Strukturierte Netzwerkverkabelung für IP-Kameras: Normen, PoE und Praxislösungen für Elektrofachbetriebe

Warum die Verkabelung über die Bildqualität entscheidet

Eine hohe Ausfallquote bei Kamerasystemen wird häufig zunächst der Hardware zugeschrieben. In der Praxis liegt die Fehlerursache jedoch überwiegend woanders: bei falsch gewählten Komponenten, inkompatiblen Kabel-Stecker-Kombinationen, überschrittenen Streckenlängen, Installationsfehlern bei der Anschlussbelegung oder einem fehlenden Potenzialausgleich. Hinzu kommt, dass Abnahmemessungen häufig gar nicht oder nur unvollständig durchgeführt werden – auch dann, wenn es sich „nur“ um einen Kameraanschluss handelt.

Diese Fehlerquellen lassen sich in aller Regel vermeiden, wenn die Installation von Anfang an nach den einschlägigen Normen für strukturierte Gebäudeverkabelung geplant und ausgeführt wird.

Die normative Basis: EN 50173 und ihre Teilnormen

Grundlage jeder strukturierten Verkabelung in Europa ist die EN 50173, die als zentrales Regelwerk der Infrastruktur-Netzwerktechnik gilt. Sie verweist auf eine Reihe von Teilnormen, die für die Praxis besonders relevant sind:

• DIN EN 60603-7 – Norm für die Steckverbinder der Datenverkabelung

• DIN EN 50288 – Norm für Installationskabel (Verlege- und Patchkabel)

• DIN EN 50174 – Installationsvorschriften: Verlegung, Handhabung, Planung und Beschriftung von Datenkabeln

• DIN EN 50346 – Vorgaben zur Durchführung der Abnahmemessung

• DIN EN 50310 – Erdungs- und Potenzialausgleichsmaßnahmen für geschirmte Systeme

Für Deutschland existiert zusätzlich eine nationale Umsetzung, die häufig als VDE 0800-173-1 bezeichnet wird. Da es sich bei der EN 50173 um eine europäische Norm handelt, wird sie grundsätzlich auch in anderen europäischen Ländern eins zu eins übernommen, ergänzt um jeweils eigene nationale Anhänge.

Sternstruktur, Permanent Link und Channel

Strukturierte Verkabelung wird grundsätzlich in einer Sternstruktur aufgebaut: vom Standortverteiler über den Gebäudeverteiler und den Etagenverteiler – optional über einen Sammelpunkt – bis zum informationstechnischen Anschluss. Die Norm unterscheidet dabei drei Bereiche:

• Primärbereich – zwischen Standortverteiler und Gebäudeverteiler

• Sekundärbereich – zwischen Gebäudeverteiler und Etagenverteiler

• Standortspezifischer Bereich – vom Etagenverteiler zum informationstechnischen Anschluss

Für sicherheitsrelevante Anwendungen wie Kamerasysteme empfiehlt sich zusätzlich die Einrichtung getrennter Sicherheitspfade, damit eine mechanische Beschädigung eines Kabelwegs nicht zum vollständigen Ausfall der Übertragungsstrecke führt. Beide Verlegewege sollten sich dabei an keiner Stelle berühren, da Beschädigungen meist mechanischer Natur sind und sich sonst auf beide Strecken gleichzeitig auswirken könnten.

Innerhalb der Teilstrecke wird zwischen zwei Linkarten unterschieden. Der Permanent Link umfasst die fest verlegte, installierte Basis und sollte nach planerischem Ansatz 90 Meter nicht überschreiten – wobei die reine Streckenlänge inzwischen kein Ausschlusskriterium mehr ist, solange die messtechnischen Werte stimmen. Der Channel (Channelink) schließt zusätzlich die Anschlussschnüre auf beiden Seiten mit ein, also vom Switch bis zur Kamera, und sollte insgesamt 100 Meter nicht überschreiten.

Wichtig ist dabei das Längenverhältnis zwischen Verlegekabel und Patchkabel: Die üblichen 90 Meter Verlegekabel plus 2 x 5 Meter Anschlussschnüre ergeben in Summe 100 Meter. Wird dieses Verhältnis verändert – etwa durch deutlich längere Patchkabel bei kürzerem Verlegekabel – kann der Link trotz identischer Gesamtlänge messtechnisch scheitern, da sich der Leiterquerschnitt in Verlege- und Patchkabeln unterscheidet.

