Single Pair Ethernet in intelligenten Gebäuden (Smart Buildings)

Single Pair Ethernet (SPE) ist eine Technologie, die als eine Lösung zur Anbindung der großen Anzahl von Geräten und Sensoren für das Gebäudemanagement in intelligenten Gebäuden schnell an Interesse gewinnt. Dieser Beitrag befasst sich mit den Vorteilen, die ein SPE-Netzwerk mit sich bringt, mit den entwickelten Standards und mit der Sichtweise von Nexans, wie SPE am besten in Ihre Verkabelungsinfrastruktur integriert werden kann.

Was ist Single Pair Ethernet und warum ist es von Interesse?

Single Pair Ethernet (SPE) ist die Übertragung von Ethernet über nur ein einziges verdrilltes Kupferkabelpaar. Dies unterscheidet sich von einer herkömmlichen Ethernet-Übertragung, die die Verwendung von 2 (bis 100 Mbit/s) oder 4 (ab 1 Gbps und mehr) verdrillten Paaren eines Kabels erfordert, das immer 4 Paare enthält.

Da die Netzwerkkonvergenz in Geschäfts- und Gewerbegebäuden zunimmt, ist das Interesse an SPE nicht überraschend. Intelligente" Gebäude benötigen eine große Anzahl internetfähiger Geräte zur Überwachung und Verwaltung der für den effizienten Betrieb des Gebäudes erforderlichen Betriebstechnologie.  Diese Geräte - wie z. B. Sensoren, Sensoren zur Überwachung der Raumluft und Zugangskontrollgeräte - arbeiten in der Regel mit niedrigen Datenübertragungsraten, die oft weniger als 10 Mbit/s betragen, und benötigen eine gewisse Art der Energieversorgung. 

SPE eignet sich ideal für diese Anforderungen, da es Daten mit geringer Bandbreite unterstützt und Geräte über Single Pair Power over Ethernet (SPoE) mit Strom versorgt, so dass weder Batterien noch eine lokale Stromversorgung erforderlich sind. All dies in einem kompakten Format, das über Entfernungen von bis zu 100 m, 400 m oder unter bestimmten Bedingungen sogar 1000 m eingesetzt werden kann.

Standards für Single Pair Ethernet

Für SPE sind mehrere Standards zu berücksichtigen: das Ethernet-Protokoll selbst, die allgemeine Gebäudeverkabelung, Kabel- und Steckerkomponenten sowie die Stromübertragung. In jedem dieser fünf Bereiche gibt es Variationen, die für unterschiedliche Anwendungen gedacht sind, wobei die erforderliche Datenrate, die zu unterstützenden Entfernungen, die Art der Installationsumgebung und der Strombedarf berücksichtigt werden.

Für "Smart Building"-Anwendungen sind die folgenden möglicherweise am interessantesten:

• Ethernet: IEEE802.3cg 10BASE-TIL (10 Mbit/s bis zu 1000m)
• Gebäudeverkabelung: Änderungen zu ISO 11801-1 & ISO 11801-6 werden derzeit entwickelt
• Kabel : IEC 61156-13/14 (Permanent Links & Patchkabel)
• Steckverbinder: IEC 63171-1 ('LC style' Kupfersteckverbinder)
• Stromversorgung - SPoE : IEEE P802.3bu 1-Pair Power over Data Lines (PoDL) 

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Der von Nexans vorgeschlagene Ansatz für SPE in intelligenten Gebäuden

Es wird davon ausgegangen, dass SPE ein Overlay-Netzwerk wird, das neben der bestehenden 4-paarigen LAN-Infrastruktur betrieben wird, anstatt diese zu ersetzen. Wie kann man also für eine unbekannte Zukunft planen und vorsorgen, die wahrscheinlich eine Mischung aus Anwendungen mit hoher und niedriger Bandbreite sowie hohen und niedrigen Leistungsanforderungen in verschiedenen Teilen des Gebäudes erfordert? Das Hinzufügen eines zusätzlichen SPE-Netzwerks neben dem bestehenden LAN-Netzwerk wäre problematisch und teuer.

Der Ansatz von Nexans besteht darin, ein einziges LAN-Verkabelungsnetz zu haben, das flexibel genug ist, um sich an künftige Änderungen anzupassen, und SPE mithilfe eines Cable-Sharing-Konzepts in dieses Netz zu integrieren (siehe Bild).

In der Praxis bedeutet dies, dass Ihr SPE-Netzwerk von einem SPE-Switch, der im Etagen- oder Gebäudeverteiler sitzt, über die bestehende 4-paarige horizontale Verbindung zu einem Zonenverteiler (Zone distribution box) läuft. Hier wird das 4-paarige Kabel in 4 einzelne Paare aufgeteilt. Einpaarige Kabel legen dann die letzte Strecke bis zum OT-Gerät zurück.

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