Die künftige Rolle von Single Pair Ethernet

Ein Paar für viele Fälle

13. August 2021, 07:00 Uhr   |  Rainer Schmidt/jos

Ein Paar für viele Fälle
© Harting

Gerade für Sensoren und kleine Geräte kann die Nutzung von PoDL zu Platzproblemen führen. Viele Hersteller benötigen dafür hybriden Lösungen. T1 Hybrid ist Teil des IEC63171-6 Standards.

Für Netzwerke, die keine extremen Datenraten benötigen, könnte SPE (Single Pair Ethernet) das Versprechen der einheitlichen Kommunikationsbasis einlösen. Im Anschluss an das Interview in Ausgabe 5/2021 der LANline klärt der SPE-Experte Rainer Schmidt unter anderem die Frage, welche Anforderungen diese Technik an Planer und Installateure stellt. Gibt es gar Besonderheiten, die bislang in der strukturierten Verkabelung so nicht aufgetreten sind? Wie wichtig ist PoE?

SPE spielt momentan eher eine untergeordnete Rolle in der strukturierten Gebäudeverkabelung. Auch wenn SPE und die dazugehörige einpaarige Verkabelung relativ strikt nach den Regeln der strukturierten Verkabelung entstand – etwa: AMD 1 für ISO/IEC 11801-1 (general), 11801-3 (industry) und 11801-6 (distributed building services) – ist der Einsatz solcher Verkabelungen in kommerziellen Gebäuden eher von untergeordneter Bedeutung. Dies liegt einfach daran, dass alle heutigen Bedarfe im Gebäude durch LWL- und vierpaarige Kupferverkabelung ergänzt durch eine Wireless-Infrastruktur hinreichend abgedeckt sind.

Damit sind SPE und einpaarige Verkabelung ein Add-on. Oder andersherum: Die vierpaarige Kupferverkabelung stellt die Backbone-Infrastruktur für Wireless und 1P-Verkabelung. Für eine Ablösung von 4P-Verkabelungen durch 1P-Verkabelungen gibt es schlichtweg keine hinreichend guten Argumente. Einen Sonderfall stellt der Ansatz „Cable Sharing“ dar, also die Nutzung vorhandener (oder neu installierter) 4P-Verkabelung für SPE-Dienste. Theoretisch ist dies sicher machbar – aber wie sollte das Ganze praktisch aussehen, und wer braucht es? Die klare Antwort lautet: Das braucht niemand, da sich kaum ein Anwender finden wird, der bereit ist, seine 100-MBit/s- oder 1-GBit/s- oder gar 10GBit/s-Dienste und -Geräte mit SPE-Geräten zu mischen, und der dann noch damit beginnt, umfangreiche Berechnungen zur Nutzung von 4P-Verkabelungen für SPE anzustellen.

Technisch ist Cable Sharing von 4P-Verkabelungen für 1P-Dienste (SPE) wesentlich komplizierter, als es auf den ersten Blick scheint. Dies liegt daran, dass es nicht das „eine“ SPE mit vergleichbaren Parametern gibt, die man einer 4P-Verkabelung zuordnen könnte. Vielmehr existiert ein bunter Mix aus Übertragungskapazität, Bandbreite und Reichweite. Dies hat zur Folge, dass jeder SPE-Dienst separat zu betrachten ist und mit der zur Verfügung stehenden 4P-Verkabelung verglichen werden müsste. Im Einzelnen wären dies das 20MHz-1000m-SPE, das 600MHz-40m-SPE, das das 66MHz-15m-SPE etc.

Der heute meist verbaute RJ45 stellt die nächste Hürde dar. Wie will man SPE -Dienste im Patch-Feld einkoppeln und an der Dose wieder sinnvoll splitten, um dann den einzelnen SPE-Geräten zuzuführen? Und wie viele SPE-Dienste könnte ein RJ45 „verkraften“? Dennoch gibt es in ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG 3 Bestrebungen, Cable Sharing für SPE zu untersuchen und wo es sinnvoll erscheint, technisch zu beschreiben und später zu standardisieren.

