Von der Nischentechnik zu steigender Marktakzeptanz
PoE erobert Gebäudetechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
PoE-Komponenten und Standards
Das Rückgrat einer PoE-basierten Smart-Lighting-Lösung ist die Verkabelungsinfrastruktur mit ausfallsicheren, hochleistungsfähigen Kupferkabeln und Steckverbindern. Diese vernetzt Sensorikgeräte und Beleuchtungselemente mit den PoE-Switches und -Gateways sowie LED-Treibern. Im Gegensatz zur klassischen Installation mit verschiedenen Kabeltypen reicht bei PoE nur eine Kabelart, die mit allen PoE-basierenden Geräten kompatibel ist. Der größte Teil der Elektronik befindet sich im zentralen Rack. Nur kleine Teile des LED-Treibers sind in der Decke installiert, wo sich übrigens rund 70 Prozent der PoE-Installationen befinden.
Bei der PoE-Topologie haben Anwender die Wahl zwischen Mid-Span- und End-Span-Netzwerken. Die dominierende End-Span-Architektur verwendet einen Netzwerk-Switch, der PoE unterstützt. Mid-Span hingegen nutzt einen externen PoE-Injektor, der zwischen einem Nicht-PoE-Switch und einem PD-Gerät installiert ist. Beide Architekturtypen erleichtern die Umstellung von der alten Netzwerk-umgebung auf ein PoE-Netzwerk erheblich.
PoE ist in mehreren Standards definiert und ermöglicht je nach Standard unterschiedliche maximale Leistungen. Die Tabelle oben gibt einen Überblick. Nach den Standards IEEE 802.3af im Jahr 2003 und IEEE 802.3at im Jahr 2009 verabschiedete die IEEE im dritten Quartal 2018 den Standard IEEE 802.3bt. Der jüngste, auch Four-Pair-PoE genannte Standard nutzt alle Adern des Netzwerkkabels für die Energieübertragung. Maximal erzielbare Leistungen liegen zwischen 72 und 90 Watt. Dank der hohen übertragbaren Leistungen lassen sich auch größere Endgeräte, beispielsweise IP-TV-Geräte in Full HD oder Thin Clients, über das Datenkabel mit Energie versorgen. Kabelhersteller arbeiten zudem kontinuierlich daran, die PoE-Leistungsfähigkeit der Netzwerkdatenkabel weiterzuentwickeln, denn die limitierte Leistungsabgabe, die das PoE-Verfahren mit sich bringt, stellt nach wie vor das größte Manko dar.
Einfluss von PoE auf die Verkabelung
Was ist bei der Wahl der optimalen Kabel zur Installation einer PoE-Infrastruktur zu beachten? Welche Faktoren beeinflussen die Übertragungsleistung? PoE erzeugt durch den Leitwiderstand des Kabels Wärme. Direkten Einfluss auf die Erwärmung des Kabels haben zudem Bündelgröße und Installationsumgebung. Sie können zu einer signifikanten Temperaturerhöhung führen. Maßgeblich ist dabei beispielsweise die Art der eingesetzten Kabelkanäle: Gitterkabelkanal, perforiertes Lochkabelsystem oder komplett geschlossener Kanal aus Kunststoff. Die Kabel im offenen Gitter erfahren mehr Kühleffekt durch die Luft als die Kabel im geschlossenen Kanal. Dort ist die Erwärmung höher. Die Norm EN-50174-2 besagt unter 4.5.4.2, dass der Füllgrad 40 Prozent nicht überschreiten sollte. Denn mit steigender Anzahl der Kabel im geschlossenen Kabelkanal steigt die Erwärmung. Befinden sich die Kabelkanäle über einer Heizung, wirkt sich die abstrahlende Wärme ebenfalls auf die Leistung aus. Planung und Ausführung der Installation haben direkten Einfluss auf die PoE-Fähigkeit eines Kabels.
Höhere Kabeltemperaturen erhöhen Widerstand und Transmissionsdämpfung. Die Folge ist eine Link-Längenreduzierung des Kabels. Durch die zusätzliche Dämpfung werden Signale möglicherweise nicht mehr richtig oder gar nicht mehr zum Empfänger übertragen, und der Datenstrom reißt ab. Neben der Heiz- und Kühlwirkung haben kabelspezifische Eigenschaften wie Symmetrie und Kabelaufbau Einfluss auf die PoE-Leistungsfähigkeit eines Kabels.
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