Netzwerkinfrastruktur für ein zukunftsfähiges Videoüberwachungssystem

15.05.2020

Die strukturierte Netzwerkverkabelung bildet die Grundlage leistungsfähiger Netzwerke zur Übertragung von Daten. Neben den aktiven Komponenten sind die Eigenschaften der verschiedenen Kabeltypen und die Struktur der Verkabelung entscheidend für die Performance der Netzwerke.

Professionelle Netzwerke richten sich nach dem Prinzip der strukturierten Netzwerkverkabelung. Ziel der strukturierten Verkabelung ist es, eine zukunftssichere Grundlage für Netzwerke zu schaffen, die eine einfache Installation von Netzwerkkomponenten erlaubt und sich flexibel erweitern lässt. Sie bietet gegenüber unstrukturierten Verkabelungen den Vorteil, dass sie nicht an bestimmte Anwendungsszenarien gebunden ist und hohe Kosten bei Technikumstellungen oder -erweiterungen verhindert.

Das liest sich schon einmal richtig gut. Schließlich ist es das Ziel und das Bestreben eines jeden Planers, ein professionelles strukturiertes und zugleich zukunftssicheres Konzept zu erarbeiten und umsetzen zu lassen. Doch, um das zu erreichen, müssen folgende Fragestellungen beantwortet werden: Was muss dafür alles in der Netzwerkplanung für Videoüberwachung bedacht werden? Welche praktischen Probleme und Lösungen gibt es?

Zunächst muss der Begriff der strukturierten Netzwerkverkabelung näher erklärt werden. Wie der Name schon sagt, muss die Planung einer klaren Struktur folgen. Für die strukturierte Verkabelung gibt es von dem Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung (CENELEC) die Europäische Norm EN 50173. International ist die ähnliche Norm ISO/IEC 11801:2002 bedeutsam. Entsprechend muss die Verkabelung für das jeweilige Bauobjekt geplant werden.

Zusätzlich sind für die vorhandenen Kabelwege die maximal zulässigen Kabellängen und Qualitätsanforderungen der Netzwerkverkabelung zu beachten. Für die LWL-Verkabelung können dies mehrere hundert Meter bis viele Kilometer sein. Für die Kupferverkabelung ist nach ca. 90 Metern Schluss. Spätestens dann muss ein Switch erreicht werden, von diesem es weiter zur Kamera geht. Eine strukturierte Verkabelung kann problemlos mehrere hundert Kameras bedienen, ist aber auch für kleine Netzwerke einsetzbar.

Wurde im Projekt eine strukturierte Gebäudeverkabelung geplant, so müssen für jeden Teilabschnitt – Primär-, Sekundär- und Tertiärebene, vgl. auch den Beitrag ab S. 187 – die passenden Netzwerkkomponenten definiert werden. Dabei richtet sich das Netzwerk immer an den anzuschließenden Komponenten im Tertiärbereich aus. In diesem Fall sind es die Netzwerkkameras. Man muss also von außen nach innen planen, um sicherzustellen, dass die Anforderungen erfüllt werden können. Umgekehrt passiert es schnell, dass die zentralen Komponenten zu niedrig dimensioniert sind. Was wiederum negative Auswirkungen auf die Auswahl und Leistungsfähigkeit der anzuschließenden Kameras hat.

Stand der Technik und absolut zukunftssicher sind Videokameras mit einem Power-Over-Ethernet-Anschluss (PoE). Das bedeutet, die Kamera wird über nur ein Netzwerkkabel angeschlossen. Durch dieses Kabel fließen Strom und Bilddaten. Aus der Planung der Videokamera ergeben sich festgelegte Werte für den benötigten energetischen Leistungsbedarf und die zur Datenübertragung erforderliche Bandbreite. Um zukunftssicher zu planen, muss hier von einem Verbrauch von 60 Watt (entspricht einer 4K PTZ-Kamera) und einer Bandbreite von etwa 100 Mbit/s   gerechnet werden. Ebenfalls zu beachten sind die Scheinwerfer. Diese können heutzutage ebenfalls über PoE versorgt werden.

Aus den Leistungsanforderungen der Kameras und der Scheinwerfer ergeben sich die Anforderungen an das zu verlegende Netzwerkkabel und die benötigten Switche. Stand der Technik sind momentan CAT-7-Kabel. Diese sind für solche Anforderungen geeignet. Neben den elektrischen Eigenschaften für die Datenübertragung ist bei den Netzwerkkabeln der Aderquerschnitt ein wichtiger und zu berücksichtigender Punkt. Hier sollte der derzeit größte verfügbare Aderquerschnitt, AWG22 (AWG: American Wire Gauge), gewählt werden, um die Verluste für PoE möglichst gering zu halten. Inzwischen sind auch für PoE angepasste Datenanschlüsse verfügbar, die Störlichtbögen und Abrissfunken beim Entfernen des Netzwerkkabels vermeiden sollen. Diese sind grundsätzlich jedoch erst nach Abschaltung der PoE-Einspeisung zu ziehen.