Planer und Installateure sollten also wissen, dass es SPE gibt. Außerdem, wo sie im Bedarfsfall etwas dazu finden (ISO/IEC 11801 AMDs), und dass die einpaarige Verkabelung strikt getrennt von der 4P-Verkabelung aufzubauen ist. Das geschieht stets in dafür vorgesehenen Verteilern. Dies sind der FD (Floor Distributor) oder CP (Consolidation Point) im Büro, der ID (Intermediate Distributor) oder ED (Edge Distributor) in industriell genutzten Bereichen sowie SD (Service Distributor) oder SCP (Service Concentration Point) für die Gebäudeautomatisierung. Die Installation entsprechender 1P-Verkabelungen folgt ansonsten den gleichen Anforderungen und Regeln, wie sie aus der 4P-Verkabelung bekannt sind – einschließlich Schirmung und Erdung. Weitere Hinweise sind den Datenblättern und Installationsrichtlinien der Hersteller zu entnehmen. Das Testen von 1P-Verkabelungen ist in bestimmten Umfang heute bereits möglich. Application Notes aus dem SPE-Partner-Network stehen ebenfalls zur Verfügung, etwa von Fluke und Softing.

PoE – also Fernspeisung parallel zur Datenübertragung über dasselbe Kabel – firmiert bei SPE unter der Bezeichnung PoDL – Power over Data Line. PoDL ist ein wichtiges Feature für SPE und gibt dem Anwender grundsätzlich die Möglichkeit, Endgeräte und auch Sensoren mittels Fernspeisung zu betreiben. Allerdings müssen SPE-Geräte entsprechend ausgerüstet sein, was aufwendig sein kann und vor allem Platz auf der Leiterplatte kostet. Dies wiederum steht im Widerspruch mit dem Anspruch vieler Hersteller, etwa aus dem Sensorbereich, Platz einzusparen und kleine Geräte, Kameras oder Sensoren „smart“ zu gestalten. Die SPE-Verbindungstechnik (DC – Device Connectivity, MDI) gibt dies her, aber zusätzlicher Platzbedarf auf den Boards kann das Konzept bisweilen wieder zum Scheitern bringen. Daher sind für viele SPE-Anwender Hybrid-Schnittstellen sehr wichtig (zwei Kontakte SPE-Daten, zwei Kontakte Power). Das T1-Steckgesicht nach IEC 63171-6 umfasst auch eine solche Hybrid-Schnittstelle.

Bliebe die Frage zu klären, was ein Planer für Gebäudevernetzung über SPE wissen muss. SPE ist primär für die Anwendung in Automatisierungs- und Sensor-Netzwerken gemacht und spielt in der Gebäudevernetzung oder der strukturierten Gebäudeverkabelung primär die Rolle, Automatisierungszellen an die Gebäudeinfrastruktur anzuschließen.

Weitere Informationen findet der beteiligte Planer in Normenerweiterungen (Anhängen) und bei Organisationen wie dem SPE-Partner-Netzwerk. Auch für angrenzend Beteiligte wie Architekten oder Innenarchitekten kann eine Information dort hilfreich sein, allerdings kommt für diese Gruppe das Thema SPE oft noch etwas zu früh. Für die Kommunikation mit anderen Standards existiert ein klares Konzept. Für relativ autonome Systeme wie ZigBee (IEEE802.15.4) verhält es sich ebenso wie zum Beispiel mit WLAN-Systemen nach den IEEE802.11-Standards: Sobald diese Geräte – etwa Access Points – über ein SPE-Interface verfügen, sind sie problemlos in umfassendere Netzwerkinfrastrukturen einzubinden. Für ZigBee bietet sich dies geradezu an.

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