Das Datenkabel als Alleskönner

27
Nov
2018

Das Datenkabel als Alleskönner

Das Datenkabel als Alleskönner

Betrachtet man heutzutage verschiedenste elektronische Geräte, stellt man zunehmend fest, dass diese immer mehr Funktionen eingebaut bekommen. Der Fernseher von heute ist flacher und zugleich „smarter“ geworden, als seine bulligen Röhrenvorgänger. Eine Türsprechanlage besitzt neuerdings neben der klassischen Gegensprechfunktion, eine Kamera und einen Bildschirm für Videoübertragungen und wem das nicht reicht, der kann diese Funktionen auch per App von überall auf der Welt von seinem Smartphone aufrufen.

Doch was bedeutet dies alles für unsere Datenverkabelungen? Bis vor ein paar Jahren, wurden zum Beispiel in Privatwohnungen kaum Datenleitungen mit eingeplant oder eingelegt. Doch in Zeiten von gestiegenen Sicherheitsbedürfnissen der Menschen und der Digitalisierung des Privatlebens, wachsen auch die Ansprüche an eine Verkabelung in Privathaushalten. So ist eine FritzBox im Privathaushalt heute ein gegebener Standard und bei größeren Gebäuden und Räumlichkeiten eine Videoüberwachung ebenfalls als Grundausstattung anzusehen. Doch wie vernetzt man diese ganze Technik richtig und effizient? Zumal in vielen Bestandsgebäuden diese Technik gar nicht vorgesehen war bzw. berücksichtigt wurde. Hier stellt man in letzter Zeit eine deutliche Fokussierung beim Datenkabel als praktischen „Alleskönner“ fest.

Hersteller von Datenkabeln reagieren auf zunehmende Nachinstallationen mit dünneren und flexibleren Kabelquerschnitten auf enge bereits bestückte Kabelkanäle. Die Hersteller von aktiver Netzwerktechnik versuchen hingegen mit ihrer „Plug & Play“ Werbung, den Endkunden oder Netzwerkbetreiber mit der Einfachheit ihrer Produkte zu überzeugen. Schlussendlich soll das Ziel sein, ein (Ethernet-) Kabel für die Stromversorgung, Datenübertragung und Steuerung zu verbauen. Dies lockt viele Endkunden an, die auf eine einfache und schnelle Lösung ihrer Probleme hoffen.

Ethernet Kabel wird zum Stromkabel

Neben der Datenübertragung dient die Netzwerkverkabelung dank Power over Ethernet (PoE) auch für die Stromversorgung von Endgeräten wie WLAN Access Points, Kameras, IP-Telefone, kleine Server, Niederstrom-Beleuchtung und vielem mehr. Der Hauptvorteil von PoE ist, dass man ein Stromversorgungskabel einsparen kann und so auch an schwer zugänglichen Stellen oder in Bereichen, in denen viele Kabel stören würden, Ethernet-angebundene Geräte installieren kann. Das Gerät bezieht die Energie stattdessen über das Datennetz.

Die höhere Stromstärke stellt die Datenverkabelung vor neue Herausforderungen. Wenn mehr Strom fließt, wird dadurch auf Grund des Widerstands mehr Wärme erzeugt. Wärmere Kabel dämpfen die Datenübertragung mehr als zuvor. Im schlimmsten Fall kann es dazu führen, dass nicht mehr genug Signal zum Empfänger gelangt und die Datenübertragung unmöglich wird. Bei der Planung einer neuen, PoE-tauglichen LAN-Verkabelung muss dieser Effekt berücksichtigt werden. Die maximale Übertragungslänge muss den Temperaturbedingungen angepasst und verkürzt werden.

Die relevanten Normentwürfe ISO/IEC TR 29125 und Cenelec EN 50174-99-1 beschreiben, mit welchem Temperaturanstieg im Kabelbündel bei Anwendung von 4PPoE zu rechnen ist. Bei einem typischen UTP-Kabel steigt die PoE-bedingte Erwärmung um den Faktor 5, während ein geschirmtes Kabel konstruktionsabhängig einen Faktor von 2,5 bis 3 aufweist. In einem Bündel mit UTP-Kabeln entsteht eine zweimal größere Temperaturerhöhung als bei einem vergleichbaren Bündel mit SFTP-Kabeln.

Eine weitere Herausforderung ist der Spannungsabfall bei längeren Leitungen. Hierbei ist der Leiterquerschnitt zu beachten. Neuere dünnere CAT6A Kabel werden oft als AWG 26 geliefert und es besteht die Gefahr, dass bei längeren CAT6A-Kabeln die Spannungsversorgung für die PoE-Endgeräte nicht mehr ausreicht. CAT7-Kabel haben meist AWG23/22, sind hier also eher unproblematisch.

Wieviel Strom darf es denn sein?

