Power over Ethernet Adapter

Die Erfindung betrifft einen Adapter, an dem eingangsseitkj ein Kabel und an dem ausgangsseitig zumindest ein weiteres Kabel angeschlossen ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, Geräte untereinander zu vernetzen und über Kabel den Datenaustausch zwischen den Geräten sowie die Stromversorgung über das Kabel zu realisieren.

Hierzu sind zwei verschiedene Übertragungsstandards bekannt.

Zum einen ist es bekannt, über ein Hybridkabel (Hybridleitung) Daten, insbesondere nach einem Ethernet-Standard, zu übertragen und gleichzeitig die Geräte untereinander mit Strom zu versorgen, wobei die Stromversorgung an den Energiebedarf der Geräte angepasst ist. Hierzu ist beispielsweise ein Standard im Rahmen solcher Hybridkabel bekannt, bei denen als Stromversorgung eine Spannung von 24 V und ein maximaler Strom von 6 A zur Anwendung kommt.

Zum anderen ist es bekannt, über ein Ethernet-Kabel die Geräte ebenfalls mit Strom zu versorgen und Daten zwischen den Geräten auszutauschen (sogenanntes Power over Ethernet, PoE). Aktuell existierende Ethernet-Geräte (wie zum Beispiel IP-Kameras) können teilweise über Power over Ethernet (PoE) gespeist werden. Dies vereinfacht die Installation und den Betrieb solcher Geräte, da kein separates Kabel für die Stromzuführung erforderlich ist.

Die höhere Stromstärke der Geräte stellt die Datenverkabelung allerdings vor neue Herausforderungen. Bei gesteigertem Stromfluß wird durch den Widerstand mehr Wärme erzeugt. Wärmere Kabel dämpfen die Datenübertragung stärker. Das führt dazu, dass nicht mehr ausreichend Signalstärke zu dem angeschlossenen Gerät gelangt und die Datenübertragung unmöglich wird. Bei der Planung von neuen PoE- taugllchen LAN-Verkabe!ungen muss dieser Effekt daher berücksichtigt werden. Die maximale Übertragungslänge muss deshalb in nachteiliger Weise den Temperaturbedingungen angepasst und verkürzt werden.

Daneben existiert die Möglichkeit, über Hybridkabel in Kombination mit einer entsprechenden Steckverbindung (zum Beispiel M12-Y Codiert) Geräte (wie zum Beispiel Input Output-Module für die Automatisierung) mit Daten und Strom zu versorgen. Diese Verfahren stellen üblicherweise eine höhere Leistung zur Verfügung, als dies bei PoE der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von der Hybridleitung bereitgestellte Leistung gängigen PoE-Systemen zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das eingangsseitige Kabel ein Hybridkabel und das zumindest eine ausgangsseitige Kabel ein Ethernetkabel ist, wobei der Adapter Mittel zum Umsetzen des Übertragungsstandards des Hybridkabeis in den Übertragungsstandard des zumindest einen Ethernetkabels aufweist. Nach der Erfindung ist es mit einem zwischengeschalteten Adapter möglich, diejenigen Gerate, die nach einem vorgegebenen Übertragungsstandard Daten untereinander austauschen und auch mit Energie versorgt werden, nicht nur weiterhin für den Datenaustausch einsetzen zu können, sondern auch eine größere Anzahl solcher Geräte einsetzen zu können, die in dieser Anzahl nach dem weiteren Übertragungsstandard (wie beispielsweise Power over Ethernet) nicht eingesetzt werden könnten, da der Energiebedarf nach diesem weiteren Übertragungsstandard nicht gedeckt werden könnte.

Der Adapter (auch als Konverter zu bezeichnen) kann dabei in einer automatisierungstypischen ünientopologie angeordnet sein und unterstützt somit, ausgehend von einer Stromversorgung, das Betreiben einer größeren Anzahl an PoE- Endgeräten, als dies bei einer reinen Verwendung von PoE möglich wäre.

