RJ45-Steckverbindungstechnik

RJ45-Steckverbindungstechnik
Teil 1: Power over Ethernet Plus (PoE+) stellt erhöhte Anforderungen
Seit über 40 Jahren ist der RJ45 im Einsatz. Ursprünglich als einfacher Stecker für
Telefondienste gedacht, hat er sich im Laufe der Zeit zu dem IT-Steckverbinder
schlechthin entwickelt. Mit der Einführung von Power over Ethernet zu Beginn des
einundzwanzigsten Jahrhunderts überträgt der RJ45 nicht nur Daten, sondern auch Strom
zur Versorgung der Endgeräte. Bei den hohen Stromstärken, die beim aktuellen Power
over Ethernet Plus (PoE+) auftreten, können die Kontakte der RJ45-Buchse schnell
beschädigt werden. Für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb müssen die RJ45Buchsen konstruktiv für PoE+ ausgelegt sein, sonst können Störungen und im
schlimmsten Fall komplette Linkausfälle auftreten.
Seit Fast Ethernet mit 100 Mbit/s wurde immer wieder behauptet, der RJ45-Stecker hätte seine
Grenzen erreicht. Doch immer wieder hat er es geschafft – bei Gigabit Ethernet wie bei 10
Gigabit Ethernet. Auch 40 Gigabit Ethernet (40GBASE-T) verwendet den RJ45, und die
Verkabelungsnormen schreiben beim Steckverbinder der Kategorie 8.1 das RJ45-Steckgesicht
vor. Damit sind Geräte und Installationen rückwärtskompatibel zu den Milliarden vorhandener
RJ45-Anschlüsse.
Remote Powering für Endgeräte
Schon zu Zeiten der klassischen, analogen Festnetztelefonie wurden Endgeräte über dieselbe
Leitung mit Strom versorgt, über die sie auch die Sprachsignale empfingen. Ähnliches geschieht
bei Power over Ethernet (PoE) und der neueren Variante Power over Ethernet Plus (PoE+): Das
Endgerät wird über die Datenleitung mit Spannung versorgt, was zahlreiche Vorteile bietet:
• Es wird keine separate Elektroleitung benötigt
• Es wird keine 230 V-Steckdose für das Endgerät benötigt
• Durch die geringe Gleichspannung von weniger als 60 V DC wird kein Elektriker für die
Verkabelungs- und Anschlussarbeiten benötigt
• Werden die einspeisenden Geräte an eine USV-Anlage angeschlossen, bleiben alle von
ihnen versorgten Endgeräte auch bei Stromausfall in Betrieb.
Mit PoE+ können Endgeräte gemäß Norm IEEE 802.3at mit bis zu 25,5 W versorgt werden.
Damit kann man zwar (noch) keine Laptops oder Drucker betreiben, sehr wohl aber WLAN
Access Points, IP-Kameras, Lesegeräte der Zugangskontrolle und der Zeiterfassung oder LCDDisplays der Gebäudeautomation. Sogar LED-Beleuchtungssysteme, die in Büros immer
beliebter werden, lassen sich mit PoE+ betreiben. Power over Ethernet mit höheren Leistungen,
etwa 60 W oder 100 W, werden zurzeit diskutiert.
Mit PoE+ lassen sich moderne LED-Beleuchtungssysteme mit Strom versorgen. Bilder: MICROSENS GmbH & Co.
KG, Hamm
Power over
Ethernet
PoE
PoE+
4PPoE
Norm
Erscheinungsjahr
IEEE 802.3af
IEEE 802.3at
IEEE 802.3bt
2003
2009
vorauss. 2018
Leistung am
Endgerät
12,95 W
25,5 W
vorauss. 49 W;
96 W in
Diskussion
Strom pro
Adernpaar
350 mA
600 mA
vorauss. 600 mA;
1.000 mA in
Diskussion
Power over Ethernet gemäß IEEE 802.3-Normen
Abreißfunken beschädigen die Kontakte
Bereits bei PoE+ fließen Ströme von bis zu 600 mA pro Adernpaar, und bei künftigen Varianten
werden bis zu 1.000 mA ernsthaft diskutiert. Sollte im laufenden Betrieb der Stecker abgezogen
werden, bevor das Endgerät vollständig ausgeschaltet wurde, entstehen so genannte
Abreißfunken. Bei PoE+ sind sie für den Anwender unschädlich, doch die feinen Kontakte einer
RJ45-Buchse werden dabei unweigerlich schwer beschädigt. Der Aufwand, eine Buchse in einem
Patchfeld oder einer Anschlussdose zu tauschen, ist meist zeitaufwendig, teuer und führt zu
unangenehmen Betriebsunterbrechungen. Die einschlägigen Normen schreiben daher vor,
Geräte immer erst auszuschalten, bevor sie ausgesteckt werden. In einer Welt, in der Endgeräte
fast immer von Nicht-IT-Fachleuten benutzt werden, ist dies so nicht einzuhalten.
Eine praxistaugliche Steckverbindertechnik muss daher so konzipiert sein, dass die RJ45Buchsen auch dann noch zuverlässig funktionieren, wenn Geräte versehentlich unter Last
ausgesteckt wurden. Bei solchen Buchsen treten die unvermeidbaren Beschädigungen der
Kontakte an einer Stelle auf, die für die Datenübertragung nicht verwendet wird.
Werden Geräte
ausgesteckt, während sie
noch über PoE+ mit
Strom versorgt werden,
entstehen unweigerlich
Abreißfunken, welche die
feinen Kontakte der
RJ45-Buchse
beschädigen.
Wird ein Stecker im laufenden PoE+-Betrieb abgezogen, entstehen Abreißfunken. Bei den praxisgerecht konstruierten
RJ45-Buchsen von Telegärtner treten die Funken in einem Bereich der Kontakte (rot) auf, der weit von dem entfernt ist,
der für die Datenübertragung genutzt wird (grün). Selbst nach mehrmaligem Ausstecken unter Last bietet die
Telegärtner-Buchse die volle Netzwerkperformance.
Sicherheit durch konstruktiv optimierte Buchsenkontakte
Bei konstruktiv optimierten Buchsenkontakten wird der obere, weiter innen liegende
Kontaktbereich für die Datenübertragung verwendet. Gleitet der Stecker aus der Buchse, wandert
die Stelle, an der sich Stecker- und Buchsenkontakt berühren, nach unten in Richtung
Buchsenöffnung. Bei optimierten Kontakten entstehen die Abreißfunken im unteren, äußeren
Bereich der Buchsenkontakte. Dadurch sind die durch Funken beschädigten Stellen so weit von
dem für die Datenübertragung genutzten Kontaktbereich entfernt, dass sie diesen nicht
beeinträchtigen. Selbst wenn der Stecker wiederholt unter Last abgezogen wird, bietet die
Buchse die volle Datenrate von 10 Gbit/s bei Kategorie 6A.
Neben PoE+ stellen leistungsfähige, moderne Netzwerke noch weitere Anforderungen an RJ45Steckverbindungen. Diese werden im zweiten Teil dieses Artikels beleuchtet.