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Single Pair Ethernet in der Gebäudeverkabelung

Mit dem Internet of Things (IoT) dringt Ethernet bis in die Sensorebene smarter Gebäude und Fabriken vor. Hier fordert die Technologie künftig eine hohe Anschlussdichte in der Gebäudeverkabelung. Single Pair Ethernet eignet sich optimal.

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Ethernet löst Feldbus ab

Smarte Gebäude und Fabriken lassen sich durch das Internet of Things (IoT) noch einfacher und günstiger betreiben. Die Gewerke der Gebäude- und Fabrikautomation und die strukturierte Verkabelung der Arbeitsplätze und Büros werden nahtlos via Internetprotokoll (IP) vereint.

So entfallen anwendungsspezifische Feldbussysteme und damit auch die teuren Gateways, komplexe Schnittstellen und unterschiedliche Protokolle.

Ein wichtiger Aspekt dabei ist: Für IoT-Netze sind hohe Datenraten nicht zwingend notwendig. Wichtiger ist, die zahlreichen Sensoren, Aktoren und Endgeräte unter teilweise harschen und engen Umgebungsbedingungen zuverlässig zu verkabeln. Klassische Kupferdatenkabel und RJ45-Stecker eignen sich zwar prinzipiell, sind auf die Dauer aber überdimensioniert. Sie kämen mit zunehmender Anzahl an Sensoren in Gebäudenetzwerken schnell an ihre Kapazitätsgrenzen.

Eine Kupfer-Zweidrahtleitung als Datenkabel für die Nutzung des IP-Protokolls. Das ist Single Pair Ethernet (SPE). Single Pair Ethernet kann zum Beispiel die Zahl der Anschlusspunkte für Endgeräte des Internet of Things (IoT) vervielfachen.

SPE als schlanke Lösung

Das Single-Pair-Ethernet-(SPE-)Konzept stammt aus der Automobilindustrie, die eine schlanke Ethernet-Verkabelung für Fahrzeuge benötigte. Auf Basis der xBASE-T1 Protokolle lässt sich SPE auch in der Gebäudeverkabelung und Fabrikautomation verwenden.

SPE benötigt – wie der Name sagt – nur ein einziges Adernpaar für die Datenübertragung. Für die Verkabelung reichen eine dünne Zweidrahtleitung und ein kompakter Stecker.

Gegenüber einer klassischen Ethernet-Verkabelung lässt sich die Zahl der möglichen Anschlusspunkte vervielfachen. Die Anbindung ans Local Area Network (LAN) erfolgt über Switches zentral im Stockwerkverteiler oder verteilt in der Zone bei den Servicedosen.

Single Pair Ethernet arbeitet mit Übertragungsraten von 10 Mbit/s (10BASE-T1) bis 1 Gbit/s (1000BASE-T1). Die Link-Reichweiten betragen 15 bis 1000 Meter. Zudem kann eine SPE-Verkabelung die Endgeräte per Power over DataLine (PoDL) mit bis zu 50 Watt versorgen.

Hersteller wie R&M definieren in internationalen Normengremien, wie SPE und die möglichen Anwendungen eingesetzt werden sollen. Ausserdem engagiert sich R&M in den Normengremien an prominenter Stelle und hat einen SPE-Stecker mitentwickelt. Es wird erwartet, dass bereits 2020 die ersten Endgeräte und Anwendungen auf Basis von 10BASE-T1 auf den Markt kommen.

Vorteile von SPE auf einen Blick

  • Durchgängig IP-basierte Übertragung
  • Herstellerneutrale Standardprodukte
  • Feldbussysteme können entfallen
  • Synergien senken Betriebskosten
  • Preiswerte, schlanke, leichte Kabel
  • Platzsparend und schnell verlegbar
  • Höhere Anschlussdichte als mit RJ45
  • Übertragungsraten bis Gbit/s
  • Reichweite bis zu einem Kilometer
  • Fernspeisung über das Kabel
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