Achtung, Erwärmung der Kabel Power over Ethernet nicht ohne Probleme

Das vieradrige Power over Ethernet und seine Folgen. R&M hat dazu ein neues White Paper zusammengestellt.
Das »4 Pair Power over Ethernet« und seine Folgen. R&M hat dazu ein interessantes White Paper herausgebracht.

Die neue Generation von Power over Ethernet wird kommen - und damit eine parallele Stromversorgung teilweise überflüssig. Allerdings erwärmen sich die Twisted-Pair-Kupferkabel, was laut dem Netzwerkspezialisten R&M zu neuen Problemen führt.

Power over Ethernet, das die Industrie bereits vor 15 Jahren eingeführt hat, steht heute vor einem großen Entwicklungssprung: Statt mit 13 oder 22 Watt sollen Endgeräte mit mindestens 55, möglicherweise sogar bis 100 Watt versorgt werden können! Dazu wird PoE künftig alle vier Aderpaare in den Netzwerkkabeln zur Stromübertragung benötigen, deshalb trägt die neue Übertragungsgeneration die Bezeichnung »4 Pair Power over Ethernet« (4PPoE). Über die strukturierte Büro- und Gebäudeverkabelung lassen sich dann nicht nur Daten mit 10-Gigabit-Ethernet transportieren. Es können auch viele leistungsstarke IP-Endgeräte wie Kameras, Monitore, Wireless Access Points oder Kassenterminals ihre Energie über das lokale Datennetz erhalten.

Der Trend zum verstärkten Einsatz von Power over Ethernet hat auch das Potenzial, das Internet of Things bzw. Industrie 4.0 zu fördern. Denn viele kleine Sensoren und Steuerungen können sich über PoE an entlegenen Stellen in Gebäuden ohne zusätzliche Stromverkabelung betreiben lassen.

Eine Konsequenz aus dem Betrieb von 4PPoE ist allerdings, dass jedes Aderpaar der Netzwerkkabel je nach Leistung eine Stromstärke von 650 bis 1100 mA führt. Das ist eine erhebliche Mehrbelastung im Vergleich zum reinen Datenverkehr! Aufgrund der physikalisch bedingten Verluste erwärmen sich die Kabel und Kabelbündel durch die Stromführung. Eine dauerhafte Erwärmung um 10 ºC kann auf Grund der erhöhten Materialalterung die zu erwartende Lebensdauer der Kabel halbieren, so die Angaben von R&M. Brandschutz- und Arbeitsschutzbestimmungen machen es ebenfalls notwendig, den Temperaturanstieg zu begrenzen.

Höhere Temperaturen erhöhen auch den Kupferwiderstand und die Dämpfung der Signalübertragung, was die mögliche Streckenlänge eines Links reduziert. Die Erwärmungen des Kabels durch die Stromübertragung kann die Dämpfung eines Kabels so weit erhöhen, dass eine Datenübertragung unmöglich wird.

Die entsprechende Norm für das vierpaarige Power over Ethernet »IEEE 802.3bt« ist derzeit in Arbeit. In einem soeben veröffentlichten White Paper informiert Reichle + De Massari über die physikalischen Gegebenheiten von 4PPoE vor dem Hintergrund der Leitungserwärmung. Netzwerkplaner und Installateure finden in dem Dokument praktische Hinweise, wie sie bei Anwendung von 4PPoE eine kritische Erwärmung und Leistungsminderung der strukturierten Verkabelung vermeiden können. Das Dokument, dass sich auf der Webseite www.rdm.com anfordern lässt, erklärt unter anderem Formeln zur Berechnung des Temperaturanstiegs in Kabelbündeln.

Zugleich stellt R&M einen speziell entwickelten PoE-Calculator vor, der alle relevanten Faktoren wie Kabeltypen und Umgebungstemperaturen berücksichtigt. Mit wenigen Eingaben in das Tabellenprogramm lassen sich so die maximale Link-Länge einer Verkabelung und die geeigneten Kabel-Kategorien ermitteln.