Wie PoE das Kabel nutzt
Power over Ethernet, definiert in der Reihe IEEE 802.3 (den Ergänzungen 802.3af, 802.3at und 802.3bt), schickt Gleichstromenergie von einem Switch oder Injektor über die verdrillten Paare eines Netzwerkkabels zu einem gespeisten Gerät. Frühere Typen nutzen zwei der vier Paare für die Energie; die in 802.3bt definierten Typen höherer Leistung können alle vier nutzen. Die Leistungsstufen an der Quelle und am Gerät legt die Norm für jeden Typ und jede Klasse fest, und das Kabel muss diese Leistung liefern, ohne zu überhitzen und ohne unterwegs zu viel Spannung zu verlieren.
Beide Grenzen hängen von einer Eigenschaft des Kabels ab: dem Gleichstromwiderstand der Leiter. Jeder Meter Leiter wandelt einen Teil des Stroms in Wärme um und lässt einen Teil der Spannung abfallen. Ein Leiter mit geringerem Widerstand verschwendet weniger Leistung, bleibt kühler und lässt dem Gerät mehr Spannung. Der Leiterwiderstand wird durch zwei Dinge bestimmt: den Querschnitt des Leiters und das Metall, aus dem er besteht.
Querschnitt: 23 AWG gegenüber dünneren Leitern
Der Referenzaufbau Cat6 U/UTP auf unserer Seite zu LAN- und Koaxialkabeln verwendet massive Kupferleiter 23 AWG von etwa 0,555 bis 0,58 mm. Ein öffentliches Datenblatt für diesen Aufbau nennt einen Gleichstromwiderstand des Leiters unter 9,38 Ohm pro 100 m. Viele Cat5e-Kabel und manche günstigere als Cat6 verkaufte Kabel verwenden Leiter mit 24 AWG, die dünner sind und daher einen höheren Widerstand pro Meter haben. Bei AWG bedeutet eine höhere Zahl einen dünneren Draht.
Bei einer einzelnen kurzen Strecke ist der Unterschied gering. Bedeutend wird er, wenn die Strecke lang ist, wenn das Gerät eine hohe PoE-Leistung zieht und wenn viele PoE-Kabel gebündelt sind. Unter diesen Bedingungen erzeugt der dickere Leiter je Kabel weniger Wärme, und das Bündel insgesamt bleibt kühler. Das ist ein Grund, warum Projekte mit dichten PoE-Lasten, etwa WLAN-Access-Point-Raster und PoE-Beleuchtung, oft Cat6 oder Cat6A mit 23 AWG spezifizieren. Die Abwägungen zwischen den Kategorien behandelt Cat6 vs Cat6A.
| Leiter | Widerstand pro Meter | Wirkung bei PoE | Kategoriekonformität |
|---|---|---|---|
| Massives Kupfer, 23 AWG (Referenz-Cat6) | Geringer; laut Datenblatt in einem Beispiel unter 9,38 Ohm/100 m | Weniger Wärme und Spannungsfall | Ja, wenn das Kabel die Kategorie erfüllt |
| Massives Kupfer, 24 AWG | Höher als 23 AWG | Mehr Wärme in großen Bündeln und auf langen Strecken | Ja für Cat5e; Cat6 laut Datenblatt und Prüfprotokollen |
| Litzenkupfer (Patchkabel) | Höher als massiver Leiter gleichen Querschnitts | Nur für kurze Patchkabel geeignet | Für Patchkabel, nicht für feste Strecken |
| Kupferkaschiertes Aluminium (CCA) | Deutlich höher als Kupfer gleicher Größe | Mehr Wärme, mehr Spannungsfall | Nein; Kategoriekabel erfordern massive Kupferleiter |
Warum CCA bei PoE ein Problem ist
Kupferkaschiertes Aluminium ist ein Aluminiumkern mit einer dünnen Kupferhaut. Aluminium leitet Strom schlechter als Kupfer, daher hat ein CCA-Leiter gleicher Größe einen merklich höheren Widerstand. Branchenverbände weisen darauf hin, dass das Risiko bei PoE am größten ist, weil sich der Aluminiumleiter stärker erwärmt als Kupfer, wenn er Daten und Energie zugleich führt. CCA-Leiter sind zudem spröder, können an LSA-Anschlüssen brechen, und das Aluminium kann an Kontakten mit der Zeit oxidieren.
