Power over Ethernet und seine Tücken

Stromversorgung über Datenkabel – darauf ist zu achten

3. Mai 2022, 4:34 Uhr | Matthias Gerber, Market Manager LAN Cabling von R&M

Betreiber von Verkabelungsinstallationen werden sich Gedanken über den Betrieb von PoE im eigenen Gebäude machen müssen. R&M steht bei der Evaluation gerne mit Rat und Tat zur Seite.

Fast täglich kommen neue PoE-fähige Geräte für LAN, Industrie und Gebäudeautomation auf den Markt. Umso wichtiger ist es, gerade jetzt auf die richtige Verkabelung zu achten. Zum Beispiel gilt es, die Wärmeentwicklung zu beachten, damit sie nicht zum Problem wird.

Power over Ethernet erlebt einen wahren Boom, auch weil sich immer mehr Anwendungsmöglichkeiten eröffnen: Die Stromversorgung über Datenkabel eignet sich hervorragend, um Geräte der Gebäudeautomation zu betreiben. Zahllose Endgeräte des Internet of Things (IoT), Raumsensoren, IP-Kameras oder Access Points lassen sich heute per PoE speisen. Sogar PoE-fähige, über LAN steuerbare LED-Leuchten (Connected Lighting) werden immer beliebter. Auch die IP-basierte Vernetzung in der Produktion – Industrie 4.0 – setzt auf Power over Ethernet.

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Power over Ethernet – 90 Watt ist viel

Die jüngste PoE-Generation liefert Strom über alle vier Doppeladern des Datenkabels (4PPoE). Mit 90 Watt bietet diese Generation mehr als dreimal so viel elektrische Leistung wie der vorherige Standard – und mehr als sechsmal so viel wie der ursprüngliche PoE-Standard! High-Power-PoE hat daher erhebliche Konsequenzen für die strukturierte Verkabelung. Das bedeutet, dass sich Anwender nicht ohne vorgängige Planung in PoE-Anwendungen stürzen sollten. Bei der Auswahl und Handhabung der Verkabelung gilt es, einige Kriterien zu beachten.

Kabel können sich erhitzen

Der erste Punkt: 4PPoE kann Kabel erhitzen. Je höher die übertragene Leistung, desto mehr Wärme entsteht. Bei der Netzwerkplanung und -installation müssen daher einige Kriterien besonders berücksichtigt werden: Kabeltyp, Kabeldurchmesser, Bündelgröße, Eigenschaften des Kabelkanals und die Länge der Verbindungen. Wer eine entsprechende Planung macht und die geeigneten Produkte wählt, dessen Verkabelungsanlage hält den höheren Temperaturen stand.

Der "PoE Calculator" von R&M hilft, die passende Lösung zu finden. Er unterstützt die Eingabe der Größe von Kabelbündeln sowie Eingaben gemäß ISO/IEC 14763-2 und EN 50174-2.

Eine der wichtigsten vorbeugenden Maßnahmen ist, kürzere Links zu planen. Je kürzer die Kabelstrecke, desto weniger Widerstand, Erwärmung und Dämpfungsverluste bei der Datenübertragung.

Funkenerosion berücksichtigen

Der zweite Punkt: die Steckverbindungen. Beim Trennen einer Verbindung unter Last entstehen Funken. Funkenerosion kann die Federkontakte in den Kupplungen beschädigen. Je höher die übertragene Leistung, desto grösser das Risiko. Ob eine RJ45-Buchse betroffen ist, hängt im Wesentlichen von ihrem mechanischen Aufbau und dem Kontaktdesign ab. Diese Merkmale sollten bei der Produktauswahl berücksichtigt und entsprechend spezifiziert werden.

Anschlusstechnik beachten

Drittens: Auch die Anschlusstechnik und -qualität des Signalleiters kann einen großen Einfluss auf die Übertragung haben. Im Extremfall verschlechtert sich die Verbindung im Lauf der Zeit. Daher sollten bei der Produktauswahl die Vor- und Nachteile der zwei vorherrschenden Beschaltungstechnologien betrachtet werden:

Die bei Patchkabeln häufig verwendete Durchdring-Kontaktierung (Insulation Piercing Contact, IPC) ist langfristig instabil. Wenn das Material altert oder auch infolge von Kabelbewegungen kann sich die Verbindung lockern. Der Übergangswiderstand zwischen Kontaktdorn und Litze steigt und damit die Gefahr der Hitzeentwicklung und des Kontaktverlusts im Stecker.
Die Schneidklemmtechnik (Insulation Displacement Contact, IDC) gewährleistet eine gleichbleibend hohe Kontaktqualität über die gesamte Produktlebensdauer. Bei IDC klemmt ein gabelförmiger Federkontakt die Ader ein. Die Kontakte schneiden durch die Isolation und drücken seitlich auf die Litze. Dadurch ist die Verbindung dauerhaft zug- und vibrationsstabil, staub-, wasser- und gasdicht und korrosionsfrei.

Empfehlung von R&M: Für Kanäle mit kontinuierlicher hoher PoE-Leistung und bei Anwendung von 4PPoE sollte IDC gewählt werden. Patchkabel mit IDC-Terminierung gewährleisten eine zuverlässige langfristige Verbindungssicherheit.

Die Normierung hat reagiert

Die internationalen Normengremien haben erkannt, wie wichtig das Thema PoE mittlerweile ist. Die Installationsnormen für die Verkabelung (ISO/IEC 14763-2 und EN 50174-2) wurden durch die Fernspeisungs-Kategorien RP1-RP3 (Remote Power) erweitert. In den unterschiedlichen Kategorien ist definiert, was vor der Installation bzw. während des Betriebs erforderlich ist, um eine Verkabelung sicher mit PoE betreiben zu können.

Fazit: Betreiber von Verkabelungsinstallationen werden sich Gedanken über den Betrieb von PoE im eigenen Gebäude machen müssen. R&M steht bei der Evaluation gerne mit Rat und Tat zur Seite.

Darauf ist zu achten:

Drei "heiße" Faktoren beeinflussen die Verkabelung bei Power over Ethernet bzw. 4PPoE:

Erwärmung der Kabelbündel aufgrund der Stromführung
Funkenerosion beim Ausstecken
Übergangswiderstand am Aderkontakt

"PoE Indicator" von R&M

Steht PoE zur Verfügung?

PoE wird in der Office-Umgebung immer häufiger verwendet. Dennoch steht nicht an jedem Port oder an jeder Anschlussdose automatisch PoE zur Verfügung. Wie sollen Nutzer herausfinden, wo sie ein PoE-Gerät einstecken können? Sie müssten in der Netzwerk-Dokumentation oder direkt im Etagenverteiler nachschauen oder mehrere Dosen durchprobieren. Das kostet Zeit und kann frustrierend sein. Der PoE Indicator von R&M erspart die Suche. Das Zubehörteil wird wie eine Staubabdeckung in den Dosenport gesteckt. Es kontaktiert die Signalpins und erkennt, ob Strom fliesst bzw. ob am anderen Ende der Verbindung ein PoE-fähiges Netzwerkgerät (PSE) wartet. Eine blinkende LED im Indicator signalisiert, dass der Port PoE bereitstellt. Der zur Patentierung angemeldete PoE Indicator passt in alle RJ45-Buchsen von R&M. Besonders nützlich ist er bei Umzugs- und Unterhaltsprojekten in Büro- und IT-Umgebungen. Auf einen Blick erkennen Anwender, welche Dosen sie für neue oder zusätzliche PoE-Endgeräte verwenden können. Der PoE Indicator signalisiert, ob ein Port mit einem Power Source Equipment verbunden ist.