Power over Ethernet biedt volop kansen

CLW-06-2020-screenshot Panduit.jpg

In steeds meer gebouwen - van intelligente kantoren tot serverruimtes en datacenters - speelt Power over Ethernet (PoE) een belangrijke rol. Logisch, want met de almaar verder oprukkende digitalisering biedt PoE interessante kansen om de enorme aantallen apparaten met elkaar te verbinden en tegelijkertijd het energieverbruik te verlagen, stelt Panduit in een nieuwe whitepaper getiteld ‘Fysieke netwerkinfrastructuur voor intelligente gebouwen van de 21e eeuw’.

De belangrijkste fasen in de levenscyclus van gebouwen zijn de planning, de bouw en de exploitatie. In al deze fasen vindt momenteel een technische revolutie plaats, waardoor gebouwen steeds meer een digitale omgeving worden. In de totale waardeketen van investering, architectuur, ontwerp, bouw en exploitatie van onroerend is bekend dat een digitale infrastructuur moet worden benut om de duurzaamheid te verbeteren. Dat is nodig om intelligente onderling verbonden gebouwen te realiseren, waaraan mensen, bedrijven en gemeenschappen momenteel behoefte hebben. Dat geldt voor ieder type gebouw: technische faciliteit, serverruimte, kantoor en datacenter.

Al geruime tijd wordt gewerkt aan nieuwe standaarden om de digitale technologieën een belangrijkere waardepropositie voor de bouwsector verder te verbeteren. Ethernet en vooral de Power over Ethernet (PoE)-infrastructuur, die datacommunicatie en de stroomvoorziening via één kabel combineert, wordt daarbij een dominante technologie. Op infrastructuurniveau kan PoE namelijk zorgen voor snelle connectiviteit voor datacommunicatie. Het voldoet tevens aan de eisen voor een snelgroeiend aantal geïntegreerde en mobiele apparaten dat in gebouwen wordt toegepast en wordt gemonitord via een twisted pair koperbekabeling.

Meer stroom en meer data

De bouwsector heeft de afgelopen jaren hard gewerkt aan het moderniseren van de processen om dubbel werk, fouten en verspilling van middelen te voorkomen. De drijfveer hierachter is zowel economisch als ecologisch. Kapitaalrendement en zo efficiënt mogelijk vastgoedbeheer zijn van cruciaal belang. Dit heeft geleid tot de introductie van Bouw Informatie Modellen (BIM) en Bouw Management Systemen (BMS), die tegenwoordig voor iedereen in de bouw beschikbaar zijn.

Andere overwegingen zijn strengere normen en compliancy-eisen. Bij bedrijven in de sector is bekend dat de hele industrie aan strengere regelgeving moet voldoen, waarvoor ze op standaarden gebaseerde technologieën en hulpmiddelen gebruiken om de veiligheid en duurzaamheid binnen de sector te waarborgen.

Bij het ontwerp van gebouwen gaat het zowel om de interoperabiliteit tussen alle betrokken partijen, als het interoperabel maken van het gebouw zelf. Apparaten hebben een combinatie van hoge of lage prestaties en grote of kleine datavolumes. Ontwerpers daarvan zijn zich er nu al van bewust dat het merendeel van de energievraag moet worden geleverd via de infrastructuur. Alleen dan is namelijk de verwachting over een duurzame werking van alle gebruikte apparaten in te vullen, dat wil zeggen stroomvoorziening via een hoogwaardige en robuuste PoE-bekabelingsinfrastructuur.

Integratie van technologie

Met de verdere ontwikkeling en interoperabiliteit tussen BIM-modellen wordt de integratie van technologie tijdens de bouw en gebouwexploitatie steeds belangrijker. Uiteindelijk is het de bedoeling om de interoperabiliteit te waarborgen tussen BIM, BMS, IT, IoT en bouwprojecten zoveel mogelijk te baseren op open standaarden. Als onderdeel van deze ontwikkeling schat men dat er in 2021 wereldwijd al meer dan een miljard sensoren en met het netwerk verbonden apparaten worden gebruikt.

Voor de integratie van apparaten in gebouwen is een bekabelingsinfrastructuur nodig die de recentste communicatie-, stroom- en warmtenormen overtreft, zonder dat de complexiteit en kosten van het netwerk toenemen. Dat pleit voor de introductie van PoE voor het integreren van alle datacommunicatie en stroombehoeften als standaard voor nieuwe gebouwen en renovaties.

