Funk oder Kabel? Wo kann welche Technik ihre Stärken ausspielen?

Sowohl in einem betrieblichen als auch privaten Umfeld ist es heutzutage nötig, unterschiedlichste Daten und ähnliche Informationen zu übertragen – etwa zwischen zwei Geräten oder einem Endgerät und einem Speichermedium. Während sich elektrische Leistung ab einer gewissen Distanz tatsächlich nur mittels einer Leitung oder Litzen übertragen lässt, gibt es bei Daten, Signalen usw. stets zwei Optionen: Kabel und Funk.

Beide Techniken können verschiedene Stärken und Schwächen ins Feld führen. Dadurch gibt es verschiedene Szenarien, für die sie besser oder schlechter geeignet sind. Wir zeigen alles Wissenswerte, um fundierte Entscheidungen treffen zu können.

So funktionieren Kabel

Ein Kabel ist stets ein Leiter, der mindestens zwei Punkte fest miteinander verbindet. Hierzu stehen zwei Herangehensweisen zur Verfügung:

1. Elektrischer Leiter

Das ist das „klassische Kabel“. Sein Kern besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, heutzutage meistens Kupfer, seltener Aluminium. Die Übertragung von Informationen erfolgt in Form von Spannungsimpulsen – stark vereinfacht gesprochen. Dies ist bei den allermeisten modernen Geräten der direkte Weg. Bedeutet, sie geben diese Signale sowieso als Spannungssignal aus und benötigen ebenso einen solchen als Input.

2. Lichtwellenleiter

Dieses Medium enthält einen oder mehrere Stränge aus einem für Licht gut durchlässigen Material; meist Quarz- oder Kunststoffglas. Hierin werden Informationen in Form von Lichtimpulsen weitergeleitet. Dazu ist es zu Beginn der Leitung sowohl nötig, ein elektrisches in ein Lichtsignal umzuwandeln und am Ende der Übertragungstrecke wieder zurückzuwandeln.

Zwar arbeiten beide Techniken in sich unterschiedlich. Was jedoch die Vor- und Nachteile der praktischen Nutzung anbelangt, haben sie sehr viele Schnittmengen – wo nicht, werden wir im weiteren Artikelverlauf darauf hinweisen.

So funktionieren Funkübertragungen

Funkübertragungen lassen sich am besten visualisieren, wenn man sich den Mobilfunk oder eine Radioübertragung vorstellt.

Hierbei wird ein Signal in Form elektromagnetischer Wellen erzeugt. Über eine Antenne werden diese Signale abgegeben, überbrücken eine bestimmte Distanz (wobei sie feste Materialien bis zu einem gewissen Grad durchdringen können) und werden von jedem Gerät mit passender Antenne empfangen.

Die Frequenz der Wellen liegt definitionsgemäß im Bereich zwischen 3 Kilohertz (kHz) und 3.000 Gigahertz (GHz), respektive 3 Terahertz (THz). Die verwendete Frequenz hängt von der Anwendung ab. Die Bundesnetzagentur gibt Frequenzbänder für die verschiedenen Anwendungen frei.

Die Stärken und Schwächen von kabel-gebunden Verbindungen

Selbst, wenn man den Blick nur auf die deutlich weiter verbreiteten elektrischen Leiter richtet, ist Kabel nicht gleich Kabel. Es gibt eine unendliche Zahl von unterschiedlichen Anzahlen von Adern und Litzen, dazu verschiedene Arten von Schirmungen und Anschlussmöglichkeiten. Hierdurch gibt es eine große Vielfalt. Sie wird noch weiter vergrößert durch Spezialisten für besondere Verbindungen mit äußerstt dünnen Kabelkonfektionen oder ultrakompakte Verbinder oder Kabelkonfektionen für besonders hohe Datenraten oder Temperaturen. Das bedeutet: Es gibt sehr viele Möglichkeiten, eine Verbindung zwischen zwei oder mehr Geräten mit Kabeln aufzubauen.

Stets ist eine kabelbasierte Verbindung mit folgenden Eigenschaften verbunden:

Stärken:

+ Grundsätzlich hohe bis sehr hohe Übertragungsraten ohne Beeinflussung durch Umgebungsbedingungen oder sonstige Faktoren.

