Smartere Städte durch SPE
Single Pair Ethernet in Smart Cities
Außer für die Industrie eignet sich Single Pair Ethernet auch für Smart Cities: Die kompakten Steckverbinder und Kabel mit nur einem Adernpaar kommen Anwendungen etwa in Überwachungskameras und im öffentlichen Verkehr entgegen. Bulgin bietet eine entsprechende Produktpalette, erhältlich bei DigiKey.
Smart Cities sind auf ein robustes Netzwerk von Sensoren angewiesen, um Verkehr, Luftqualität und andere Faktoren zu überwachen. Die daraus resultierenden Datenströme werden analysiert, um wichtige Einblicke in die Nutzung der Infrastruktur zu bekommen, was eine bessere Verwaltung von Diensten, Ressourcen und Energie ermöglicht und damit Komfort, Sicherheit und Effizienz verbessert.
Grundlage dieser Netze sind Datenkommunikationstechniken wie Single Pair Ethernet (SPE), welche die Vernetzung optimieren und die Anforderungen der Infrastruktur an Smart-City-Planer reduzieren. Allerdings können raue Umgebungsbedingungen die Zuverlässigkeit der Verbindung dort schwächen, wo SPE-Leitungen am meisten gefährdet sind: am Endpunkt. Welche Vorteile hat SPE nun für Smart Cities, und wie unterstützt Bulgin, dessen SPE-Produktpalette bei DigiKey erhältlich ist, eine unterbrechungsfreie IP-Kommunikation für eine zuverlässigere Vernetzung?
Wie SPE die Gerätevernetzung optimiert
Im Gegensatz zum herkömmlichen Ethernet, das zwei oder vier verdrillte Adernpaare verwendet, kommt bei SPE nur ein Adernpaar zum Einsatz, was die Nutzung leichtgewichtiger Kabel ermöglicht, welche die Infrastrukturkosten senken. Nichtsdestotrotz kann SPE sowohl Daten als auch Strom über eine einzige Leitung übertragen, was es ideal für Smart-City-Infrastrukturen wie Sicherheitskameras macht.
Ein weiterer Vorteil von SPE ist die Unterstützung von Industrial-Ethernet-Protokollen wie Profinet, EtherNet/IP und Modbus TCP sowie von OPC UA, so dass Sensoren direkt mit größeren Netzwerken und der Cloud verbunden werden können, ohne dass ein Gateway für die Protokollumsetzung erforderlich ist. Durch die Nutzung von Standards wie 10BASE-T1L (IEEE 802.3cg-2014), der eine feste Geschwindigkeit von 10 Mbit/s bei Entfernungen von bis zu 1 km bietet, lässt sich die Anzahl der Gateways weiter verringern, was die Bereitstellungskosten senkt und die Netzwerke entrümpelt, während gleichzeitig eine konsistente Vollduplex-Kommunikation beibehalten wird.
Dies vereinfacht den Aufbau einer Smart City deutlich, aber unabhängig von der Kabellänge muss sichergestellt werden, dass die Verbindungen an beiden Enden zuverlässig sind. Diese Zuverlässigkeit setzt voraus, dass exponierte Endpunkte wie Straßenlaternen, Verkehrssensoren und Parkinfrastrukturen wasser- und staubdicht sowie gegen Manipulationen geschützt sind.
Eine robuste Lösung für SPE-Verbindungen
Zur Bewältigung dieser Herausforderungen bieten die SPE-Steckverbinder der Serie 4000 von Bulgin ein innovatives Design, das im eingesteckten Zustand die Schutzklassen IP66, IP68 und IP69K erfüllt und damit staubdicht sowie gegen Hochdruck- und Hochtemperaturreinigung beständig ist. Ob bei widrigen Wetterbedingungen oder bei manueller oder automatischer Reinigung - die Steckverbinder sind sicher dank eines manipulationssicheren Bajonettverschlusses, der den zentralen SPE-Anschluss umgibt. Für Küstenstädte ist die 4000er-Serie auch konform mit EN 60068-2-52 für hohe Widerstandsfähigkeit gegen Salznebel, und eine Betriebstemperatur von -40 bis 80 °C stellt sicher, dass die Steckverbinder mit stark schwankenden saisonalen Bedingungen zurechtkommen.
Mit Strom- und Spannungswerten von 4 A bzw. 60 VDC bieten die Steckverbinder robuste elektrische Eigenschaften zur Unterstützung von PoDL (Power over Data Line) und zur Rationalisierung der Bereitstellung von Smart-City-Infrastrukturen. Ein geschirmtes Zweileiterdesign unterstützt außerdem eine hohe Signalintegrität in elektromagnetisch verrauschten Anwendungen wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge.
Die 4000er-Serie umfasst verschiedene Kabelkonfektionen, die in Längen von 1, 2, 3 oder 5 m mit Drahtstärken von 22 oder 26 AWG erhältlich sind und somit Flexibilität bieten. Drei Anschlussoptionen unterstützen die Einbindung von SPE-Verbindungen in viele Smart-City-Anwendungen.
Die Kabelkonfektion PXPSPE4030/1M/22 (Abbildung 1) ist eine 1 m lange 22-AWG-Baugruppe mit einseitigen SPE-Buccaneer- und T1-SPE-Steckeranschlüssen von Bulgin für eine flexible Integration. Diese Lösung eignet sich gut für den Aufbau kurzer, schrankinterner Verbindungen zwischen Schaltkästen und nahe gelegenen Sensoren.
Alternativ bietet die Kabelkonfektion PXPSPE4031/3M/22 (Abbildung 2) eine zweiseitige Konstruktion, die an beiden Enden des Kabels die Vorteile der 4000er-Serie in puncto Haltbarkeit bietet. Als versiegelte, 3 m lange 22-AWG-Lösung eignet sich die mittellange Baugruppe für den Anschluss von Außengeräten wie CCTV-Kameras an Switches oder drahtlosen Zugangspunkten.
Zum Produktangebot von Bulgin gehört auch die Kabelkonfektion PXPSPE4034/5M/26, die über freie Drahtenden für den direkten Anschluss an Klemmenleisten verfügt. Mit einer Länge von 5 m und dem dünneren 26-AWG-Kabel bietet sie eine diskrete Lösung für den Anschluss bestehender Infrastrukturen an versiegelte intelligente Sensoren in größerer Entfernung, etwa für die Überwachung der Luftqualität in einem HLK-System.
Steckverbinder für die Schalttafelmontage, wie etwa der PXPSPE4032 (Abbildung 3), vervollständigen das Ecosystem und sind mit allen PXPSPE403X-Kabelkonfektionen kompatibel. Standard-T1-SPE-Kabel lassen sich auch auf beiden Seiten verwenden, allerdings wird dadurch die hohe Schutzart beeinträchtigt.
Während SPE die Implementierung von Smart Cities vereinfacht, bietet die Serie 4000 von Bulgin ein flexibles Ecosystem für die Implementierung zuverlässiger SPE-Verbindungen, besonders für exponierte Endpunkte, bei denen Robustheit unerlässlich ist.
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