Datenanschlüsse im Outdoor-Bereich, anders als Indoor?

05.09.2022 / Hartmut Kell

Hartmut Kell

aus dem Netzwerk Insider September 2022

Insbesondere der Einsatz von Access Points und IP-Kameras im Außenbereich hat dazu geführt, dass Outdoor-Datenanschlüsse vorgesehen werden müssen. Glasfaser kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Länge zwischen dem Anschluss und dem nächstgelegenen IT-Verteiler zu groß ist. In der Regel erfolgt das mit Umsetzer-Technologien, die alle in speziellen Gehäusen untergebracht sind. Sehr häufig reichen jedoch auch Datenanschlüsse an der Außenwand eines Gebäudes. Der nachfolgende Beitrag betrachtet die Besonderheiten in Zusammenhang mit diesen Lösungen.

Indoor-Anschlüsse

Die Planung oder Installation von kupferbasierenden Datenanschlüssen ist trivial, zumindest gilt das für die meisten Anschlüsse im Gebäude. Über viele Jahrzehnte hinweg haben sich sowohl die normativen Empfehlungen (insbesondere zu nennen sind die Normenreihen EN 50173 und EN 50174) als auch das sehr breite Produktangebot bewährt. Dabei hat sich eine Art Standardtyp entwickelt:

  • Grundsätzlicher Abschluss in Standarddosen, Aufputz oder Unterputz
  • Dichtigkeit der Dose maximal IP20 (die „2“ steht für Schutz gegen Berührung mit dem Finger und gegen Fremdkörper mit einem Durchmesser von mindestens 12 mm und die „0“ steht für kein Schutz gegen Wassereintritt)
  • Integration von RJ45-Keystone-Technik mit 1, 2 oder selten auch 3 Jacks (=Buchsen)

Schutz gegen Eindringen

Tabelle 1: Erste Kennziffer der IP-Schutzart

Dieser Standardtyp wird in vielen Fällen auch im industriellen Umfeld verwendet, z.B. in Produktionshallen, solange mit keiner hohen Staubbelastung oder Spritzwasser zu rechnen ist. Anschlüsse im Umfeld der Gebäudeautomation werden ebenfalls häufig mit „Büroanschlussdosen“ realisiert. Hier kann jedoch auch eine Hutschienen-Anschlusstechnik als Alternative ins Spiel kommen, und zwar insbesondere dann, wenn wenig Platz vorhanden ist.

Es lässt sich leicht nachvollziehen, dass bei Verlagerung des Anschlusses in den Außenbereich zumindest mit Regen und Feuchtigkeit zu rechnen ist. Damit wird eine andere IP-Schutzklasse notwendig sein. Dieser Schutz kann über die Dose selber erfolgen oder über ein Gehäuse, in welches die Dose eingebaut wird. Das Modell der IP-Schutzklassen lässt viele „Dichtigkeiten“ zu, doch nicht jede Kombination ist sinnvoll oder als Produkt auf dem Markt zu finden:

Da im Außenbereich mit viel Staub und starkem Seitenregen zu rechnen ist, wäre die Schutzklasse IP67 sinnvoll. Tatsächlich gibt es diese Schutzklasse auch bei den meisten Systemanbietern als Produkttyp. Ein großer Nachteil von diesen IT-Anschlussdosen besteht allerdings darin, dass die RJ45-Schnittstelle so modifiziert wurde, dass spezielle RJ45-Buchsen verwendet werden und die Dichtigkeit nur mit speziellen RJ45-Steckern erreicht wird. Der Einsatz von Standard-Anschlusskabel fällt bei hohen Dichtigkeitsanforderungen weg. Deshalb werden IP67-Anschlussdosen eher selten eingesetzt, viel häufiger werden „Schutzkästen“ mit der entsprechenden Schutzklasse verwendet (z.B. kleine Verteiler bei Schrankherstellern wie Rittal).

Tabelle 2: Zweite Kennziffer der IP-Schutzart (Quelle: www.vasner.com)

Bei Datenanschlüssen an der Außenwand hat man die Wahl zwischen den oben beschriebenen Outdoor-Techniken oder einer klassischen IP20-Dose, die auf der Innenseite montiert wird, wobei die Anschlussschnur anschließend durch die Wand nach außen verlegt wird. In allen Fällen, bei denen ein Stück Kupferkabel von innen nach außen verlegt wird, muss der sogenannte Überspannungsschutz vorgesehen werden.

