Smart Building Smart vernetzt: So wird das Gebäudenetzwerk fit für die Zukunft

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Distanzunterricht, Home Office und Videokonferenzen belasten die Netze mit immer größeren Datenmengen, zugleich kommt intelligente Gebäudetechnik zum Einsatz. Glasfaser-Lösungen ermöglichen hier ein schnelles und wirtschaftliches Netzwerk – sei es als Neuinstallation oder im Rahmen eines Retrofits.

Jährlich erscheinen neue Prognosen der großen Beratungshäuser, die das Fortschreiten der Digitalisierung anhand der erzeugten Datenmengen illustrieren. Die Größenordnungen, die heute und in wenigen Jahren anfallen, machen es erforderlich, neue Worte zu kreieren – derzeit ist dies die Zentillion, die die 10 zur 600sten Potenz erhebt.

Was dabei häufig vergessen wird: diese Daten entstehen nicht einfach in irgendeinem Rechenzentrum oder einer Cloud, sie werden erzeugt – vieles davon an Büroarbeitsplätzen, in Klassenräumen und Industrieanlagen. Immer größere Bandbreiten werden deshalb in Office-Gebäuden, Schulen und Fabrikhallen benötigt. Für die strukturierte Gebäudeverkabelung ist die Digitale Transformation eine extreme Herausforderung.

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Was das intelligente Büro(-gebäude) ausmacht

Wenn Lars Schulze seinen Meetingraum bucht, wird nicht einfach nur eine Reservierung in der Raumplanung hinterlegt. Das intelligente Haus sorgt rechtzeitig für die von Schulze präferierte Raumtemperatur, sorgt nach dem vorangegangenen Treffen für einen schnellen Luftaustausch, regelt wetterabhängig die Luftfeuchtigkeit und schaltet rechtzeitig die Beleuchtung an, so dass die Meeting-Teilnehmer trotz der heruntergelassenen Sonnenschutz-Jalousien nicht im Dunkeln stehen.

Auf dem Smart Screen an der Tür wird das Thema des Meetings und der verantwortliche Ansprechpartner angezeigt, und auch die Anfangszeit des Folgemeetings ist dort bereits vermerkt.

Zumindest in weiten Teilen wird ein solches Szenario heute schon realisiert. Beispielsweise auf dem Campus von Siemens Smart Infrastructure im schweizerischen Zug, der 2018 eröffnet wurde. Hier können nicht nur Meeting-Räume, sondern auch Arbeitsplätze gebucht werden.

Mittels der Workplace-App Comfy können schon von zu Hause aus Temperatur und Beleuchtung an jedem einzelnen Arbeitsplatz eingestellt werden. Denn der Arbeitsplatz 4.0 soll nicht nur höchste Funktionalität bieten, die Technik soll auch dazu beitragen, dass der Arbeitnehmer eine Umgebung vorfindet, in der er sich wohlfühlen kann.

Gebäudeverkabelung: Schnell und zuverlässig

Eine der wichtigsten Anforderungen an die Gebäudeverkabelung: Sie muss den schnell wachsenden Datenmengen genügen. Breitbandige Anwendungen wie Videokonferenzen erlebten angesichts der Reisebeschränkungen in der Corona-Pandemie einen Boom, und während der eine vom Home-Office aus sein Online-Meeting mit Kollegen und Geschäftspartnern abhält, sind in benachbarten Wohnungen mit Streaming-Diensten wie Netflix und Spotify weitere Bandbreiten-Fresser am Werk. Egal ob dienstliche Anwendung oder Freizeitvergnügen: Alle Nutzer wollen, dass ihre Anwendungen problemlos funktionieren, ohne Ruckler und Aussetzer.

Darüber hinaus sind im Smart Office oder Smart Building noch mehr Funktionen zu erfüllen: Zugangskontrolle, Brandschutz, Einbruchsüberwachung, Kontrolle und Steuerung von Installationen wie Aufzug, Rolltreppe oder automatischen Türen, Videoüberwachung und vieles mehr. Steuerungstechnik, Antriebe und Sensoren sind in einem intelligenten Gebäude eng miteinander verknüpft. Das wiederum stellt extreme Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.

Zudem müssen Büroflächen heute wesentlich flexibler genutzt werden können. Wenn Hierarchiestufen entfallen, zeitlich befristete Projektgruppen eingerichtet werden oder der Anteil der Home- und Mobile-Worker steigt, schlägt sich das auch in der Organisation der Büro-Arbeitsplätze nieder – und schnell stellt sich die Frage, ob die Gebäudeverkabelung dem gewachsen ist: Haben PCs, Drucker und lokale Router am geplanten Standort auch wirklich Netzzugang?

