Einpaarige Übertragungskanäle für Datenraten von mindestens 1 GBit/s mit einer Reichweite von 100 m für IoT/IIoT in Industrie, Gebäudeautomatisierung und im Wohnbereich

Abstract

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist konsequenterweise die Erforschung bzw. Entwicklung einer Technologie für einpaarige Datenübertragung (“Single Pair Ethernet”, SPE), die eine Datenrate von 1 Gbit/s und 2,5 Gbit/s für eine Reichweite von mindestens 100 m ermöglicht und damit die Vernetzung “Intelligenter Objekte” zukunftssicher abdeckt. Der Standardisierung fällt dabei eine wesentliche Rolle zu: Normen und Standards sorgen für Interoperabilität von Produkten und sind Grundlage für eine barrierefreie Marktverbreitung. Mit dem Projekt „SPE_1GB_plus“ wurde ein bedeutender Beitrag zur technologischen Weiterentwicklung und Marktreife von Single Pair Ethernet in der Gebäudeverkabelung und Industrieumgebung geleistet. Die Projektpartner haben einen systematischen Entwicklungsprozess durchlaufen – von der Kabelsimulation über die Prototypenfertigung bis hin zu validierten Feldmessungen. Dabei wurden einpaarige Datenkabel mit exzellenten elektrischen Eigenschaften im Frequenzbereich bis 1,25 GHz entwickelt, die stabile Datenraten von 1 Gbit/s über 100 m ermöglichen. Darüber hinaus wurden im Projekt auch Untersuchungen zu höheren Übertragungs-raten durchgeführt. Die Konstruktion AWG18/1 erfüllte in Laboruntersuchungen die elektrischen Anforderungen für eine Datenrate von 2,5 Gbit/s – wenn auch nicht über die volle Reichweite von 100 Metern. Dies zeigt das Potenzial der entwickelten SPE-Kabel für zukünftige Hochgeschwindigkeitsanwendungen, insbesondere bei kürzeren Leitungslängen oder aktiven Systemkomponenten. Ein wesentliches Ergebnis stellt die erfolgreiche Integration von SPE in bestehende vierpaarige Verkabelungssysteme dar (Cable Sharing). Die technischen Untersuchungen zur EMV, Schirmung und Dämpfung sowie die systematischen Analysen zur thermischen Belastung im Rahmen der PoDL-Versorgung belegen die Praxistauglichkeit unter realen Bedingungen. Die entwickelten Kabeltypen (AWG22/1, AWG22/7, AWG26/7, AWG18/1) decken ein breites Anwendungsspektrum ab und stellen einen unmittelbaren technologischen Mehrwert für Planer, Installateure und Anwender dar. Die Ergebnisse des Projekts wurden bereits in nationale und internationale Normungsgremien eingebracht. Eine verstärkte Sichtbarkeit in Fachkreisen wurde u. a. durch das KERPEN DATACOM Planersymposium 2024 und der GHMT-Kompetenztagen 2024 erzielt. Die Wipano-Projektpartner positionieren sich damit als Technologietreiber im Bereich SPE und haben mit dem Projekt „SPE_1GB_plus“ die Grundlage für ein nachhaltiges Produktportfolio geschaffen, das technologisch führend, praxisorientiert und zukunftsfähig ist. Damit wurden die technologischen Grundlagen für eine SPE-Protokollerweiterung gelegt und diese Ergebnisse können als Basis für die Entwicklung eines Protokolls 1000BASE-T1L für Gigabit über 100 Meter Kanallänge dienen.