PoE en operationeel beheer

Vroeger was het voor architecten en ingenieurs door het gebrek aan een communicatie- infrastructuur voor toezicht op de bouw praktisch onmogelijk om te weten of een gebouw net zo effectief werd gebruikt als gepland. Zelfs voor gebouwexploitanten, vaak vastgoedbeheerders, was dat moeilijk. Tegenwoordig levert het gebruik van allerlei sensoren en monitoringsystemen allerlei data op, die te gebruiken zijn om oorzaken van bepaalde problemen te achterhalen. Deze nieuwe sensoren worden onder andere benut om de exploitanten op basis van gebruik- en omgevingsrichtlijnen te informeren over wat er allemaal in het gebouw gebeurt.

Zoals al aangegeven brengt het doel om emissievrije gebouwen te creëren nieuwe uitdagingen met zich mee. Het toegenomen milieubewustzijn zal waarschijnlijk nog tot strengere voorschriften leiden. Duurzaamheid is een onlosmaakbaar element van intelligente gebouwtechnieken en heeft niet alleen betrekking op het energieverbruik maar op de milieubelasting in bredere zin.

Daarom is het van cruciaal belang dat de communicatie-infrastructuur toekomstbestendig en waardevast is. Uit het KPMG-rapport ‘Emerging trends in infrastructure’ blijkt ook de operationele duurzaamheid tot de belangrijke duurzaamheidsdoelstellingen te behoren. Of bijvoorbeeld investeringen gericht zijn op het optimaliseren van de prestaties en waarborgen van technische duurzaamheid. Concreet betekent dit dat elke basistechnologie tevens moet worden beoordeeld op de levensduur en mogelijke veroudering.

Als toekomstgerichte technologie met een lage milieubelasting, houdt het gebruik van PoE over koperbekabeling als basis voor de communicatie-infrastructuur rekening met al deze aspecten. buildingSMART is een internationale organisatie die als doel heeft het uitwisselen van informatie tussen softwaretoepassingen in de bouwsector te bevorderen en te verbeteren. Daarvoor hebben zij onder andere ‘Industry Foundation Classes’ gedefinieerd voor een open en onafhankelijke specificatie van Bouw Informatie Modellen (BIM). Kijk voor meer in formatie hier

PoE in het gebruik

Een PoE-netwerkinfrastructuur maakt grote veranderingen mogelijk in de interactie tussen gebouwen en hun gebruikers. Zo stelt de Britse Royal Institution of Chartered Surveyors: ‘Door BIM te combineren met het IoT (via sensoren geïntegreerd met alle delen van het gebouw) beginnen we met het creëren van een digitale tweeling van onze gebouwen. Daarmee is voor de eerste keer in de geschiedenis het ontwerp en de planning van architecten en bouwers te vergelijken met het echte gebouw, om tijdig in te kunnen spelen op veranderende behoeften van de gebruikers’.

Vastgoedbeheerders bevestigen de mogelijke besparingen gerelateerd naar de totale kosten per vierkante meter per jaar. Zij schatten de gemiddelde operationele kostenbesparingen van een digitaal gebouw op het gebied van de energiekosten, huur en het menselijk kapitaal op 10% (gebaseerd op een bedrag aan onderhoudskosten van 3 dollar per vierkante voet per jaar (een vierkante voet is 0,093 vierkante meter), een huur van 30 dollar en personeelskosten van 300 dollar, bedragen de besparingsmogelijkheden respectievelijk 0,30 dollar, 3 dollar en 30 dollar per vierkante voet.

Voordelen van PoE-infrastructurEN

Door nieuwe milieu- en duurzaamheidsnormen zoals BREEAM en LEED worden eigenaren en exploitanten gestimuleerd om hun gebouwen te digitaliseren. Daarbij moeten we echter ook kritisch kijken naar de kosten voor het opzetten en beheren van de benodigde digitale infrastructuur. Met de verdere ontwikkeling van de PoE-normen ontstaat de mogelijkheid om één geïntegreerd stroom- en datacommunicatienetwerk vermogen te gebruiken voor steeds meer apparaten - zelfs als deze intensief worden gebruikt.

Zo’n geïntegreerd netwerk vereenvoudigt het installeren van apparatuur en toepassingen, is makkelijker te onderhouden en verbetert zowel de prestaties als interoperabiliteit tussen verschillende gebouwonderdelen. PoE is een eenvoudige oplossing om alle benodigde digitale apparaten voor gebouwbeheer over hetzelfde netwerk te gebruiken.

Factoren die de kosten en gebruiksmogelijkheden van een bekabelingsinfrastructuur beïnvloeden zijn de ontwerpeisen, locaties, afstanden, verbindingen en de kabels. Deze bepalen zowel de prestaties als het OPEX-management van digitale gebouwen.