Überspannungsschutz

Der Überspannungsschutz soll vermeiden, dass „unerwünschte“ sehr hohe elektrische Ströme von außen in ein Gebäude eindringen und dort Schaden anrichten können. Ein solcher Schaden könnte z.B. von einem Blitzeinschlag über das Kupferkabel in einem Switch oder sogar in einem kompletten IT-Verteilerschrank entstehen.

Abbildung 1: Produktbeispiel DEHNpatch

Der technische Laie wird sich sagen, dass das doch bei modernen Gebäuden, die alle über – sogar sichtbaren – Blitzschutz verfügen, nicht passieren kann. Ja, das stimmt! Doch vereinfacht ausgedrückt hilft dieser auch nur begrenzt – und dann nur gegen direkten Blitzeinschlag. Schaden droht also nicht nur bei einem direkten Einschlag, sondern auch ein indirekter Einschlag, der meterweit vom Gebäude entfernt ist, kann zu elektromagnetischen Impulsen führen, die in einen extrem energiereichen Strom umgewandelt werden und über das Kupferdatenkabel dann ins Gebäude gelangen.

Diesen Strom will man so früh wie möglich im Gebäude abfangen und in eine ungefährliche Richtung ableiten. Dazu dient eine Überspannungsschutzeinrichtung. Vereinfacht gesagt wird eine Anordnung von verschiedenen elektrischen Komponenten als Überspannungsschutzeinheit (ÜSS) in die Twisted-Pair-Verbindung integriert, sodass der gefährliche Strom „weggeleitet“ wird – in der Regel in die elektrotechnische Erde (Erdungsanlage). Jeder sollte davon ausgehen, dass dieses Überspannungsrisiko besteht. Damit ist in jede von innen nach außen verlegte metallene Leitung ein solcher ÜSS vorzusehen. Dabei gibt es ein paar Dinge zu beachten.

Abbildung 2: Einfacher Aufbau einer ÜSS-Einheit

Verschiedene Systemhersteller bieten ÜSS-Einheiten zum Einbau in 19“-Technik an. Verwendungsort wäre also der 19“-Schrank mit den elektronischen Komponenten.

Hier würde die Stromableitung jedoch zu spät erfolgen. Bis dahin wäre der hohe Strom auf der TP-Leitung durch das Gebäude über mehrere Dutzende Meter geflossen und könnte Schaden angerichtet haben. Deshalb muss die ÜSS-Einheit so nah wie möglich am Eintrittspunkt des Datenkabels angebracht werden, und zwar auf der Innenseite der Außenwand.

Als technische Lösung stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. In vielen Projekten hat sich ein einfacher Schutzkasten (ohne hohe IP-Schutzklasse) bewährt, in den der RJ45-Anschluss als Hutschienen-Anschluss (im Bild links), die ÜSS-Einheit (im Bild in der Mitte bzw. Foto unten) und der Erdungsanschluss (im Bild rechts) montiert werden, das Installationskabel abgelegt wird (im Bild violett) und das RJ45/RJ45-Rangierkabel zwischen ÜSS und RJ45-Anschluss gesteckt wird.

Natürlich muss eine entsprechende Erdung der Einheit durchgeführt werden, sonst ist die Einheit wirkungslos.

Interessant ist die Frage, ob dieses elektrische Element Einfluss auf die Qualität der Datenleitung nimmt. Schaut man in das Datenblatt eines typischen Produktes der Firma Phoenix, so gibt es zwei Informationen, die mit der Datenübertragung zu tun haben: die Einfügedämpfung und die Nahnebensprechdämpfung (jeweils Angabe für 3 Frequenzen).

Abbildung 3: Produktbeispiel Phoenix

Sehen wir uns die Werte für 500 MHz an:

  • Einfügedämpfung: max. 3 dB
  • NEXT: min. 27 dB

Die Werte eines typischen Kategorie-7A-Kabels sind z.B.:

  • Einfügedämpfung: 35,9 dB/100 m
  • NEXT: min. 100 dB (typische Kategorie-6A-Kabel hat ca. 75 dB)

Dies bedeutet, dass eine ÜSS-Einheit ungefähr so viel Dämpfung verursacht wie ca. 10 m Datenkabel. Damit müssen diese Einheiten bei der Längenbetrachtung entsprechend berücksichtigt werden.

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