Kategorie, Klasse und Übertragungsgeschwindigkeit

Kamerasysteme benötigen je nach Modell unterschiedliche Bandbreiten – meist Gigabit Ethernet, zunehmend aber auch bis zu 10 Gigabit Ethernet für hochauflösende Bildraten. Für solche Anforderungen kommen in der Regel Komponenten der Kategorie 6A zum Einsatz, mit denen sich ein Link der Klasse EA und damit Geschwindigkeiten bis 10 Gigabit Ethernet realisieren lässt. In der Praxis werden dabei häufig Datenkabel der Kategorie 7 oder 7A verlegt, deren Übertragungsleistung höher ist als die der angeschlossenen Kategorie 6A Komponenten.

Ein verbreiteter Irrtum betrifft Kabel der Kategorie 8 beziehungsweise 8.1. Diese sind für maximal 30 Meter Strecken optimiert und ausschließlich für den Einsatz im Rechenzentrum vorgesehen. Wird ein solches Kabel über diese Distanz hinaus in der Gebäudeinfrastruktur eingesetzt, können sich die Übertragungswerte sogar verschlechtern statt verbessern.

Wichtig für die Praxis: Die Kategorie beschreibt die Anforderung an ein einzelnes Produkt (Kabel, Dose, Patchfeld), während die Klasse die Leistungsfähigkeit der gesamten gemessenen Übertragungsstrecke angibt. Auf dem Messgerät wird deshalb stets nach Klassen (Buchstaben) gemessen, nicht nach Kategorien (Zahlen).

Power over Ethernet: Standards und thermische Aspekte

Neben der Datenübertragung übernimmt die Netzwerkverkabelung bei Kamerasystemen zunehmend auch die Stromversorgung der Endgeräte über Power over Ethernet (PoE), teils auch als „Remote Powering“ bezeichnet. Relevante Standards sind IEEE 802.3af, 802.3at und 802.3bt, die in verschiedene Leistungsklassen unterteilt sind und Leistungen bis zu 90 Watt über das Netzwerkkabel liefern können.

Diese Leistungsübertragung führt zu einer spürbaren Erwärmung des Kabels – ein Effekt, der insbesondere in gebündelten Kabeltrassen relevant wird. Für PoE-Anwendungen empfiehlt sich deshalb ein Installationskabel mit etwas dickerem Leiterquerschnitt, typischerweise AWG 22, um der Erwärmung im Kabelbündel entgegenzuwirken.

Erdung und Potenzialausgleich

Bei geschirmten Datenverkabelungssystemen ist eine sogenannte Funktionserdung erforderlich: Die Verkabelungsstrecke wird einseitig an den Potenzialausgleich angeschlossen, üblicherweise über die Erdungsschiene im Schaltschrank und die dort montierten Patchfelder. Optional kann bei vermaschter Gebäudeerdung an Modulen, Anschlussdosen und Systemkomponenten ein zusätzlicher Erdungspunkt gesetzt werden, sofern dies erforderlich ist.

Hierbei ist Vorsicht geboten: Zusätzliche Erdungspunkte können unter Umständen Erdschleifen erzeugen. Empfehlenswert ist es deshalb, die gesamte Erdungstechnik eines Gebäudes ganzheitlich zu betrachten, statt die Datentechnik isoliert zu behandeln. In der Praxis wurden bereits Fälle dokumentiert, in denen unzureichender Potenzialausgleich zu erheblichen Ausgleichsströmen über den Schirmgeflecht führte – bis hin zu sichtbar verbrannten Übergängen an den Patchfeldern.

Zur farblichen Kennzeichnung der Funktionserdung wird aktuell noch überwiegend Grün-Gelb verwendet. In den zuständigen Normungsgremien wird derzeit diskutiert, ob künftig stattdessen die neu eingeführte Farbe Rosa zum Einsatz kommen soll – eine endgültige Festlegung steht zum jetzigen Zeitpunkt noch aus.

Anschlussbelegung: Warum das Detail zählt

Die Norm sieht zwei Kodierverfahren für die Anschlussbelegung von Datenkabeln vor, die sogenannten Belegungen A und B, jeweils mit einer paarweisen Zuordnung von Ader und Pin sowie einer festen Farbcodierung. Als Merkregel gilt: Die ungeraden Pins (1, 3, 5, 7) sind stets mit der weißen Ader des jeweiligen Adernpaares belegt.

Welche Belegung – A oder B – zum Einsatz kommt, richtet sich in der Regel nach der Kennzeichnung auf dem Produkt oder einer Vorgabe des Kunden; entscheidend ist, dass konsequent 1:1 aufgelegt wird. Moderne Switches verfügen zwar über eine Auto-Sensing-Funktion, die eine vertauschte Zuordnung von Aderpaaren automatisch kompensieren kann – dennoch bleibt die korrekte 1:1-Verkabelung das Ziel.