Mittels des Adapters ist es möglich, die Daten beim Austausch zwischen zwei Geräten in dem gleichen Übertragungsstandard zu übertragen (durch zu schleifen) oder auch einen Wechsel von einem ersten zu einem weiteren Übertragungsstandard zu ermöglichen. Hierzu weist der Adapter nach der Erfindung entsprechende Mittel auf, die dazu geeignet und bestimmt sind, die eingangsseitigen Daten, die der Adapter empfängt, unverändert ausgangsseitig dem angeschlossenen Gerät zur Verfügung zu stellen. Alternativ oder ergänzend dazu sind diese Mittel dazu geeignet und bestimmt, die eingangsseitigen Daten eines vorgegebenen Übertragungsstandards in einen weiteren vorgegebenen Übertragungsstandard umzusetzen und ausgangsseitig bereitzustellen, damit das angeschlossene Gerät, das nach diesem weiteren vorgegebenen Übertragungsstandard arbeitet, diese Daten empfängt und weiterverarbeiten kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hybrid kabel eingangsseitig über eine Steckverbindung an dem Adapter angeschlossen ist. Hierzu weist das Hybridkabel endseitig einen Steckverbinder auf, der in einen korrespondierenden Gegensteckverbinder des Adapters eingesteckt werden kann. Dadurch ist ein schneller und unkomplizierter Anschluss des Adapters an dem Hybridkabel möglich. Außerdem lassen sich im Fehlerfall defekte Hybridkabel bzw. ein defekter Adapter unkompliziert austauschen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Internetkabel ausgangsseitig über eine Steckverbindung an dem Adapter angeschlossen ist. Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ausgangsseitig ein weiteres Hybridkabel an dem Adapter angeschlossen ist. Auch dieses ausgangsseitige Hybridkabel kann über eine Steckverbindung an dem Adapter angeschlossen sein.

Ein erfindungsgemäßer Adapter ist in zwei verschiedenen Varianten in den Figuren 1 und 2 dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

Figur 1 zeigt, soweit im Einzelnen dargestellt, in an sich bekannter Weise ein Hybridkabel 1 , welches elektrische Leiter aufweist, mit denen zum Einen Energie für eine Stromversorgung und zum Anderen Daten nach einem ersten Übertragungsstandard übertragen werden. Außerdem ist ein Ethernetkabel 2 vorhanden, mit dem ebenfalls eine Stromversorgung und eine Datenübertragung nach einem zweiten Übertragungsstandard erfolgt. Der erste Übertragungsstandard ist vollkommen oder teilweise unterschiedlich zu dem zweiten Übertragungsstandard. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wird mittels des Hybridkabels 1 als ersten Übertragungsstandard eine Stromversorgung von zweimal 24 V und 6 A realisiert. Die Datenübertragung erfolgt nach einem Ethernet-Standard. Das Ethernetkabel 2 überträgt Daten und Energie zum Beispiel nach dem ΙΕΕΕ-Standard 802.3af-2003. Hierbei liegt die maximale Versorgungsspannung bei 48 V, wobei die maximale Stromaufnahme der Endgeräte 350 mA betragen darf (kurzzeitig sind beim Einschalten 400 mA erlaubt). Der Standard 802.3af unterteilt die beteiligten Geräte in Energieversorger (Power Sourcing Equipment, PSE) und -Verbraucher (Powered Devices, PD). Die maximale Leistungsabgabe beträgt 15,4 Watt. Der Standard geht davon aus, dass nach Lertungsverlusten nur noch 12,95 Watt nutzbare Leistung aufgenommen werden dürfen, um die maximale Leistungsabgabe nicht zu überschreiten. Um mehrere Geräte beispielsweise nach dem ΙΕΕΕ-Standard 802.3af-2003 betreiben zu können, ist nach der Erfindung ein Adapter 3 vorgesehen, dem hierfür über das Hybridkabel 1 die notwendige Energiemenge zugeführt wird, die dann den Geräten zur Verfügung gesteilt wird, die über das Internetkabel an dem Adapter 3 angeschlossen sind. Hierzu weist der Adapter 3 intern entsprechende Mittel auf, um zumindest die Energieversorgung von dem zugeführten ersten Übertragungsstandard in einen weiteren Übertragungsstandard umzusetzen, der dem Übertragungsstandard entspricht, mit dem die Geräte, die über das Ethernetkabel 2 an dem Adapter 3 angeschlossen sind, arbeiten. Der erste Übertragungsstandard für die Daten, die dem Adapter 3 über das Hybridkabei 1 zugeführt werden, kann der gleiche sein, wie er auch über das Internetkabel 2 den angeschlossenen Geräten zur Verfügung gestellt wird. In diesem Fall reicht es aus, dass in dem Adapter 3 die Datenleitungen des Hybridkabels 1 zu dem Ethernetkabel 2 ohne Umsetzung durchgeschleift werden. Alternativ ist es möglich, dass in dem Adapter 3 Mittel zur Umsetzung des Daten- Übertragungsstandard am Eingang des Adapter 3 in einen Daten- Übertragungsstandard am Ausgang des Adapter 3 vorgesehen sind.