Power over Ethernet wird seit 2003 durch die IEEE 802.3af-2003 standardisiert. Vorher gab es aber schon einige proprietäre Implementierungen verschiedener Hersteller. Seit 2009 gibt es einen neueren Standard IEEE 802.3at-2009 vor der Standardisierung auch als PoE+ oder PoE plus bekannt –, der die maximale Leistungsabgabe von 15,4 W auf 25,5 W erhöht.

Weil RJ45-Stecker und Twisted-Pair-Kabel nicht für Ströme im Ampere-Bereich ausgelegt sind, wird eine Spannung im Mittel von 48 Volt verwendet. Die maximale Leistungsaufnahme beträgt 15,4 Watt pro Switch-Port was in etwa 12,95 Watt nutzbare Leistung für das Endgerät bedeutet (IEEE802.3af-2003). Dieser Verlust wird durch die Kabellänge und den verwendeten Leiterquerschnitt hervorgerufen.

Zurzeit wird an einem neuen Standard IEEE 802.3bt (auch 4PPoE, bzw. PoE++) gearbeitet. Hauptaugenmerk ist, die übertragbare Versorgungsleistung zu steigern und 10GBase-T zu unterstützen. Der neue Standard wird zwei neue Leistungsstufen zur Verfügung stellen: 55 W (Level 3) über zwei Leitungspaare und 90 bis 100 W (Level 4) über alle vier Leitungspaare. Die Idee von PoE++ ist es den ganzen Arbeitsplatz mit Strom zu versorgen. Mit 100 Watt könnte man komplette Rechner mit Bildschirm inklusive Telefon über ein LAN-Kabel betreiben.

Tabelle 1: PoE Standards ein Überblick

Power over Ethernet hat das Zeug dazu die bisherige Datenvernetzung zu vereinfachen, wenn nicht gar zu revolutionieren.

Messen aber wie?


Höhere Anforderungen an die Datenverkabelung stellen auch neue Anforderungen an die Messwerkzeuge. Es gilt Fehlern vorzubeugen und falls doch nötig, innerhalb kürzester Zeit zu beheben. Hierzu bietet die Firma Klein Tools eine Reihe von Messgeräte und Werkzeuge an. Hier sei im Besonderen der VDV Commander erwähnt, der über eine Reihe von Messungen und Funktionen verfügt, die ihn gerade für Netzwerke bei denen Power over Ethernet zum Einsatz kommt prädestiniert.

Der VDV Commander ist in der Lage die richtige Verdrahtung des Kabels zu prüfen und zeigt dabei Unterbrechungen, Kurzschlüsse und Vertauschungen übersichtlich auf dem farbigem Display an. Darüber hinaus beherrscht der kleine Alleskönner eine sogenannte TDR-Messung (Time Domain Reflektometer), das bedeutete, das die Länge der einzelnen Paare gemessen werden kann. Dadurch kann nicht nur ein Fehler, wie eine Unterbrechung genau lokalisiert werden, sondern auch die Länge des Links ermittelt werden. Dies ist u.a. auch deshalb wichtig, weil zu lange Kabel zu hohe Leistungsverluste hervorrufen und Endgeräte möglicherweise nicht mehr richtig funktionieren würden.

Neu ist, dass der VDV Commander eine echte PoE Messung durchführt. Dazu wird er in den Auslass des Endgerätes gesteckt und baut eine Verbindung mit dem Switch auf. Dabei wird geprüft welche PoE Standards bzw. Klassen unterstützt werden. Anschließend wird unter Last getestet, ob die spezifizierte maximale Entnahmeleistung am Ende der Verbindung für das Endgerät zur Verfügung steht. Somit ist erstmals möglich eine Netzwerkinstallation of PoE Konformität vor der Inbetriebnahme zu testen. Die Ausgabe eines Testberichts an den PC in Form von aussagekräftigen Protokollen dienen dem Installateur als Nachweis für die erfolgreiche Installation seiner Arbeit.

Der VDV Commander verfügt zusätzlich noch über sehr nützliche Funktionen wie der Leitungsverfolgung. Dabei wird ein Signal in das Kabel eingespeist und kann mit einem Empfänger verfolgt werden. Kodier-
stecker für RJ-45 und Koax helfen die Dosen dem Anschluß am Patchpanel zuzuordnen.

Fazit:
Netzwerkverkabelungen mit guten Übertragungseigenschaften sind nicht unbedingt für PoE geeignet, da auf Grund geringer Leiterquerschnitte die Verluste bei langen Leitungen hoch sind. Wer wirklich wissen will, ob die Installation für die Versorgung von Endgeräten wie Access Points geeignet ist, kommt um das Messen nicht herum. Denn manche Endgeräte mögen im Standby Betrieb funktionieren, aber bei zunehmender Last nicht mehr, wenn die Leitungsverluste zu hoch sind.


VDV Commander Kabel- und Netzwerktester

VDV Commander ist ein vollständiger Sprach-/Daten-/Videokabeltester mit Prüfung des aktiven Netzwerkes

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