Überlegungen zur Verwendung von Hybridkabeln (Kupfer und Glasfaser)

12. Januar 2021 / Allgemein

In einem früheren Blog haben wir darüber berichtet, was zu tun ist, wenn Sie ein Gerät anschließen müssen, das sich jenseits der 100-Meter-Abstandsanforderung befindet, und vier Möglichkeiten zur Lösung des Problems beschrieben: ein neues TR, die Verwendung eines Extender-Geräts, Kupferkabel mit verlängerter Reichweite und Glasfaser.

Wenn Sie Glasfaser verwenden, um über die 100m-Distanz hinauszugehen, benötigen Geräte, die keinen Glasfaserein-/Ausgang haben, eine Form der Medienkonvertierung, und wenn dieses Gerät auch Power over Ethernet (PoE) benötigt, braucht es einen PoE-Medienkonverter. Geräte, die einen Glasfaseranschluss und Stromanschlüsse für die Gleichstromversorgung enthalten, können über ein hybrides Kupfer-Glasfaserkabel angeschlossen werden, das manchmal auch als Verbundkabel bezeichnet wird. Dies erfordert natürlich die Verwendung von Glasfaser-Transceivern für die Datenübertragung und eine Stromquelle, die in der Lage ist, Niederspannungs-Gleichspannung über die Kupferleiter zu liefern.

Da hybride Kupfer-Glasfaser-Verkabelungen für Anwendungen mit großen Entfernungen immer beliebter werden, hielten wir es für gerechtfertigt, einen genaueren Blick auf diese Kabel, die von ihnen gelieferte Leistung und Überlegungen zu Tests und Fehlersuche zu werfen.

Hybride Kabelkonstruktion

Hybride Kupfer-Glasfaserkabel sind in verschiedenen Konstruktionen erhältlich, einschließlich Multimode- oder Singlemode-Glasfaser. Sie können eine einzelne Faser oder mehrere Fasern umfassen, je nach Anwendung und Anzahl der angeschlossenen Geräte. So arbeiten beispielsweise optische Netzwerkterminals (ONTs), die in passiven optischen Netzwerken verwendet werden, über eine einzige Faser, wobei Signale gleichzeitig in beide Richtungen über separate Wellenlängen unter Verwendung der WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing) übertragen werden: 1310 nm für Upstream-Daten und 1490 nm für Downstream-Daten.

Die Kupferleiter für die Stromversorgung innerhalb eines Hybridkabels variieren ebenfalls in Anzahl und Typ, je nachdem, wie viele Geräte angeschlossen werden und wie hoch der Leistungsbedarf ist. So können einige Hybridkabel etwa bis zu 12 Kupferleiter für den Anschluss an entfernte Netzteile oder nur zwei Leiter für den Anschluss an ein einzelnes Gerät enthalten.

Auch die Kupferleiter reichen in der Regel von 12 bis 20 AWG, was sich direkt darauf auswirkt, wie viel Strom sie über bestimmte Längen liefern können, wobei größere Leiter in der Lage sind, mehr Strom über größere Entfernungen zu übertragen. Zum Beispiel können die Faser-Kupfer-Verbundkabel von Corning mit 12 AWG-Leitern bis zu 75 W Leistung auf bis zu 457 m liefern, während 20 AWG-Leiter können nur 75 W Leistung bis zu etwa 71 m übertragen. Die Dicke der Leiter ist daher ein kritischer Faktor bei der Auswahl eines hybriden Kupfer-Glasfaserkabels.

Leistungsabgabe der Klasse 2

Es ist wichtig zu beachten, dass PoE nur von symmetrischen Twisted-Pair-Kupferkabeln (z. B. Kategorie 6, Kategorie 6A usw.) unterstützt wird, da es sich um ein Ethernet-basiertes Protokoll gemäß dem IEEE 802,3-Standard handelt, das Gleichstrom unter Verwendung von Gleichtaktspannung auf zwei oder vier Paaren liefert. Aus Sicht der Industriestandards wird es auch nur bis zu einer Entfernung von 100 m unterstützt, aber wie in unserem Blog Breaking the 100-Meter Barrier ("Die 100m-Grenze überschreiten") erwähnt, haben einige Anbieter behauptet, dass es durch den Einsatz von Kabeln mit verlängerter Reichweite und anderen Mitteln auf größere Längen unterstützt werden kann.