Ebenso wichtig: Die Paarzuordnung innerhalb eines verdrillten Aderpaares muss eingehalten werden. Werden Adern unterschiedlicher Paare zusammengefasst, statt die vorgesehene Verdrillung beizubehalten, entstehen Nebensprechdämpfungsprobleme ( NEXT-Probleme), welche die Übertragungsqualität spürbar beeinträchtigen.

Abnahmemessung und Qualitätssicherung

Für die Abnahmemessung sieht die Norm einen mehrstufigen Qualitätsplan vor. Die einfachste Prüfstufe stellt lediglich sicher, dass alle Pins korrekt anliegen und kein Kurzschluss vorliegt – ohne Längenmessung und ohne dokumentiertes Prüfprotokoll. Für eine belastbare Dokumentation gegenüber dem Kunden sind zertifizierte Messgeräte erforderlich, wie sie unter anderem von Herstellern wie Fluke, Softing und Trend Networks angeboten werden.

Bestätigt das Messgerät Parameter wie Nebensprechdämpfung (NEXT) und Rückflussdämpfung, gilt die Verkabelung nach Norm als in Ordnung – die reine Streckenlänge ist inzwischen kein Ausschlusskriterium mehr. Bei Kamerasystemen empfiehlt es sich dennoch, zusätzlich ein Ethernet-Protokoll über die Strecke zu messen und dabei Bitfehlerraten zu ermitteln. Zeigt dieser Test bei schlechtem Kamerabild ein einwandfreies Ergebnis, liegt die Fehlerursache in der Regel nicht an der Verkabelung, sondern an der Kamera oder dem Switch.

• Zertifizierungsmessung nach EN 50346 – dokumentiert NEXT, Rückflussdämpfung und weitere Parameter

• Ethernet-Protokollmessung – ergänzende Prüfung bei Bildproblemen, ermittelt Bitfehlerraten unter realer Last

Kabel- und Steckerkompatibilität: AWG und Streckenlänge

Ein häufig unterschätzter Aspekt ist die Kompatibilität von Leiterquerschnitt und Anschlusskomponente. Übliche Verlegekabel liegen bei AWG 22 oder AWG 23, während Litzenleiterkabel (Patchkabel) typischerweise AWG 26 oder AWG 27 aufweisen. Grundsätzlich gilt: Je kleiner die AWG-Zahl, desto dicker der Kupferleiter und desto größer die überbrückbare Distanz.

Für den Heimbereich gibt es zudem AWG26-Verlegekabel, die jedoch nur bis rund 65 Meter reichen. Am anderen Ende des Spektrums stehen sogenannte Long-Reach-Kabel in AWG 22, mit denen sich – abseits der Normvorgaben – auch deutlich größere Distanzen realisieren lassen; in Testaufbauten wurden dabei sogar noch bei 250 Metern Streckenlänge funktionsfähige Bildübertragungen erzielt, allerdings ohne jede normative Absicherung.

Bei den Steckverbindern selbst muss der zulässige Leiterquerschnitt beachtet werden: An IDC-Schneidklemmtechnik in Kabelverbindern lässt sich in der Regel nur AWG-26-Litzenleiter anschließen, während AWG-27-Litze dafür zu dünn ist. Bei feldkonfektionierbaren Steckern hingegen kann teils auch AWG-27-Litze verarbeitet werden. Dieser Unterschied ist bei der Auswahl von Patchkabel und Anschlusskomponente entsprechend zu berücksichtigen.

Praxis: Platznot in Kameragehäusen lösen

Eine der größten praktischen Herausforderungen beim Kameraanschluss ist der begrenzte Bauraum im Anschlusssockel der Kamera selbst. In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass Standardstecker – auch solche mit nur wenigen Zentimetern Baulänge – schlicht nicht in den vorgesehenen Installationsraum passen. Dieses Platzproblem ist keineswegs auf ein einzelnes Kamerafabrikat beschränkt, sondern betrifft praktisch alle netzwerkfähigen Endgeräte mit kompaktem Gehäuse – von Zeiterfassungsterminals über Bildschirme bis zu WLAN-Access-Points.

Für die Praxis haben sich mehrere Lösungsansätze etabliert:

• Feldkonfektionierbare Stecker mit besonders kurzer Baulänge, die direkt auf das Verlegekabel montiert und in engen Sockeln eingesetzt werden können

• Abgewinkelte Steckvarianten, wenn der Anschlusspunkt seitlich oder ungünstig positioniert ist

• Kabelverbinder (Übergangskupplungen), die vom Verlegekabel auf eine flexible Anschlussleitung (Patchkabel) übergehen und so mehr Bewegungsspielraum im Gehäuse schaffen

• Randlose Patchkabelstecker für besonders schmale Gehäuseöffnungen, in die Standardstecker mit überstehenden Knickschutz nicht passen

Grundsätzlich empfiehlt sich beim Anschluss von Kamerasystemen der Einsatz einer Elektronikdose (Gerätedose mit ausreichender Tiefe), da nur so die notwendige Kabelreserve sauber untergebracht werden kann. Wichtig für die Praxis: Das herstellerseitig an der Kamera vormontierte Anschlusskabel sollte dabei grundsätzlich nicht gekürzt werden, da dies im Fehlerfall zu Diskussionen mit dem Kamerahersteller über die Gewährleistung führen kann. Die Anpassung erfolgt stattdessen ausschließlich im Bereich der Infrastruktur – also am informationstechnischen Anschluss beziehungsweise Sammelpunkt.

