Lichtwellenleiter-System für die Gebäudeautomatisierung

Mit dem neuen Lichtwellenleiter-System von EKS Engel, das aus einem Ethernet-Switch und einer Spleißbox in Reiheneinbaugeräte-Ausführung besteht, lassen sich die Kosten für die IT-Infrastruktur in Gebäuden deutlich reduzieren, da es in den dort ohnehin bereits vorhandenen Zählerschränken gemäß DIN43880 installiert werden kann. Mit anderen Worten: Es sind keine zusätzlichen IT-Schaltschränke mehr erforderlich.

Lichtwellenleiter (LWL) werden in der Gebäudeautomatisierung schon bald eine zentrale Rolle spielen. Denn sie ermöglichen aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften eine sichere und leistungsfähige Datenübertragung von der Management- über die Leit- bis hinunter in die Feldebene. Zugleich bildet dieses Medium einen zentralen Baustein für smarte Anwendungen, die aus heutiger Sicht vor allem auf einer durchgängigen, IP-basierten Kommunikation via Ethernet beruhen werden. Mit LWL lassen sich nicht nur Datenraten von bis zu 40Gbit/s übertragen, sondern auch Entfernungen von 100km und mehr überbrücken. Zudem wird Licht nicht durch elektrische oder magnetische Störungen beeinflusst, weshalb LWL auch in unmittelbarer Nähe von Energieleitungen oder anderen elektromagnetischen Quellen verlegt werden können, was die Kabelführung vereinfacht. Da die Signale stets über einen elektrischen Isolator übertragen werden, besteht selbst bei Blitzeinschlägen kein Zerstörungsrisiko für die angeschlossenen Geräte. Ferner ist bei LWL – anders als bei Kupferkabeln – keine Erdung bzw. zusätzliche Abschirmung erforderlich. Und auch beim Preis gibt es mittlerweile keine nennenswerten Unterschiede mehr.

Durchgängige Vernetzung via LWL

Während auf der Feldebene eine anlagenabhängige Verkabelung und Kabelführung erforderlich sind, ist auf der Leit- wie auf der Managementebene eine feste Grundinstallation vorhanden. Auch bei der Verarbeitung der Daten gibt es Unterschiede: Auf den beiden oberen Ebenen geht es um große Pakete mit einer hauptsächlich azyklischen Übertragung. Auf der Feldebene handelt es sich dagegen um kleine Datenpakete mit vorwiegend zyklischer Übertragung. Ferner sind auf der Management- und der Leitebene kein Echtzeitverhalten sowie lediglich eine mittlere Netzverfügbarkeit erforderlich. Auf der Feldebene spielen die Datenübertragung in Echtzeit und eine hohe Verfügbarkeit des Netzes indessen eine wichtige Rolle. Dieser Spagat lässt sich mit einer durchgängigen Vernetzung via LWL meistern, wozu auf der Feldebene jedoch robuste Netzwerkgeräte erforderlich sind. Das eingangs erwähnte neue LWL-System, das aus dem Ethernet-Switch E-Light REG und der Spleißbox FIMP-REG besteht, hält nicht nur rauen Umgebungsbedingungen stand, sondern passt zudem auch in die Schalttafeln von Zählerschränken gemäß DIN43880 (Installationseinbaugeräte – Hüllmaße und zugehörige Einbaumaße) – bisher sind die Netzwerkgeräte auf der Feldebene normalerweise in IT-Schaltschränken untergebracht. Beide Komponenten, die jeweils sechs Teilungseinheiten breit sind, haben einen Temperaturbereich von -40°C bis +55°C, Schutzart IP20 und sind konform mit DIN VDE0603 (Installationskleinverteiler und Zählerplätze). Der Switch erfüllt ferner die Industrienormen für EMV-Festigkeit (EN61000-6-2, EN55022) und hat eine Eingangsspannung von 12 bis 60VDC oder 12 bis 30VAC, wodurch er flexibel einsetzbar ist.

Verschiedene Netztopologien

Dies gilt auch hinsichtlich der LWL-Typen und der Anschlusstechnik. Denn der REG-Switch ist sowohl für Single- (SM) und Multimodefasern (MM) als auch für Polymere Optical Fiber (POF) erhältlich, die sich über SC-Stecker anschließen lassen. Für SM und MM werden zudem SC-Stecker angeboten, die die BiDi-Technik unterstützen, mit der die Daten über lediglich eine Faser in beide Richtungen übertragen werden können. Für POF steht ferner eine crimpfreie und steckerlose Anschlusstechnik mit Klemmverschluss zur Verfügung. Aufgrund der gemäß DIN43880 genormten Bauform gehen die LWL nicht nach vorne, sondern in einem 90-Grad-Winkel nach unten ab. Dadurch ist der Biegeradius geringer und die Kabelkanäle werden weniger stark beansprucht. Zurzeit lassen sich mit dem REG-Switch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen sowie Stern-, Baum- und Linienstrukturen aufbauen. Mit einer managed Variante, die für Sommer 2016 geplant ist, werden auch Ringtopologien möglich sein. Mit SM können Entfernungen von bis zu 100km überbrückt werden. Für Distanzen von maximal 5km bieten MM eine – einschließlich aktiver und passiver Komponenten – um rund 30 Prozent kostengünstigere Alternative. Und bei Entfernungen von lediglich 50m können POF verwendet werden, die sich leicht anschließen lassen und dadurch einen nochmaligen Preisvorteil bieten. Dagegen erfordert der Anschluss von SM und MM größte Sorgfalt. Zwar gibt es Ausführungen, die bereits mit Steckern versehen sind und inklusive Dämpfungsprotokoll ausgeliefert werden. Aber das empfiehlt sich nur, wenn die Kabeltrassen gut zugänglich und nicht länger als 300m sind, denn das Kabel muss sich noch abrollen lassen. Ansonsten sollte ein Fachbetrieb die Stecker vor Ort anbringen und danach die Dämpfungswerte der Kabel messen. Dadurch wird verhindert, dass sie bei der Montage beschädigt werden und die Infrastruktur nicht einwandfrei funktioniert.