Um wettbewerbsfähig zu bleiben und rasche Innovationen zu fördern, müssen Organisationen schnell handeln. Doch die traditionelle Stromversorgung macht die Modernisierung von Gebäuden langsam und kostspielig.
Traditionelle Stromversorgungsmethoden waren nie dafür ausgelegt, mit dem ständigen Wandel und Wachstum in den heutigen vernetzten Umgebungen Schritt zu halten.’ Stattdessen wurden sie für feste Endpunkte und statische Verkabelung konzipiert, die für intelligente Gebäude, die Hunderte oder Tausende von vernetzten Geräten unterstützen, nicht funktionieren.’
Aufgrund dieser Lücke sind für jedes neue Gerät, das in einem Hotel, in der Produktionshalle oder an einem Arbeitsplatz eingesetzt wird, oft Umwege erforderlich, um es mit dem Netzwerk—und einer Stromquelle verbunden zu halten. Diese manuellen Korrekturen kosten wertvolle Zeit und Geld und sind nicht skalierbar, wenn die Anzahl der Geräte zunimmt.’
Das Hinzufügen, Verwalten und Skalieren von Leistung muss so einfach sein wie eine simple Konfigurationsänderung in einem IT-Netzwerk.
Um dies zu ermöglichen, ist’es an der Zeit, einen netzwerkinspirierten Ansatz für die Stromverteilung durch Anwendung einer Sterntopologie zu verfolgen.
Was ist eine Sterntopologie?
Seit Jahrzehnten sorgt das Sterntopologiemodell für robuste und überschaubare Datennetzwerke. Es handelt sich um eine Architektur, mit der IT-Fachleute bestens vertraut sind.’
In einer Sterntopologie sind alle Geräte und Daten mit einem einzigen zentralen Netzwerk-Hub verbunden (wodurch eine Stern- oder Hub-and-Spoke-Konfiguration entsteht). “”
Eine Netzwerkkonfiguration in Sterntopologie besteht aus drei Schichten, von denen jede eine spezifische Funktion hat.
1. Kernschicht (zentrales Netzwerk-Backbone)
Diese Schicht dient als zentraler Netzwerkkern bzw. Knotenpunkt. “” Es ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung zwischen Geräten in der Verteilungsschicht.
2. Verteilungsschicht (Verkehrsaggregation und Richtliniensteuerung)
Diese Schicht leitet den Datenverkehr von der darunter liegenden Zugriffsschicht (Geräte und Endpunkte) zur darüber liegenden Kernschicht (dem Hub) weiter. Jeder Zweig (jede Speiche) ist wieder mit dem Kern verbunden.
3. Zugriffsschicht (Endpunktkonnektivität)
Diese Schicht verbindet Endgeräte (Computer, Drucker, Kameras, Zugangspunkte usw.) über Switches und Kabel mit dem Netzwerk.
Welche Vorteile bietet die Sterntopologie in der IT?
Eine sternförmige Netzwerktopologie bildet aus mehreren Gründen das Rückgrat der modernen IT.
- Einfachere Arbeit mit dem MAC: Das Hinzufügen, Ändern oder Entfernen von Geräten ist einfach, da die Techniker’nicht das gesamte System neu konfigurieren müssen.
- Bessere Fehlersuche: Einzelne Geräte und Verbindungen können getestet oder ausgetauscht werden, ohne die anderen zu beeinträchtigen.
- Verbesserte Verfügbarkeit: Die Notstromversorgung an einem zentralen Ort ermöglicht eine einfache Wartung und gewährleistet Zuverlässigkeit.
- Optimiertes Management: Datenverkehr und Leistung können von einem einzigen Remote-Punkt aus überwacht werden, wodurch Anomalien und Fehler schneller und einfacher erkannt werden können.
Dieselbe Topologie kann dazu beitragen, die Stromversorgung neu zu denken. Es bietet Facility-Teams die Einfachheit, Flexibilität und Kontrolle, auf die IT-Teams beim Networking angewiesen sind. So wie ein zentraler Netzwerk-Hub den Datenverkehr steuert, kann ein zentraler Strom-Hub die Stromverteilung steuern.