Glasfaserlösungen für lange Distanzen

Überschreitet die erforderliche Streckenlänge die kupferbasierten Grenzwerte deutlich – etwa ab 100 Metern –, kommt in der Regel eine Glasfaserstrecke (LWL) zum Einsatz. Ein Großteil der Fehler im Glasfaserbereich – laut Erfahrungswerten rund 90 Prozent – entsteht durch Verschmutzung der Steckgesichter. Vor jeder Montage sollten Steckverbinder deshalb mit geeigneten Reinigungswerkzeugen (Reinigungsstifte, Reinigungskassetten) gesäubert und idealerweise mit einem kleinen Steckerendflächen-Mikroskop kontrolliert werden.

Ein typischer Aufbau nutzt ein vorkonfektioniertes LWL-Kabel, das in einem Multifunktionsverteiler (MV) aufgenommen und über einen Medienkonverter (Transceiver) auf ein Kupfersignal umgesetzt wird. Über ein sogenanntes Mid-Span-Gerät kann dem umgesetzten Signal anschließend PoE-Leistung hinzugefügt werden, bevor die Verbindung zur Kamera geführt wird.

• Steckgesicht: heute überwiegend LC, teils SC

• Multimode-Fasern: OM4 oder OM5

• Singlemode-Fasern: OS2, mit Schlifftypen UPC (gerader Schliff) oder APC (schräger Schliff)

Für die Vorortmontage kommen entweder werkseitig konfektionierte Meterwaren oder feldkonfektionierbare Steckverbinder mit mechanischem Spleiß zum Einsatz. Bei Letzteren wird die vorbereitete Faser von hinten in den Stecker eingeführt und über ein spezielles Brechungsindexgel und Opto-Elast-Material im Steckerinneren positionsgenau mit der industriell vorgefertigten Faser im Stecker verbunden.

Kameras im Außenbereich: Schutzklassen richtig wählen

Bei Außeninstallationen muss die Schnittstelle zwischen ankommendem Kabel (häufig ein Erdkabel) und der Kamera beziehungsweise dem angeschlossenen Endgerät vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Eine Schutzart nach IP67 reicht für dauerhafte Außeninstallationen in der Regel nicht aus, da Aspekte wie Ozon- und UV-Beständigkeit, Temperaturschwankungen und Kondenswasserbildung im Innern des Gehäuses zusätzlich berücksichtigt werden müssen.

Für solche Anwendungen eignen sich speziell abgedichtete Verbindungsgehäuse mit Schutzart IP69K, bestehend aus Montagewinkel, zentralem Flansch mit austauschbaren Adapterplatten für Kupfer- oder Glasfasermodule sowie entsprechenden Dichtungen. Ein Praxisbeispiel eines Bahnsystems zeigt eine solche Lösung: Das ankommende Erdkabel wird im geschützten Gehäuse auf die interne Verkabelung umgesetzt, von der aus neben der Kamera auch weitere Systeme wie Sprechanlagen oder WLAN-Zugangspunkte versorgt werden.

Fazit

Ein zuverlässiger Kameraanschluss beginnt lange vor der eigentlichen Montage: bei der Wahl normkonformer Komponenten, einer sauberen Planung nach EN 50173 und den zugehörigen Teilnormen sowie einer sorgfältigen Abstimmung von Kabel, Steckverbinder und Streckenlänge. Wer zusätzlich die Besonderheiten von PoE, Erdung und Potenzialausgleich sowie die räumlichen Zwangspunkte an kompakten Kameragehäusen berücksichtigt, reduziert Ausfälle deutlich und schafft eine Infrastruktur, die auch künftigen Anforderungen an Bandbreite und Leistungsübertragung gewachsen ist. Eine dokumentierte Abnahmemessung – im Idealfall ergänzt um eine Ethernet-Protokollmessung – rundet die fachgerechte Installation ab und schafft im Fehlerfall eine belastbare Grundlage für die Fehlersuche.

Dieser Artikel basiert auf dem Webinar „Immer das richtige Bild | Kameras richtig vernetzen“ mit Metz Connect. Das vollständige Webinar steht zur weiteren Vertiefung hier zur Verfügung.