Smart Home: Anpassungsfähige Netztechnik

Dabei können nicht alle Eventualitäten von Anfang an bedacht werden. Umso mehr kommt es darauf an, dass die Netztechnik anpassungsfähig ist, und mit den technologischen Anforderungen mitwächst. Dass etwa das Verlegen zusätzlicher Leitungen nicht daran scheitert, dass der Etagenverteiler die Zahl der möglichen Anschlüsse oder der einsetzbaren Technologien beschränkt, bestehende Kabelkanäle schon voll belegt sind oder die zusätzliche Verkabelung hohe Kosten verursacht.

Ob Dienstleistungsunternehmen, Verwaltung, Schule oder Krankenhaus – ohne eine moderne Datenverarbeitung und eine digitale Haustechnik geht heute nichts mehr. Doch der grundlegenden Infrastruktur, der strukturierten Gebäudeverkabelung, wird häufig zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

„Das Erstaunen ist allerdings groß, wenn die Kabel nicht mehr funktionieren – sei es wegen der Überlastung der Links, sei es, weil sie einfach veraltet sind“, so Dr. Gerald Berg, Prozessverantwortlicher Sales & Marketing bei Rosenberger Optical Solutions & Infrastructure (Rosenberger OSI) in Augsburg.

Doch auch wer vorausschauend handeln will, steht vor schwierigen Entscheidungen: Neubau, Erweiterung oder Sanierung? Eine Neu-Installation wird sich in der Regel nur in Gebäuden realisieren lassen, die gerade nicht genutzt werden, beispielsweise bei größeren Umbauten. Dann dürfte sich dieses Konzept auch wirtschaftlich rechnen. Nicht selten sind dagegen Veränderungen im laufenden Betrieb nötig.

Dann bleibt nur, die bestehende Infrastruktur zu ergänzen oder in Teilen auszutauschen, um die Verkabelung den genannten Anforderungen – Bandbreite, Latenzen, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit – anzupassen. Dabei ist nicht nur der aktuelle Bedarf zugrunde zu legen, sondern der Planer muss auch die Entwicklung in den kommenden Jahren ins Auge fassen, denn die Digitalisierung wird ungebremst weiter voranschreiten. Sprich: Die benötigten Kapazitäten werden sich weiter stark erhöhen.

Neue Verkabelungskonzepte: Glasfaser löst viele Probleme

In der Vergangenheit wurde der Ausbau der Bandbreite oft einfach über Gigabit-Kupferkabel gelöst, die zusätzlich durch vorhandene Kabelschächte und Leerrohre gezogen wurden. Doch aufgrund der elektromagnetischen Eigenschaften von Kupferleitern stößt man hier schnell an Grenzen, denn liegen zu viele Kabel zu eng beieinander, kommt es zum Übersprechen, was Datenraten und Zuverlässigkeit im Netzwerk beeinträchtigt.

Für eine zukunftsorientierte Gebäudeverkabelung bietet sich nach Überzeugung von Rosenberger OSI daher der Einsatz von vorkonfektionierten Lichtwellenleitern (LWL) an, die solche Effekte nicht aufweisen. Sie bieten zudem extrem hohe Bandbreiten, die dem Ansteigen der Datenmengen in den kommenden Jahren gewachsen sind.

Denn bislang haben sich die meisten Wachstumsprognosen bestätigt, ein „Zuviel“ an Bandbreite gibt es in der Regel nicht. Wer aber später nachrüsten muss, hat dreimal so hohe Kosten zu tragen wie bei einer großzügigen Erstinstallation.

Zudem sind Verkabelungsstrukturen, die auf dieser Technologie aufbauen, in jeder Hinsicht adaptionsfähig. Innerhalb eines Gebäudes, in dem immer mehr Geräte angeschlossen werden müssen und das Prozessumfeld immer dynamischer wächst, steht damit eine optimale Versorgungsinfrastruktur zur Verfügung. So lässt sich zusammen mit der verbesserten Datenübertragung auch ein effizientes Gebäudeverkabelungsmanagement realisieren.

Ein effizientes Verkabelungskonzept ist essenziell

Ein Konzept, das schon im Sekundärbereich, also der Steigbereichsverkabelung, Glasfaserkabel einsetzt und dadurch tertiäre Kupferkabellängen auf ein Minimum reduziert, ist das PreCONNECT smartNET. Möglich wird dies durch den Einsatz von Office-Distributoren (OD), welche die zukunftssichere Glasfaser-Technik näher zum End User bringen. Deren LWL-Anbindung erfolgt in der Regel durch passive LWL Consolidation Points, die an die Gebäudeverteiler angeschlossen sind. Durch diese intelligente Architektur können 25 bis 75 Prozent der tertiären Kupferverkabelung und der Brandlast eingespart werden.