Vorsicht ist bei der Wahl der Switche geboten.  Hier ist darauf zu achten, dass jeder Port gleichzeitig die erforderliche PoE-Leistung zur Verfügung stellen kann. Das Leistungsbudget der im PoE-Switch verbauten Netzteile muss ausreichen, um alle erforderlichen PoE-Ports gleichzeitig sowie auch den Switch selbst zu versorgen. Der elektrische Leistungsbedarf muss, abhängig vom Schutzbedarf der Videoüberwachungsanlage, durch eine Stromversorgung inkl. USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) und Netzersatzanlage zur Verfügung gestellt werden.

Ganz wichtig ist während der Bauphase, die einzelnen Schnittstellen klar zu definieren. Jedes Gewerk und jede auszuführende Firma muss vom Planer und Auftraggeber definiert bekommen, welche Anforderungen dieser an das jeweils andere Gewerk stellt, bis wohin seine Verantwortung geht und ab welchem Bauteil diese Verantwortung endet. Ist dies nicht geklärt, ist mit Lücken in der Werks- und Montageplanung, Ausführung sowie mit potenziellen Nachträgen und Zeitverzögerungen zu rechnen. Ohne diese konkreten Festlegungen kann es bei Funktionsproblemen nach der Fertigstellung zu gegenseitigen Schuldzuweisungen der Gewerke kommen.

Die Schnittstelle bzw. der Verantwortungsbereich der Netzwerkfirma sollte daher am Patchfeld bzw. der Anschlussdose oder dem Jack des Netzwerkkabels enden. Die Schnittstelle des Monteurs für die Kamera beginnt ab dem Kameragehäuse bzw. der Kamerahalterung und endet am Anschlussstecker des Netzwerkkabels. Bevor die Kamera an das Netzwerkkabel angeschlossen wird, ist darauf zu achten, dass die Leitungen durchgemessen worden sind. Der Netzwerkerrichter muss die Leitungen durchmessen, der Verantwortliche für das Netzwerk (IT-Abteilung, Bauherr, Netzwerkplaner, Videoinstallateur etc.) muss die IP-Adressen vergeben.

Diese Leistungen sind in der Abnahme zu überprüfen und per Protokoll zu dokumentieren. Erst wenn keine Mängel mehr vorhanden sind, darf der Kameramonteur die Videokamera an das Netzwerkkabel anschließen und dort befestigen.

Während der Werks- und Montageplanung ist es wichtig, dass der Bauherr bzw. der Planer darauf achtet, dass die verschiedenen Gewerke die Planstände kennen und ein gewisses Mitspracherecht haben. Dies empfehlen wir besonders, wenn es sich um denkmalgeschützte Bauelemente oder Fassadenelemente mit Gewährleistung handelt. Bevor das Loch für das Netzwerkkabel gebohrt wird, müssen sich alle Beteiligte einig sein.

Fazit und Handlungsempfehlungen

  • Anforderungen an eine strukturierte Verkabelung beachten.
  • Leistungsmerkmale der Videokameras und Beleuchtung definieren. Dabei gilt: Die Leistungsaufnahme (Strom) und Leistungsabgabe (Bandbreite) der Kameras und der Beleuchtung bestimmt die Anforderungen an die Netzwerkkabel und deren zentrale Komponenten – nicht umgekehrt.
  • Leistungsmerkmale der Netzwerkkomponenten definieren. Die Bandbreiten aller an den Switchen angebundenen Kameras werden gebündelt in den Backbone übertragen.
  • Strombedarf inkl. Notstrom (USV, NEA) für PoE-Switche und Backbone kalkulieren und einfordern.
  • Schnittstellen der einzelnen Gewerke klar definieren und Verantwortlichkeiten abtrennen.
  • Leistungen der Gewerke nacheinander durch Tests und Abnahmen bestätigen lassen.
  • Werks- und Montagepläne der ausführenden Firmen sind allen Gewerken zur Verfügung zu stellen. Jeder muss mit der Kameramontage vertraut und damit einverstanden sein. Aufgaben sind, wenn nötig, an die Gewerke zu verteilen.
  • Planer mit viel Know-how und langjähriger Projekterfahrung beauftragen.

: : : Fabian Hecker : : :




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