+ Gleichbleibend hohe Verbindungsqualität. Unter anderem beim Einsatz geschirmter Kabel keine Störung in die Leitung hinein oder aus dieser heraus. Dadurch zudem keine gegenseitige Störung von mehreren Leitern, durch die unterschiedliche Signale fließen

+ Sehr großer Abhörschutz, da die Signale nur von physisch angeschlossenen Abnehmern empfangen werden können. Dadurch bereits ohne weitere Verschlüsselung ein hoher Grund-Schutz.

+ Je nach vergleichbarer Funkanwendung dramatisch höhere Reichweite, bevor das Signal sich zu stark abschwächt und verstärkt werden muss.

+ Technisch einfache, unkomplizierte Übertragungstechnik. Spätestens mit geänderten Anschlüssen kann ein bestehendes Kabel zahllose Geräte miteinander verbinden.

+ Sehr große Zukunftssicherheit, da ein Kabel verschiedenste Signalarten mit gleichbleibend hoher Qualität übertragen kann.

+ Insbesondere bei ortsfester Nutzung sehr hohe Lebensdauer im Bereich mehrerer Jahrzehnte.

+ Je nach Funkübertragung wesentlich einfachere Nutzung (plug + play).

Schwächen:

- Optisch mitunter sehr prominent bzw. störend. Insbesondere bei mehreren Kabeln.

- Die Verlegung kann sehr aufwendig sein, wenn die Leitung nicht sichtbar sein oder zwischen unterschiedlichen Räumen oder Stockwerken verlegt werden soll (Stichwort Bohren).

- Relativ unflexibel. Das gilt sowohl hinsichtlich zusätzlicher angeschlossener Geräte als auch deren örtlicher Beweglichkeit.

- Mitunter mehrere Kabelstrecken nötig, dadurch höhere Komplexität bei der Verlegung.

- Kosten steigen mit Qualität, Anzahl und nötiger Länge von Kabeln an. Hochwertige, mehrfach geschirmte Koaxialkabel mit geringster Dämpfung (Stichwort Aircell) können pro Meter mehrere Euro kosten.

- Verbinder sind mechanisch nur für eine bestimmte Anzahl von Steckvorgängen geeignet, bevor sie verschleißen und die Übertragungssicherheit leidet.

- Ungeschirmte Kabel können beeinflussen und beeinflusst werden (gilt nicht für Lichtwellenleiter).

Die Stärken und Schwächen von Funkübertragungen

Funk ist äußerst komfortabel, wenn man ihn direkt mit Kabelverbindungen vergleicht. Das zeigt sich heute insbesondere bei Endgeräten der Consumer-Class. So existiert zwischen Smartphones und Laptops eine stetig steigende Zahl von Geräten, bei denen es für die Datenübertragung gar keine Alternative zum Funk gibt – etwa, weil ein Anschluss für ein Netzwerkkabel fehlt. Sehr schön lässt sich dieser Trend anhand der Marktanteile der jeweiligen Endgeräte ablesen.

Allerdings: Diese Tatsache bedeutet keineswegs, Funk sei in jeglicher Hinsicht besser als Kabel.

Stärken:

+ Äußerst hohe Flexibilität. Sowohl was die Zahl der Abnehmer anbelangt als auch deren Lage in einem häuslichen Umfeld.

+ Bei Verwendung von entsprechend hohen Frequenzen sind sehr hohe Datenraten möglich (allerdings nicht so hoch wie mit Kabelverbindungen).

+ Kann durch die Nutzung von Repeatern und ähnlichen Systemen beliebig erweitert werden.

+ In Abhängigkeit von Frequenz und Sendeleistung extreme, teils globale Reichweiten möglich. (Gilt allerdings nur für Kurzwelle und darunter).

+ Kann verschiedene Materialien ohne dämpfende Beeinflussung durchdringen. Kann ebenso gezielt durch die Verwendung anderer Materialien blockiert werden.

+ Sehr umfassende Möglichkeiten der Signallenkung durch Bauartart und Positionierung der Antennen. Zudem sind hier selbst bei Hochtechnologie-Geräten durchaus Eigenbaulösungen möglich.

