Power over Ethernet (PoE)
Mit Power over Ethernet können Endgeräte wie z.B. VoIP-Telefone, IP-Kameras oder WLAN-Access-Points ihre Versorgungspannung über das Netzwerkkabel beziehen. Die Ethernet-Geräte werden über ein Kabel und einen RJ45-Anschluß mit Daten und Energie versorgt. Die separate Installation einer Spannungsversorgungsleitung entfällt. Das spart Installationskosten und ermöglicht den Einsatz einer zentralen USV zur Erhöhung der Ausfallsicherheit.
Die Norm IEEE 802.3af
In dem aktuellen PoE-Standard (IEEE 802.3af) sind energiespeisende Geräte (PSE, Power Sourcing Equipment) und energieaufnehmende Geräte (PDs, Powered Devices) definiert. Die maximale Ausgangsleistung eines PSE-Gerätes ist auf 15,4 W bei 48 V (DC) je Anschluss festgelegt. Durch den Spannungsabfall auf der bis zu 100 m langen Verkabelungsstrecke (Installationskabel, Patchkabel, Anschlussdose und Panel) darf das Endgerät nur maximal 12,95 W Leistung aufnehmen. Daraus ergibt sich eine Stromaufnahme von 350 mA im Dauerbetrieb und bis zu 400 mA Einschaltstrom.
Energieeinspeisung
Die Ethernet-Geräte werden über vierpaarige Kabel und RJ45-Steckverbinder angeschlossen.
Bei 10 und 100 Mbit-Ethernet werden nur zwei Leiterpaare (1,2 und 3,6) für die Datenübertragung verwendet. Die 1 Gigabit- und 10 Gigabit-Anwendungen nutzen alle vier Leiterpaare für die Datenübertragung.
Es werden zwei Varianten für die Energieeinspeisung unterschieden:
- 1. Midspan-Technik
- 2. Endspan-Technik
Bei der Midspan-Technik werden die zwei ungenutzten Aderpaare (4,5 und 7,8) zur Energieversorgung verwendet. Die Midspan-PSEs stehen als Standalone-Geräte oder als eine Kombination aus Patchpanel mit integrierter Stromversorgung zur Verfügung. Die Energieeinspeisung erfolgt zwischen Switch und Verkabelung am Beginn des Permanent-Link. Die Midspan-Geräte können nur in 10/100Mbit-Umgebungen eingesetzt werden und eignen sich besonders für die Nachrüstung bestehender Netze, die mit Ethernet-Switchen ohne PoE-Funktion arbeiten.
Bei der Endspan-Technik ist die Energieversorgung direkt in den Ethernet-Switch integriert. Die Spannungsversorgung der Endgeräte erfolgt entweder über die Paare 1,2 und 3,6 oder über 4,5 und 7,8 (Inline-Power oder Phantom-Power). Diese PSEs können in 10 Base T, 100 Base TX oder 1000 Base T Netzen eingesetzt werden.
Pinbelegung und Polarität bei PoE
- Mode A MDI-X: mit (+) über Pin 3,6 und (-) über Pin 1,2
- Mode A MDI: mit (-) über Pin 3,6 und (+) über Pin 1,2
- Mode B: mit (-) über Pin 7,8 und (+) über Pin 4,5
Erkennung von PoE-Geräten
Um Ethernet-Geräte zu schützen, die nicht über eine PoE-Funktionalität verfügen, wird bei jeder Inbetriebnahme ein "Power-Sensing" durchgeführt. Das energiespeisende Gerät schaltet in Abständen von 2 Millisekunden eine Spannung von ca. 10 V auf die Leitung und erkennt dabei, ob und auf welchen Paaren ein Endgerät über einen 25 kOhm-Widerstand verfügt. Wenn die Prüfung erfolgreich ist, wird die Versorgungsspannung von 48 V angelegt.
Anforderungen an die Verkabelung
In der PoE-Norm werden mindestens Komponenten der Kategorie 5 gefordert. Auch wenn die Normanforderungen hier nicht sehr hoch sind, ist eine hohe Qualität der Produkte besonders wichtig. Die RJ45-Steckverbindungen lassen sich auch bei aufgeschalteter Stromversorgung trennen. Dabei entsteht ein Lichtbogen, der einen Abbrand auf den Kontakten zur Folge hat. Dadurch verringert sich die Lebensdauer der Steckverbindung. Der Einsatz von hochwertigen Markenprodukten bringt zusätzliche Funktionssicherheit und Investitionsschutz für zukünftige Anwendungen.
Ausblick
Die Normungsgremien arbeiten aktuell an einer Erweiterung der PoE-Norm. Der zukünftige Standard, PoE+, soll dann auch Geräte mit höherem Leistungsbedarf unterstützen. Geplant sind Leistungsklassen von 30 W und 60 W. Bisher ist PoE nur für Ethernet-Netze mit 10 und 100 Mbps definiert, zukünftig werden dann auch 1 Gigabit- und 10 Gigabit-Netze unterstützt.
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