Ein weiterer Faktor für die PoE-Effizienzsteigerung besteht darin, die Erwärmung durch eine hohe Wärmeableitung so gering wie möglich zu halten. Großen Einfluss hat die thermische Isolierung der Kabel. Außerdem sind Leiterdurchmesser und Kabelschirm mit der Temperaturerhöhung stark korreliert. Bild 4 zeigt, dass bei einem typischen Cat.5e-U/UTP-Kabel in AWG 24 gegenüber dem Cat.7A-AWG-22-Kabel unabhängig von den Stromstärken mit einer bis zu vierfachen Erwärmung des Kabels zu rechnen ist. Im Vergleich zu AWG 23 weisen AWG-22-Kabel eine um 50 Prozent geringere Kabelerwärmung auf. Neben einem größeren Leiterdurchmesser wirken sich geschirmte Kabel ebenfalls positiv auf die Wärmeableitung aus. Das Metall der Schirmung hilft, die im Inneren entstehende Wärme nach außen abzutransportieren. Nicht allzu große Bündel sowie Luftströme fördern ebenfalls die Wärmeableitung.
Tabelle 4 aus der EN 50174-2 veranschaulicht, wie sich Temperaturerhöhungen auf die Übertragungsstrecke auswirken. Die Gesamtlänge (Channel Length) entspricht der Summe aus installiertem Kabel und Gesamtlänge der Patchkabel (Total Length of Cords). Dementsprechend hat ein fest installiertes Kabel bei 20 °C und 10 m Total Length of Cords eine installierte Länge von 90 m. Je länger die Patchkabel werden, desto mehr verkürzen sich die Gesamtlängen.
Patchkabel weisen dünnere Adern auf als die Installationskabel, was zu einem größeren Dämpfungseinfluss und eine geringere Übertragungsleistung führt. Um diesen Effekt auszugleichen, müssen Installateure die Gesamtlänge reduzieren.
Mit zunehmender Temperatur von 20 °C auf 60 °C kommt es zu einer Verkürzung der Gesamtlänge um bis zu 20 Prozent. Der Aspekt der Verkürzung der Übertragungsstrecke in Abhängigkeit von der Temperatur ist bei der Planung unbedingt zu berücksichtigen. Die Tabelle dient Planern, Ingenieuren und Planern als wertvolle Berechnungsgrundlage. Für Long-Reach-Kabel sind die Längen gemäß der Datenblattgrenzwerte zu berechnen
Untersuchungen im Rahmen der ISO/IEC TR 29125 zeigen, dass der maximale Strom pro Paar in einem Cat.7A-37-Kabelbündel bei der Erwärmungsgrenze von 10 °C am höchsten ist (Tabelle 5). Das gilt sowohl für Kabel an freier Luft (1295 mA) als auch in Kabelkanälen (1078 mA). In den Kategorien Cat.6A und Cat.7 sind die Werte gleich, weil sie dasselbe AWG-Kabel verwenden. IEEE 802.3bt definiert für Type-4-/Class-8-Kabel eine maximale Stromstärke pro Paar in Höhe von 860 mA, beziehungsweise 720 mA bei Type-4-/Class-7-Kabeln. Die Werte zeigen: Es ist noch Luft nach oben. Cat.7A-AWG-22-Ethernet-Kabel bieten heute schon das Potenzial für eine neue Norm, die eine höhere Strombelastung pro Paar festlegt, und die PoE-Einbindung von Geräten mit höherer Leistung als bisher ermöglicht.
Weitere ISO/IEC-TR-29125-Tests nahmen die Kabelbündelung bei 1000 mA pro Paar unter die Lupe (Tabelle 6). Die Frage war, bei welcher Bündelgröße die Cat.5e- bis Cat.7A-Kabel die Grenze von 10 °C überschreiten. Bei der untersten Kategorie Cat.5e lag die Bündelgröße beim 10-°C-Grenzwert bei 37. Anders beim Cat.7A-Kabel. Dieser Kabeltyp kam bei einem 37-Kabelbündel an offener Luft auf 6,0 °C. Erst bei einem Bündel mit 64 Kabeln erreichen Cat.7A-Kabel den kritischen Wert von 10 °C.
Letztlich zeigten weitere Versuche, dass Cat.7A-Kabel auch beim Messen des Anstiegs der Temperatur bei unterschiedlicher Anzahl angeregter Pärchen in einem Cat.7A-37-Kabelbündel mit 1000 mA die besten Ergebnisse erzielten (Tabelle 7). Bei 148 angeregten Pärchen kamen Cat.7A-Kabel sowohl in offenen als auch geschlossenen Kanälen zu den besten Ergebnissen. Die Werte lagen stets unter 10 °C. Auch hier besteht noch Luft nach oben. Erneut bestätigt sich die PoE-Fähigkeit von Ethernet-Kabeln der Kategorie 7A.
Die Parameter in den Tabellen 4, 6 und 7 aus der EN 50174-2 und ISO/IEC TR 29125 dienen Planern als wichtige Berechnungsgrundlage für die Auslegung der Verkabelungsinfrastruktur. Sie geben Antwort auf die Frage, welche Kabel in Abhängigkeit der räumlichen Gegebenheiten eingesetzt werden sollen. Mit den Werten können Planer die notwendige Verkürzung der maximalen Übertragungsstrecken entsprechend des Temperaturanstiegs einfach berechnen und die passende Verkabelungslösung finden. Unter Berücksichtigung des von der Norm empfohlenen Füllgrades von 40 Prozent und der beabsichtigten Anzahl der PoE-Ports lassen sich auch die Dimensionen der Brüstungskanäle bestimmen.
Von Cat.5e bis Cat.8.2 unterstützen alle Kategorien die PoE-Standards 802.3af, at und bt. Jedoch nicht mit gleicher Effizienz. Maximale PoE-Effizienzsteigerung bieten Cat.7a, Cat.8.2. und Cat.7-Long-Reach-Kabel in AWG22. Ihre übertragungstechnischen Eigenschaften bewirken die geringste Verlustleistung und Kabelerwärmung und bringen bei maximaler Kabelbetriebstemperatur die höchste Energieleistung. Im Hinblick auf die Anbindungen weiterer Geräte und Systeme sind sie das Mittel der Wahl.
Der Autor
Zoran Borcic
ist seit 2005 bei Draka als Produktmanager weltweit für das Geschäftsfeld Kupfer-Datenkabel verantwortlich. Seine Telekommunikations- und IT-Laufbahn begann er bei Krone als Produktmanager EMEA für Haupt- und Digitalsignalverteilerlösungen. Weitere Stationen waren im Marketing bei Krone Management & Technologie in Potsdam und Produkt-Management bei Schüco in Bielefeld. Ferner arbeitet er in der SG CPR und MAK Strukturierte Gebäudeverkabelung mit und ist Autor zahlreicher Fachveröffentlichungen.