Einige wissen vielleicht auch nicht, dass PoE zwar als sicherer Niederspannungsstromkreis der Klasse 2 gemäß NEC® gilt, aber nicht alle Stromkreise der Klasse 2 PoE sind. Es gibt viele andere Stromversorgungsanwendungen der Klasse 2, bei denen Strom von einer Gleichstromquelle über zwei Leiter (positiv und negativ) an Geräte geliefert wird, wie etwa Thermostate, Türklingeln, LED-Leuchten ohne PoE, Kameras und mehr. Die Kupferleiter in einem hybriden Kupfer-Glasfaserkabel können verwendet werden, um diese Nicht-PoE-Leistung der Klasse 2 zu liefern. Einige Hybridfaserkabel können auch Gleichstrom der Klasse 3 Gleichstrom an aktive Geräte, Beleuchtungsnetze, kommerzielle Beschallungsanlagen und Lebensschutz- und Sicherheitssysteme verteilen, die mehr Strom benötigen, als die Klasse 2 liefern kann.

Überlegungen zu Prüfung und Fehlerbehebung

Wenn Sie mit PoE vertraut sind, wissen Sie wahrscheinlich, dass die Zertifizierung Ihres Twisted-Pair-Kategorie-Kabels nach Industriestandards ausreicht, um Ihnen zu sagen, dass Sie PoE unterstützen können. Sie können PoE in einem aktiven Netzwerk auch mit einem einfachen Prüfgerät wie dem MicroScanner PoE von Fluke Networks testen, das den Strompegel an einer Steckdose oder einem Switch-Port zusammen mit der Datenübertragungsgeschwindigkeit der Verbindung anzeigt. Es kann auch verwendet werden, um das PoE zu testen, das von Geräten kommt, die über Nicht-PoE-Schaltkreise der Klasse 2 mit Strom versorgt werden, wie etwa ein ONT. Der MicroScanner ist auch ideal, um die Entfernung zu einem Bruch oder Kurzschluss anzuzeigen, falls das Kabel beschädigt ist.

Aber wie testet und behebt man hybride Kupfer-Glasfaserkabel, die keinen Strom nach PoE Class 2 liefern? Wenn es um die Installation von hybriden Kupfer-Glasfaserkabeln geht, ist der Glasfaseranteil der Verbindung zertifiziert, da jedes Glasfaserkabel über Tier 1 oder 2 Tier-Tests geprüft wird (klicken Sie HIER für weitere Informationen). Für die Stromversorgung wird eine sorgfältige Planung im Vorfeld empfohlen, da beim Einsatz einer Schaltung der Klasse 2 der Spannungsabfall (zwischen Quelle und Gerät), die Entfernung, die Leitergröße (AWG) und die Leistungsanforderungen des Endgeräts berücksichtigt werden müssen.

Laut Herstellern wie Corning ist die Vorplanung entscheidend, um sicherzustellen, dass genügend Leistung für den Betrieb eines Geräts auf der Grundlage seiner Stromaufnahme und der Entfernung von der Stromquelle zur Verfügung steht. Sobald das Netzwerk unter Spannung steht, können Durchgang, Leistung und Länge einfach mit einem Digitalmultimeter gemessen werden, falls ein Gerät nicht hochfährt. Wenn aufgrund einer physischen Beschädigung kein Durchgang vorhanden ist, kann der diese Schadensstelle mit einem Fluke Networks' Pro3000™ Tone and Probe lokalisiert werden. Wenn jedoch die Vorplanung fehlerhaft war und der Abstand zu groß oder die Leitergröße zu klein war, um den Strombedarf des Endgeräts zu decken, kann nur wenig getan werden, außer das Kabel durch einen größeren Leiter zu ersetzen, den Abstand des Stromkreises zu verkürzen oder das Endgerät gegen etwas auszutauschen, das weniger Strom benötigt (nichts davon ist ideal).

Um dieses kostspielige Szenario zu vermeiden und sicherzustellen, dass die Schaltung tatsächlich die Leistungsanforderungen des Endgeräts erfüllt, empfiehlt es sich, in der Planungsphase mit dem Hersteller des Hybridkabels zusammenzuarbeiten. Es gibt auch zahlreiche Formeln und Rechner, mit denen Sie die Stromversorgungsfähigkeit, die Anforderungen an die Fernspeisung, den Kabelquerschnitt und die Temperatur eingeben können, um die maximale Kabellänge zu bestimmen. Und es gibt wirklich keine Risiken, wenn die Schaltung mehr Leistung liefern kann, als ein Gerät verarbeiten kann, da ein Gerät nur so viel Leistung zieht, wie es benötigt.