrichtentechnik höhere Datenraten ermöglicht, habe ich nichts belastbares gefunden. Deswegen ist es gestrichen. Es nennt sich "Skin Effekt". Und der bei google auftauchende Artikel von Heise ist ein Aprilscherz!!!\EDIT

Insgesamt ist weniger das Kabel leistungsfähiger geworden sondern die Technik nutzt die Grenzen immer besser aus.

gruß
 
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Danke für die Ergänzungen. Ich hoffe ich hab nicht zuviel Scheiß erzählt. Falls doch, gerne korrigieren. Als TI-ler bewege ich mich nur auf Layer 2 und aufwärts und alles darunter geht ins gefährliche Halbwissen ;)
 
error schrieb:
Des Weiteren gibt es noch Theoreme, in welchen sich die Elektronen bei höherer Frequenz mehr auf der Außenseite des Leiters bewegen anstatt in seinem Innerem.
Deswegen gibt es wohl auch die Hohleitertechnik. Dort fließt der Strom nur noch auf der Oberfläche. Hier überträgt man ab 1 GHz bis 200 GHz. Eine kleine Glasfaser macht dies heute auch schon, jedoch kann man mit Hohlleitern auch Energie übertragen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Hohlleiter
mfg klaus
 
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