Lichtwellenleiter in der Gebäudeautomation: Feldtaugliche Systeme für durchgängige Vernetzung

Hohe EMV-Verträglichkeit, hohe Datenraten und große Entfernungen sind nur einige Vorteile, die der Einsatz von Lichtwellenleitern (LWL) bietet. Kein Wunder also, wenn auch die Gebäudeautomation im Sinne einer durchgängigen Vernetzung von der Management- über die Leit- bis hinunter zur Feldebene davon profitieren möchte. Doch das ist leichter gesagt als getan. Denn der Einsatz von LWL auf der Feldebene erfordert robuste, zuverlässige Systeme. Klassische IT-Komponenten sind dafür nicht geeignet.
Der Durchmesser eines Glasfaserkerns ist mit gerade einmal 9µm zehnmal kleiner als der eines menschlichen Haares. Dennoch ist dieses Medium im Vergleich zu den wesentlich dickeren Kupferkabeln ein wahrer Tausendsassa. Übertragungsraten von 10Gbit/s sind mit LWL ein Leichtes. 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. Da alle Arten von LWL aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen, werden die Daten stets über einen elektrischen Isolator übertagen. Somit treten über Datenleitungen auch keine Potentialausgleichsströme auf, die gerade bei ausgedehnten Anlagen gefürchtet sind. Selbst bei Blitzeinschlägen besteht kein Zerstörungsrisiko für die angeschlossenen Endgeräte.

Feldebene stellt besondere Anforderungen

Angesichts solch vielfältiger Eigenschaften ist es kaum verwunderlich, dass man sich die LWL-Technologie auch in der Gebäudeautomation zunutze machen möchte. Während auf der Feldebene eine anlagenabhängige Verkabelung und Kabelführung erforderlich sind, ist auf der Management- wie auch auf der Leitebene eine feste Grundinstallation anzutreffen. Und für den Anschluss der LWL werden auf der Feldebene Steckverbinder benötigt, die sich unmittelbar am Ort des Geschehens konfektionieren lassen. Auch ein Blick auf die Datenverarbeitung verdeutlicht die Unterschiede. Denn auf den beiden oberen Ebenen werden große Datenpakete mit einer hauptsächlich azyklischen Übertragung verarbeitet. Auf der Feldebene handelt es sich dagegen um kleine Datenpakte mit vorwiegend zyklischer Übertragung. Darüber hinaus sind auf der Management- und der Leitebene kein Echtzeitverhalten sowie lediglich eine mittlere Netzverfügbarkeit erforderlich. Auf der Feldebene spielt die Datenübertragung in Echtzeit mit einer hohen Netzverfügbarkeit indessen eine enorm wichtige Rolle.

Robuste Kompakt-Spleißbox

Um diesen Spagat zu meistern, hat sich eks Engel zum Ziel gesetzt, LWL-Systeme für eine durchgängige Vernetzung zu entwickeln. Eine dieser Entwicklung ist die Kompakt-Spleißbox Fimp (Fiber Industrial Mini Patch), die für bis zu zwölf LWL-Fasern konzipiert ist. Das pulverbeschichtete Edelstahlgehäuse, das 115x61x113mm (HxBxT) misst, ist kompakter als vergleichbare 19″-Lösungen. Das Gerät ist spleißfertig bestückt und integriert Spleißkamm, Spleißablage, Kupplungen, Pigtails sowie die Kabelverschraubung. Als Kupplungsvarianten stehen SMA, ST, SC, LC, FC und E-2000 zur Verfügung. Zum Spleißen können sowohl die Frontplatte als auch die Spleißkassette vollständig herausgenommen werden. Da das Gehäuse der Spleißbox magnetisierbar ist, kann diese auch an einem Schaltschrank oder anderen Gegenständen aus Metall befestigt werden, falls keine Ablagemöglichkeit vorhanden ist. Darüber hinaus lässt sich die Spleißbox sowohl auf Hutschienen als auch an der Wand anbringen. Somit ergeben sich für den Anwender bei der Montage des Systems flexible Befestigungsmöglichkeiten.

Komplette Produktfamilie

Mit Fimp hat eks Engel den Grundstein für eine komplette Kompakt-Spleiß- und Patchbox-Familie gelegt. Im nächsten Schritt stellte das Unternehmen mit der Hybrid-Spleißbox eine Lösung vor, welche die Energieversorgung über Kupferkabel mit der Signalübertragung via LWL oder Kupfer ermöglicht. Damit unterstützt die Spleißbox selbst an schwer zugänglichen Stellen einen schnellen und sicheren Datentransfer via LWL über große Entfernungen und stellt gleichzeitig die Stromversorgung sicher. Im Servicefall ermöglicht die Hybrid-Spleißbox auch in unzugänglichen Bereichen der Gebäudeautomation, in denen 19″-Komponenten keinen Platz finden, den schnellen und gezielten Austausch von Kabeln. Eine mechanische Entkoppelung ist ebenfalls sichergestellt. Weiterhin kann die Spannungsversorgung gezielt abgegriffen, die Datenseite über LWL jedoch durchgängig verdrahtet werden. Somit ist die Übertragungsstrecke nicht – wie bei einem Hybrid-Kabel – aufgrund der physikalischen Eigenschaften auf die Kupferübertragungslänge begrenzt. Mit dem jüngsten Mitglied der Geräte-Familie, der Spleißbox Fimp XL, zeigt der Hersteller schließlich, dass bewährte Technologien aus der IT-Welt auch auf der Feldebene benutzt werden können, ohne gleich das Rad neu erfinden zu müssen. Das Besondere dieser für bis zu 24 LWL-Fasern ausgelegten Spleißbox ist ein Set, mit dem sich die vor allem in Rechenzentren wegen ihrer hohen Packungsdichte geschätzte MPO-Technologie (Multipath Push-On) auch auf der Feldebene einsetzen lässt. Dabei kann die MPO-Kupplung sowohl außen am Gehäuse als auch im Innern der Spleißbox platziert werden. In Bezug auf die Kupplungen hat der Anwender die freie Wahl zwischen klassischen SC Duplex-Kupplungen und Kompaktkupplungen. Insgesamt acht Ausstanzungen, von denen sich jeweils drei oben und unten auf der Front- sowie zwei auf der Rückseite des Gehäuses befinden, bieten Flexibilität bei der Kabelzuführung. Dadurch lässt sich die Spleißbox beispielsweise auch als Durchgangsverteiler für maximal 24 Fasern nutzen. Die Entwicklungen von eks Engel belegen, dass auch in der Gebäudeautomation eine durchgängige Vernetzung mit LWL möglich ist. Voraussetzung dafür sind jedoch Systeme, die speziell für die besonderen Anforderungen der Feldebene ausgelegt sind.