Neben der Materialeinsparung sind weitere Vorteile schnell ersichtlich. Während bei konventionellen Verkabelungslösungen die Kabelkanäle der sekundären Infrastruktur brechend voll sind, führt jeweils nur ein Glasfaserkabel von den LWL Consolidation Points zu den Office-Distributoren, die den Übergang zur tertiären Kupferverkabelung bilden.

Netzverkabelung: Was für minimierte Kupferstrecken spricht

Zudem bringen die minimierten Kupferstrecken einen weiteren Pluspunkt: Bei dem Einsatz von tertiären Kupferstrecken von unter 30 m ist das Verkabelungssystem 40G ready. Zugleich ist diese Netzwerklösung für Power-over-Ethernet-Anwendungen (PoE) optimiert, die immer mehr Einzug in die Arbeitswelt erhalten.

Überdies sind bei PreCONNECT smartNET durch den Einsatz von passiven LWL Consolidation Points die Realisierung von „Fiber To The Office“-(FTTO)-Strukturen und auch die Kombination von klassisch strukturierten Netzwerkverkabelungen und FFTO möglich.

Darüber hinaus bieten die LAN-Lösungen die Möglichkeit, die Bandbreite flexibel zu erweitern sowie Datenraten innerhalb eines Gebäudes abteilungs- oder prozessbezogen individuell zuzuteilen. So kann etwa eine Entwicklungsabteilung mit mehreren CAD-Arbeitsplätzen per Netzwerkkonfiguration eine höhere Kapazität erhalten als die Buchhaltung mit einfachen PC-Anwendungen.

Glasfaser- kontra Kupfernetze – ein Vergleich

Im Vergleich zur klassisch strukturierten Verkabelung erweist sich die Lösung auch bei der Umgestaltung der Büroflächen als besonders flexibel. Denn die Erweiterung und Umstrukturierung der Gebäudeverkabelung kann weitestgehend störungsfrei im laufenden Geschäftsbetrieb erfolgen – von der Umgestaltung nicht betroffene Arbeitsplätze müssen also nicht für Netzwerkarbeiten stillgelegt werden.

Neben den angeführten Vorteilen für den Gebäudeeigentümer oder -mieter sind für viele Installateure bei der Entscheidung für ein Verkabelungskonzept jedoch zudem andere Faktoren wichtig. Komplexität der Technologien, Zeitaufwand und Kosten spielen hier eine Rolle.

Auch hier kann das neue Konzept seine Stärken ausspielen. Durch die Reduzierung der tertiären Kupferstrecken und die Verwendung von vorkonfektionierten Kabeln können bei der Endinstallation 50 Prozent und bei der Durchführung von Abschlussmessungen 50 bis 80 Prozent der Zeit eingespart werden.

Die Kabel werden in der benötigten Länge geliefert. Dadurch ist es nicht notwendig, die Kabel auf der Baustelle zuzuschneiden. Sie können einfach verlegt und angeschlossen werden. Ein weiterer Mehrwert: Es entfällt der „Kabelmüll“. Ein Argument, das unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit immer wichtiger wird.

Gebäudeverkabelung: Das sind die neuen Anforderungen

Die Anforderungen an die Gebäudeverkabelung haben sich extrem gewandelt. Einfachere Administration und höherer Automatisierungsgrad im Gebäudemanagement benötigen sichere, zuverlässige Verbindungen innerhalb des Gebäudes sowie nach außen ins Internet.

In Sachen Bandbreite gilt es, mit der fortschreitenden Digitalisierung auch in den kommenden Jahren Schritt zu halten. Störungen oder gar ein Komplettausfall des Netzes sind dagegen immer weniger tolerierbar. Ebenfalls verschärft haben sich die Ansprüche in Sachen Flexibilität des Verkabelungskonzepts sowie die Zukunftssicherheit. Denn Innenraumkonzepte werden häufiger geändert, also Arbeitsplätze öfter umpositioniert.

Glasfaser statt Kupferkabel kann viele der genannten Probleme lösen. Dabei stellt der Einstieg in die LWL-Technologie heute keine Hürde mehr dar. Das Verkabelungssystem PreCONNECT smartNET ist darauf ausgelegt, dass sowohl Konzeption wie Installation und Betrieb nicht komplexer, sondern einfacher werden.

Geringerer Materialaufwand beim Kupfer und kürzere Implementierungszeiten zahlen auf die Effizienz beim Retrofit oder der Neugestaltung der Gebäudeverkabelung ein. Auch setzt eine flexible Anschlusstechnik einen weiteren Pluspunkt hinsichtlich der Zukunftssicherheit.

* Harry Jacob ist freier Journalist aus Augsburg.

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