Mehr Wärmeentwicklung auf Netzwerkkabeln

10. September 2015
Mehr Wärmeentwicklung auf Netzwerkkabeln Foto: R&M

    R&M, der weltweit tätige Schweizer Entwickler und Anbieter von Verkabelungssystemen für hochwertige und leistungsstarke Netzwerkinfrastrukturen, bereitet Planer und Installateure auf die Einführung des vierpaarigen Power over Ethernet (4PPoE) vor. Die kommende Generation der Stromversorgung über lokale Datennetze (Remote Powering) wird möglicherweise die Speisung mit bis zu 100 Watt erlauben. Das ist vier- bis fünfmal mehr als bisher. Die entsprechende Norm IEEE 802.3bt ist zur Zeit in Arbeit.

    Mit 4P PoE können leistungsstärkere Endgeräte über Netzwerkkabel mit Energie versorgt werden. Eine parallele Stromverkabelung kann entfallen. Allerdings erwärmen sich die Twisted-Pair-Kupferkabel dabei und ihre Einfügedämpfung erhöht sich. Das muss bei einem Verkabelungsprojekt von Anfang an berücksichtigt werden. Das stelle neue Anforderungen an die Installation von Datennetzen.

    In einem soeben veröffentlichten White Paper informiert R&M über die physikalischen Hintergründe. Netzwerkplaner und Installateure finden in dem Dokument praktische Hinweise, wie sie bei Anwendung des vierpaarigen Power over Ethernet eine kritische Erwärmung und Leistungsminderung der strukturierten Verkabelung vermeiden. Das Dokument erklärt die normierten 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 die maximale Link-Länge einer Verkabelung und die geeigneten Kabel-Kategorien ermitteln.

    Hintergrund: Entwicklungssprung bei Power over Ethernet
    Mit IEEE 802.3bt wird das vor 15 Jahren eingeführte Power over Ethernet (PoE) einen weiteren Entwicklungssprung erleben: Statt mit 13 oder 22 Watt sollen Endgeräte mit mindestens 55, möglicherweise mit bis 100 Watt versorgt werden können. Dazu wird PoE künftig alle vier Aderpaare in den Netzwerkkabeln zur Stromübertragung benötigen, deshalb die Bezeichnung 4 Pair Power over Ethernet (4PPoE). Über die strukturierte Büro- und Gebäudeverkabelung lassen sich dann nicht nur Daten im 10 Gigabit Ethernet Tempo transportieren. Sondern viele leistungsstarke IP-Endgeräte wie Kameras, Monitore, Wireless Access Points oder Kassenterminals erhalten ebenso ihre Energie übers lokale Datennetz. Der Trend zum verstärkten Einsatz von Power over Ethernet würde auch das Internet of Things fördern. Viele kleine Sensoren und Steuerungen liessen sich an entlegenen Stellen in Gebäuden ohne zusätzliche Stromverkabelung betreiben.

    Eine Konsequenz aus dem Betrieb von 4PPoE ist, dass jedes Aderpaar der Netzwerkkabel je nach Leistung eine Stromstärke von 650 bis 1100 mA führt. 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, betont R&M. Brandschutz- und Arbeitsschutzbestimmungen machen es ebenfalls notwendig, den Temperaturanstieg zu begrenzen. Höhere Temperaturen erhöhen 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.

    Deshalb sollten in einem Verkabelungsprojekt die Kabelerwärmung durch PoE eingeplant werden. Dicke Kabelbündel und Hitzestau in Kabelkanälen sollte man vermeiden, rät R&M. Empfohlen wird, bei längeren Verkabelungsstrecken grössere Leiterquerschnitte und/oder geschirmte Kabel zu verwenden. Die erwärmen sich weniger stark. Alternativ dazu können die Distanzen (Link-Längen) verkürzt werden.

    Ausserdem rät R&M, Module und Stecker mit Schneidklemmtechnik zu verwenden. Die Schneidklemmtechnik stellt stabile Verbindungen zwischen den Adern und Anschlusskontakten her, die einer Lötstelle gleichkommen. Die weit verbreitete Piercingtechnik durchdringt nur die Isolierung der Kupferadern und stellt einen losen Kontakt her, was bei stromführenden Verbindungen im schlimmsten Fall brenzlige Situationen auslösen kann.

    Ein Problem entsteht bei Anwendung von Power over Ethernet auch dann, wenn Kontakte durch feine Lichtbögen beim Ausstecken unter Stromlast beschädigt werden. Beim Abriss des Kontakts entsteht ein Funken, der bei hohen Übertragungsleistungen den Kontakt lokal zerstören kann. Dies kann zu dauerhaften Beeinträchtigungen der Übertragungseigenschaften führen, wenn dies im Kontaktbereich der Verbindung geschieht. R&M empfiehlt, Steckverbinder und Anschlussmodule zu verwenden welche so konstruiert sind, dass zwischen dem Abreisspunkt und dem nominellen Kontaktbereich eine ausreichende Distanz besteht.

    Soziale Netzwerke

     

    Fractal Verlag GmbH

      +41 61 683 88 76

      Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!