+ Schneller, äußerst unkomplizierter Aufbau von mitunter sehr aufwendigen Datennetzwerken.

+ Keine (Material-)Kosten für die Übertragungsstrecke zwischen den Antennen.

Schwächen:

- Reichweite, Datenrate und Durchdringungsfähigkeit hängen in sehr hohem Maß von der Frequenz ab; ferner der (erlaubten) Sendeleistung und der Verstärkung (Gain) von Antennen. Insbesondere bei den hohen Frequenzen von typischen Datenfunkanwendungen wie WLAN, Bluetooth und Mobilfunk geht die Datenrate stark zulasten von Reichweite und Durchdringungsfähigkeit. Besonders innerhalb von weitläufigen Gebäuden kann das problematisch sein.

- Antennen müssen auf den jeweiligen Frequenzbereich abgestimmt sein. Darüber und darunter drohen Leistungsverluste und, je nach Sendeleistung, Schäden (relevant vor allem für Funkgeräte).

- Jeder in Reichweite kann ein Signal abfangen. Dadurch sind Funkübertragungen grundsätzlich unsicherer, selbst wenn sie verschlüsselt sind. Darauf basieren beispielsweise IMSI-Catcher.

- Das nutzbare Frequenzspektrum ist aus physikalischen Gründen stark limitiert und wird in Form von Blöcken durch die Netzbehörden für verschiedene Nutzungen fest zugeteilt. Dadurch und aufgrund der (je nach Antenne) freien Empfangbarkeit kann es zu gegenseitiger Beeinflussung unterschiedlicher Funkübertragungen kommen. Unter anderem zeigt sich dies aktuell bei 5G-Netzen an Flughäfen – sie können aufgrund eng benachbarter Frequenzen Radar-Höhenmesser stören.

- Insbesondere hohe Frequenzen können durch zahlreiche Faktoren gestört werden. Dies beinhaltet ungeschirmte Stromleitungen ebenso wie elektrische Geräte, Rohre, Wandmaterialien und das Wetter. Die Fehlersuche kann dadurch sehr aufwendig sein.

Wo Funk und wo Kabel genutzt werden sollten

Mancher mag vielleicht überrascht sein angesichts der sehr vielen Vor- und Nachteile der jeweiligen Techniken. Dadurch steht bereits fest: Selbst, wenn wir uns ausschließlich auf das Übertragen von Daten konzentrieren, haben beide eine völlig gleichwertige Existenzberechtigung. Doch wo sollte was eher zum Einsatz kommen?

Dazu im Folgenden wichtige Kriterien, die die Ausgangsbasis für eine Datenübertragung darstellen und für eine der Techniken sprechen:

• Kabel: Große Distanzen, Hohe Sicherheit, weitgehend feste Installationen, höchste Übertragungsraten, maximale Signalqualität bzw. -treue.
  
• Funk: Flexibilität, vielfältige Geräteverbindungen, wechselnde Nutzungsorte und -szenarien, unkomplizierte und günstige Skalierbarkeit.

Wer etwa zuhause oder im Büro ein Notebook möglichst flexibel an verschiedenen Örtlichkeiten nutzen möchte, für den dürfte eine Anbindung via WLAN die beste Option sein. Wenn es jedoch mit demselben Gerät darum gehen soll, Online-Banking zu betreiben, wäre es zumindest aufgrund der größeren Sicherheit besser, dafür WiFi abzuschalten und stattdessen ein Netzwerkkabel zwischen Computer und Router zu ziehen – selbst wenn die Verbindung nur temporär ist.

Fazit

Um Daten unterschiedlichster Art zu übertragen, steht heute für eine breite Anzahl von Geräten und Anwendungen die Frage nach Funk oder kabelbasierter Übertragung im Raum. Zwar gibt es bei einigen Geräten keine Option. Wo es sie jedoch gibt, sollten Nutzer sich stets die Mühe machen, sämtliche Vor- und Nachteile der jeweiligen Herangehensweise zu bedenken und in ihre Entscheidungsfindung einfließen zu lassen.

So, wie es nicht für jede Verbindung ein Kabel sein muss, muss ebenfalls nicht immer Funk die Antwort auf alle Fragen sein – egal wie komfortabel dieser Weg sein mag.