Eine Sterntopologie zur Stromversorgung
Traditionell konzentriert sich die Informations- und Kommunikationstechnologie auf Daten und begrenzte Energie. Die Sterntopologie für die Stromversorgung kann dies ändern und bietet eine neue Möglichkeit, zentralisierte Energie für intelligentere und besser vernetzte Räume bereitzustellen und zu liefern.
Sterntopologie für die Stromversorgung
Anstatt kleine Energiemengen auf viele Endpunkte zu verteilen, bringt die Sterntopologie für die Stromversorgung echte elektrische Kapazitäten in die Netzwerkinfrastruktur selbst. Es liefert Energie in großem Umfang und nutzt dabei die gleichen Kabel, die bereits für die Netzwerkverkabelung vorhanden sind.
Die Energieinfrastruktur lässt sich in drei hierarchische Schichten gliedern: Kernnetz, Verteilungsnetz und Zugangsnetz.
1. Kernschicht (zentrale Stromquelle)
Die gesamte Energie stammt von hier im “Herzen” des Systems, innerhalb einer sicheren, klimatisierten Umgebung. Notstrombatterien, Generatoren und die zentrale Überwachung werden in der Kernschicht verwaltet. Diese Schicht unterstützt auch die Verteilungsschicht; die Leistung, die sie an diese Schicht weiterleitet, ist fehlergesteuerte Leistung (FMP).
2. Verteilungsschicht (Zwischenleistungsaggregation)
Hier wird eine flexible und skalierbare Stromversorgung ermöglicht; sie wird von der Kernschicht zu mehreren Zugangszonen aggregiert, die sich über verschiedene Teile eines Gebäudes oder Campus verteilen.’ FMP wird häufig auf der Verteilungsschicht eingesetzt, um erhebliche Leistungsmengen über lange Distanzen zu übertragen und Endpunkte auf der Zugriffsschicht zu unterstützen. Zur Unterstützung kürzerer Entfernungen kann FMP auf Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC) umgeschaltet werden, um spezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Für längere Distanzen kann es als FMP beibehalten werden.
3. Zugriffsschicht (Endpunktbereitstellung)
Hier stößt die Macht an ihre Grenzen. Einzelne Geräte sind an die Stromversorgung angeschlossen, egal ob’ s PoE, FMP oder Gleichstrom. Die elektrische Kapazität wird über Kabel an jeden Endpunkt geliefert, wodurch separate Steckdosen überflüssig werden.
Wichtigste Vorteile der Sterntopologie zur Unterstützung zentralisierter Stromversorgung
Die Sterntopologie unterstützt höhere Leistungsanforderungen und mehr Gerätetypen, die alle zentral verwaltet werden. Da immer mehr Umgebungen höhere Leistung erfordern— zur Unterstützung von Wi-Fi 7-Zugangspunkten, zum Beispiel— Die Sterntopologie bietet die Kapazität und Flexibilität, um Folgendes zu liefern’ wird benötigt.
Wenn die Stromversorgung zentral an einem geschützten Ort gesteuert, überwacht und automatisiert wird, lassen sich kritische Systeme leichter unterstützen und kontrollieren. Mit zentralisierter Verwaltung,’ Es ist auch möglich, Energieeinsparungen zu automatisieren, indem Geräte in Bereichen ausgeschaltet werden, die nicht energieeffizient sind.’ t belegt, wodurch Energieverschwendung und Betriebskosten reduziert werden.
Einheitliche Verkabelungsinfrastruktur
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Sterntopologie für die Stromversorgung besteht darin, dass dieselbe Kabelinfrastruktur sowohl für die Datenübertragung als auch für die Übertragung immer höherer Leistungsniveaus auf allen Ebenen (Kern-, Verteilungs- und Zugangsebene) genutzt werden kann. Die gleiche Verkabelungsmethode wird im gesamten Netzwerk verwendet, um nicht nur Daten, sondern auch Strom zu liefern, wodurch die traditionelle Trennung zwischen Strom- und IT-Netzwerken aufgehoben wird.
Das Hinzufügen oder Verschieben von Geräten ist einfach und erfordert nur eine einzige Leitung zum zentralen Stromverteiler, wodurch die Erweiterung in vernetzten Bereichen schnell und kostengünstig möglich ist.