Es kann mit dem Adapter 3 der Vorteil der PoE-Technologie beibehalten werden, dass ein Stromversorgungskabel eingespart werden kann und so auch an schwer zugänglichen Stellen oder in Bereichen, in denen viele Kabel stören würden, Ethernet- angebundene Geräte installieren werden können. Die Stromversorgung zum Gerät muss nicht separat mit einem Stromkabel und Netzgerät zugeführt oder mit einer Batterie gelöst werden. Das Gerät bezieht die Energie stattdessen über das Datennetz. Dazu muss an zentraler Stelle im Netzwerkverteiler neben den Datensignalen zusätzlich Strom in die Datenleitung eingespeist werden. Während es einerseits denkbar ist, dass die beiden Kabel 1 , 2 fest mit dem Adapter 3 verbunden sind (d. h., in diesen hinein bzw. aus diesem herausgeführt werden und somit unlösbar mit dem Adapter 3 verbunden sind) ist nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 am Eingang des Adapters 3 eine Steckverbindung 5 zum Anschluss des Hybridkabels 1 und am Ausgang des Adapter 3 eine Steckverbindung 6 zum Anschluss des Internetkabels 2 vorgesehen.

Der Adapter 3 (Konverter) bildet somit den Endpunkt einer Hybrid-Verkabelung. Aus der durch das Hybridkabel 1 bereitgestellten Versorgung mit Strom und Daten (insbesondere Ethernet) erzeugt der Adapter 3 ein gültiges PoE, das von den angeschlossenen Endgeräten weiterverarbeitet werden kann. Die Vorteile sind hier die Heranführung hoher Leistung mit wenigen Verlusten dicht an den angeschlossenen PoE-Verbraucher und die Nutzung einer Hybrid-Infrastruktur. Dabei ist es wichtig, dass der Adapter 3 eine Energiebereitsteliung, insbesondere einen 24V-fähigen PoE Injector, aufweisen muss.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 beruht auf dem gleichen Prinzip, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Alierdings weist dieser Adapter 3 zusätzlich einen weiteren Ausgang auf, an dem ein weiteres Hybrid ka bei 4 angeschlossen werden kann. Auch in diesem Fall kann das weitere Hybridkabel 4 fest mit dem Adapter 3 verbunden sein oder lösbar über eine Steckverbindung 7 an dem Adapter 3 angeschlossen werden.

Der Adapter 3, der als T-Adapter ausgebildet ist, kann somit in dieser Ausgestaltung in eine Hybrid-Linienstruktur eingebunden werden. Dazu besitzt er eine Hybrid- Steckverbindung 5 (insbesondere einen Stecker) als Eingang und eine Hybrid- Steckverbindung 7 (insbesondere eine Buchse) als Ausgang bzw. Weiterleitung.

Die Vorteile sind hier, neben denen des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 1, eine Einbindung In eine vorhandene Hybrid-Linienstruktur, auch im Verbund mit I/O Feldgeräten, und der Anbindungen von mehreren PoE Geräten in Reihe, in diesem Fall muss der Adapter 3 noch zusätzlich über einen 3 Port (MAC) Switch verfügen. Um eine problemlose Integration in die Feldebene zu gewährleisten, sollte dieser Switch IRT-fähig sein. In den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt, aber bei voller Funktion des gesamten Systems vorhanden sind Geräte, die an den Enden der Kabel 1 , 2 (und gegebenenfalls 4) an den Steckverbindungen 5, 6 (und gegebenenfalls 7) abgewandten Enden angeschlossen sind.

Die Einspeisung der Leistung für die zu versorgenden Geräte (PD) kann dabei durch sogenannte Endspan-Devices (zum Beispiel Switches) oder Midspan-Devices (Einheiten zwischen Switch und Endgerät) erfolgen.

Bezugszeichenliste

1. Hybridkabe!

2. Ethernetkabe!

3. Adapter

4. Hybridkabel

5. Steckverbindung

6. Steckverbindung

7. Steckverbindung