Die Regel ist einfach: Kategoriekabel erfordern massive Kupferleiter. Ein Kabel, das als Cat5e, Cat6 oder Cat6A verkauft oder mit einer Einstufung CM, CMR oder CMP gekennzeichnet ist und CCA verwendet, erfüllt die Kategorie nicht und ist als Fälschung zu behandeln. Eine einfache Durchgangsprüfung kann es trotzdem bestehen, weshalb es auf den Markt gelangt. Die Erkennungsmethoden beschreibt CCA- und Kupferleiter:
- CCA-Kabel ist rund 30 % leichter als Kupfer, ein 305-m-Karton weit unter dem erwarteten Gewicht ist also ein Warnzeichen.
- Beim Abschaben oder Abschneiden des Leiterendes zeigt sich unter dem Kupfer silberfarbenes Aluminium.
- Eine RFA-Analyse (XRF) bestimmt das Metall, ohne die Probe zu zerstören.
- Der Gleichstromwiderstand des Leiters im Prüfbericht, verglichen mit dem Datenblatt, deckt sowohl CCA als auch unterdimensioniertes Kupfer auf.
Bündel, Wärme und Installation
Wärme entweicht aus einem einzelnen Kabel leicht. In einem großen Bündel sind die Kabel in der Mitte von anderen warmen Kabeln umgeben und werden heißer, und eine höhere Temperatur erhöht Leiterwiderstand und Einfügedämpfung. Verkabelungsnormen und Installationsrichtlinien geben daher Grenzen und Hinweise für Bündelgrößen und für PoE in geschlossenen Räumen; Installateur und Fachplaner wenden sie auf die konkrete Planung an. Praktische Maßnahmen sind kleinere Bündel, offene Trassen statt dicht gepackter Rohre und ein größerer Leiter, wo viele Geräte hoher Leistung eine Trasse teilen.
Auch Patchkabel verdienen Erwähnung. Sie werden für die Flexibilität meist mit Litzenleitern gefertigt, und Litzenkupfer hat einen höheren Widerstand als massives Kupfer gleichen Querschnitts. Über die wenigen Meter eines Patchkabels ist das akzeptabel, es ist aber ein Grund, warum feste Strecken massive Leiter verwenden sollten und warum lange Litzenkabel nicht zur Verlängerung einer PoE-Strecke dienen sollten. Kurze Patchkabel derselben Kategorie wie das installierte Kabel halten den gesamten Kanal innerhalb seiner Auslegung.
Mantel und Brandeinstufung sind von der PoE-Leistung getrennt, gehören aber in dieselbe Spezifikation: ein LSZH- oder PVC-Mantel mit der auf der DoP erklärten CPR-Klasse für EU-Gebäude oder eine Einstufung CMR oder CMP für US-Projekte, um die AHJ zufriedenzustellen. PoE ändert diese Anforderungen nicht. Zur Planung ganzer Gebäude siehe die Anwendungsseite Hochbau.
Was zu spezifizieren und zu prüfen ist
Für jede Bestellung von Kabel, das PoE führen wird, schreibt der Sourcing-Desk Folgendes in das Datenblatt und prüft es vor dem Versand:
- Leiter: massives Kupfer, Querschnitt angegeben (23 AWG für das Referenz-Cat6), kein CCA und kein kupferkaschierter Stahl.
- Leiterwiderstand: Gleichstromwiderstand laut Datenblatt, mit dem Prüfprotokoll des Werks für die Charge.
- Kategorie und Prüfprotokolle: Ergebnisse der Übertragungsprüfung gegen die bestellte Kategorie.
- Musterprüfungen: Kartongewicht, Leiterfarbe an einem Schnittende und Leiterdurchmesser an einem Muster.
- Mantel und Einstufung: CPR-Klasse auf der DoP oder die US-Typeinstufung, je nach Zielmarkt des Projekts.
Diese Prüfungen sind Teil des Qualitätskontrollprozesses des Sourcing-Desks. Die MOQ für Cat6 liegt üblicherweise bei 50 bis 100 Kartons à 305 m und wird für jede Bestellung zusammen mit der Lieferzeit schriftlich bestätigt. Senden Sie PoE-Anwendung, Streckenlängen und Menge über das Angebotsformular.