Keine Schalterbeschränkungen
Bei einer Sterntopologie ist die Leistung nicht mehr durch die interne Stromversorgung des Schalters begrenzt. Sie müssen keine Switches austauschen, nur um weitere Hochleistungsgeräte anzuschließen: Das Backbone-Netzwerk liefert bereits überall genügend Strom. Um diese Funktion nutzen zu können, müssen Sie lediglich sicherstellen, dass die richtigen Kabel und Anschlüsse verwendet werden.
Vereinfachte Fehlersuche
Da jeder Endpunkt über eine eigene Verbindung verfügt, ist die Fehlersuche unkompliziert. Probleme können isoliert und behoben werden, ohne den Rest des Systems zu beeinträchtigen. Ein Problem an einem einzelnen Punkt kann isoliert und behoben werden, um die Netzwerkeffizienz zu maximieren.
Unterstützung für jede Art von Stromversorgung
Abschließend sei noch erwähnt, dass die Sterntopologie, wie bereits erwähnt, jede Art von Energieversorgung unterstützt, einschließlich:
- Fehlergesteuerte Stromversorgung (FMP): FMP stellt eine neue Methode dar, um Tausende von Watt Leistung sicher über Kommunikationskabel zu übertragen. Fehler werden schnell erkannt und isoliert, um Geräte und Personen zu schützen. In einer Sterntopologie wird FMP vom Kern über die "Speichen" (IDFs und Kabel) zu vielen Endpunkten übertragen. Es kann die enorme Energiemenge abdecken, die zwischen Kern- und Verteilungsschicht benötigt wird.
- Wechsel- oder Gleichstrom: In einer Sterntopologie wird FMP in die native Leistungsanforderung des Geräts (entweder Wechselstrom oder Gleichstrom) umgewandelt. Es bietet eine einheitliche, effiziente und zentralisierte Stromquelle, die an viele Geräte verteilt werden kann.
- Power over Ethernet (PoE) Endgeräte mit PoE-Anschlüssen werden verwendet, um Geräte mit einer Leistungsaufnahme von unter 100 W anzuschließen, wie z. B. Zugangspunkte, VoIP-Telefone oder Sensoren. In einer Sterntopologie wird PoE über die „Speichen“ oder Äste übertragen.
Zusammenführung von Energie und Daten für intelligente Umgebungen
In der IT-Welt wurden Strom und Daten traditionell auf getrennten Wegen übertragen, in separaten Netzwerken betrieben und von separaten Teams gewartet. Die Anwendung einer Sterntopologie für die Stromversorgung ändert dies, indem sie Strom und Daten zusammenführt und es der Stromversorgung ermöglicht, in Bezug auf Reichweite und Skalierbarkeit zu den Daten aufzuschließen.
Fehlergesteuerte Stromversorgung, auch Klasse-4-Stromversorgung genannt, beseitigt das Plateau der Stromversorgung, das den Einsatz von Hochleistungssystemen bisher verhindert hat. Es eröffnet neue Möglichkeiten, zuverlässige Energie dorthin zu liefern, wo sie benötigt wird. Es gibt praktisch keine Grenzen – keine Stromversorgungsprobleme, über die man sich Sorgen machen müsste.
Das ist die Zukunft vernetzter Umgebungen: die Konvergenz von Daten und Energie, die alle auf einer einheitlichen Architektur verwaltet, überwacht und bereitgestellt werden.
Erfahren Sie mehr über fehlergesteuerte Stromversorgung.
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Über den Autor
Ron Tellas
Senior Solution Architect, Enterprise Solutions, Belden
Ron Tellas ist Fachexperte für HF-Design und elektromagnetische Ausbreitung. Er hat sich Belden im Jahr 2016 angeschlossen, um mitzuhelfen, den Zeitplan für Technologien und Anwendungen im Bereich intelligente Gebäude mitzugestalten. Dank dieser Erfahrungen kann er heute sehr effektiv Systeme, Geräte und Verbindungstechnik in Netzwerklösungen integrieren. Ron Tellas vertritt Belden in mehreren Standardisierungsorganisationen, Ausschüssen des National Electrical Code und als Vorstandsmitglied der FMP Alliance. Er hat einen Master- und Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik und einen Master-Abschluss in Betriebswirtschaftslehre erworben und hat 17 US-Patente angemeldet. Er ist stolzer Empfänger des 2024 Harry J. Pfister Award, einer Auszeichnung, die er für seine herausragenden und eindrucksvollen Beiträge zur Telekommunikationsbranche erhalten hat.