Nieuwe topologieën voor de netwerkinfrastructuur van digitale gebouwen maken directe verbindingen tussen de computerruimte en netwerkapparatuur mogelijk. Daardoor kunnen switches zowel de data- als stroomvoorziening regelen. Een regelmatig voorkomende uitdaging in computerruimten en datacenters zijn overvolle kabeltracés. Omdat er meer aansluitingen en dus ook kabels worden aangelegd, wordt de toegankelijkheid ervan moeilijker door een hogere poort- en kabeldichtheid.

Oplossingen zoals kleinere kabeldiameters, schuine aansluitingen en compact patchen bieden daarbij voordelen. Dit soort innovatieve oplossingen helpen een deel van de ruimte die normaal gesproken gebruikt wordt voor kabelgeleiding vrij te maken voor actieve netwerkapparatuur.

De categorie 6A kabel van Panduit met MaTriX-technologie bevat bijvoorbeeld een speciale tape die de thermische eigenschappen optimaliseert. Daardoor verwerkt deze kabel extra warmte die PoE in de kabel veroorzaakt beter.

In digitale gebouwen moeten ook koperkabels voor PoE worden aangelegd in andere ruimten als gebruikelijk voor datacommunicatie, zoals boven plafonds en onder vloeren. Daarom wordt flexibiliteit steeds belangrijker voor een effectieve werk

Communicatie- en energiestandaarden

Power over Ethernet-standaarden worden continu verder ontwikkeld. De nieuwste IEEE-normen met de aanduiding PoE++ zijn IEEE 802.3bt TYPE 3 en IEEE 802.3bt TYPE 4.

  • IEEE 802.3bt TYPE 3 is ontwikkeld om 600mA aan stroom te leveren over de 4 kabelparen. Dat levert een vermogen van 60W op bij de bronapparatuur en 51W bij de aansluitingen, waardoor 10GBASE-T-toepassingen mogelijk zijn.
  •  IEEE 802.3bt TYPE 4 ondersteunt een stroomsterkte van 960 mA over 4 getwiste kabelparen. Dat levert een vermogen van respectievelijk 99W bij de bron en 71W bij de apparatuur op, eveneens voor toepassingen met een 10GBASE-T snelheid.
  • TSB-184A voor Power over Ethernet met als titel ‘Guidelines for Supporting Power Delivery Over Balanced Twisted-Pair Cabling’ is een technisch servicebulletin van de TIA-organisatie.
  • TSB-184A adviseert voor het correct functioneren van PoE-toepassingen een maximum van 15° C temperatuurverschil tussen de omgeving en middelste kabel in een bundel. Panduit-kabels zijn zo ontworpen dat ze op een efficiënte wijze PoE, PoE+ of PoE++ stroom kunnen leveren.
  • Connectiviteit - bij het gebruik van PoE beïnvloeden twee verschillende gebeurtenissen de RJ45-aansluitingen, namelijk warmte en een vlamboog. Panduit vermindert deze beide negatieve effecten in elke aansluiting.
  • Vlamboog - in een PoE-verbinding kan een vlamboog ontstaan tussen de aderparen bij het loskoppelen van een aansluiting. Dat leidt na verloop van tijd tot koolstofvorming op contacten. Panduit-connectoren zijn zodanig ontworpen dat een eventuele vlamboog wordt voorkomen en contacten niet nadelig beïnvloedt. Tevens zorgt de normale 100g kracht waarmee verbindingen totstandkomen voor voldoende wrijving om koolstofvorming van de contacten te verwijderen.
  • Warmte - net zoals toenemende warmte de prestaties van kabels kan beïnvloeden, heeft een test naar deze temperatuursinvloed aangetoond dat ook aansluitingen daarvoor gevoelig zijn. Als reactie daarop zijn alle Panduit-connectoren ontworpen voor temperaturen tot 65° C, waarmee ze de enige zijn in deze klasse.

Meer weten over PoE?

Panduit heeft een zeer lezenswaardige whitepaper geschreven over de ontwikkelingen rond Power over Ethernet getiteld: ‘Fysieke netwerkinfrastructuur voor intelligente gebouwen van de 21e eeuw; Levering van strooien en data voor intelligente digitale gebouwen’. U kunt de whitepaper hier downloaden.

Meer over
Lees ook
LANCOM GS-3510XP: Fanless multi-gigabit Ethernet access switch met PoE

LANCOM GS-3510XP: Fanless multi-gigabit Ethernet access switch met PoE

Met de LANCOM GS-3510XP breidt de Duitse netwerkleverancier LANCOM Systems zijn switch-portfolio verder uit. De PoE-ondersteunende multi-gigabit-switch is ideaal voor kleinere netwerken waarin componenten met hoge prestatie-eisen, zoals Wi-Fi 6 access points, moeten worden geïntegreerd. De switch kan optioneel in de cloud worden gemanaged en via SDN-technologie...