Teil 2 – Entmystifizierung von POE
Mythen und Missverständnisse
POE ist eine neu entwickelte Technologie, und viele Menschen werden durch die vielen widersprüchlichen oder veralteten Informationen, die zu diesem Thema verfügbar sind, davon abgehalten, sie einzusetzen. Hier sind die häufigsten Missverständnisse:
POE hat Kompatibilitätsprobleme. Dem ist nicht so. Es stimmt, dass in den frühen Tagen von POE viele selbstgebastelte und proprietäre Schemata verwendet wurden, um Strom über Netzwerkkabel zu bekommen. Mit der Verbreitung von POE hat sich jedoch der IEEE 802.3af-Standard durchgesetzt, was bedeutet, dass die Kompatibilität zwischen allen modernen POE-Geräten gewährleistet ist.
POE erfordert elektrische Kenntnisse. Auch hier gilt, dass frühe Ad-hoc-Implementierungen ein sorgfältiges Design erforderten, aber IEEE 802.3af POE ist so konzipiert, dass ein zuverlässiger Betrieb in jeder Konfiguration gewährleistet ist, die mit regulärem Ethernet möglich wäre. Alles, was der Benutzer tun muss, ist, das Netzwerk wie gewohnt zu verkabeln, und das Gerät kümmert sich um die Stromversorgung.
POE erfordert eine spezielle Verkabelung. Ganz und gar nicht, die gleiche Verkabelung – Cat 5e, Cat 6, usw. – und „RJ45“-Stecker werden sowohl für reguläre als auch für PoE-fähige lokale Netzwerke verwendet.
Strom wird in Geräte gezwungen. Dieser Irrglaube ist erstaunlich weit verbreitet, aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die von den Herstellern angegebenen Leistungswerte Obergrenzen sind und nicht feststehen. Wenn Sie eine 5-Watt-Kamera an einen 15-Watt-Injektor anschließen, gehen nicht irgendwo 10 Watt Leistung verloren; die Kamera wird einfach so viel Strom ziehen, wie sie benötigt.
PoE mit hoher Leistung
Der POE-Standard 802.3af ist in Ordnung für Netzwerkgeräte, die bis zu etwa 13 Watt an elektrischer Leistung benötigen, aber viele Geräte in den Märkten, die POE übernommen haben, benötigen genau das bisschen mehr. Es ist sicherlich möglich, dass Netzwerkkabel und Steckverbinder mehr Leistung verarbeiten können, aber POE-Systeme mit hoher Leistung waren bisher proprietär und nicht immer abwärtskompatibel mit regulärem 802.3af POE.
Aus diesem Grund wurde vom IEEE ein neuer Standard eingeführt, um die verfügbare Leistung zu erhöhen: 802.3at, oder POE Plus. POE Plus hat die folgenden Eigenschaften:
Erhöhte elektrische Leistung – POE Plus verdoppelt fast die Menge an elektrischer Leistung, die für betriebene Geräte zur Verfügung steht, auf 25,5 Watt.
Kompatibel mit 802.3af POE – POE Plus Switches und Injektoren erkennen 802.3af betriebene Geräte und aktivieren POE für sie wie gewohnt. POE Plus-betriebene Geräte können auch an 802.3af-POE-Switches oder -Injektoren angeschlossen werden und sollen den Stromverbrauch entsprechend einschränken.
Smart Power Budgeting – 802.3at bietet die Möglichkeit, dass Stromquellen und betriebene Geräte miteinander kommunizieren können, um einen Stromverbrauch auszuhandeln.
POE Plus bedeutet, dass nun ein kompletteres Spektrum an Netzwerkgeräten über POE mit Strom versorgt werden kann, einschließlich IP-Kameras mit Heizung/Gebläse und drahtlosen Mehrkanal-Zugangspunkten.
Beachten Sie, dass 802.3at neben dem 802.3af-Standard existiert; er ersetzt ihn nicht. 802.3af wird auf absehbare Zeit noch von der Mehrzahl der Power-over-Ethernet-Geräte verwendet werden.
Wie funktioniert POE?
Netzwerkkabel, wie Cat 5e und Cat 6, bestehen aus acht Adern, die als vier verdrillte Paare angeordnet sind. Bei 10- und 100BASE-T-Ethernet werden zwei dieser Paare zum Senden von Informationen verwendet, diese werden als Datenpaare bezeichnet. Die anderen beiden Paare sind ungenutzt und werden als Reservepaare bezeichnet (Gigabit-Ethernet verwendet alle vier Paare).
Da elektrische Ströme in einer Schleife fließen, sind zwei Leiter erforderlich, um Strom über ein Kabel zu liefern. POE behandelt jedes Paar als einen einzelnen Leiter und kann entweder die beiden Datenpaare oder die beiden Reservepaare zur Stromübertragung verwenden.
Power over Ethernet wird mit einer Spannung zwischen 44 und 57 Volt DC in das Kabel eingespeist, wobei typischerweise 48 Volt verwendet werden. Diese relativ hohe Spannung ermöglicht eine effiziente Stromübertragung entlang des Kabels, während sie immer noch niedrig genug ist, um als sicher zu gelten.
Diese Spannung ist für die Benutzer sicher, aber sie kann immer noch Geräte beschädigen, die nicht für den Empfang von POE ausgelegt sind. Bevor ein POE-Switch oder Midspan (bekannt als PSE, für Power Sourcing Equipment) eine angeschlossene IP-Kamera oder ein anderes Gerät (bekannt als PD, für Powered Device) mit Strom versorgen kann, muss er daher einen Signaturerkennungsprozess durchführen.
Die Signaturerkennung verwendet eine niedrigere Spannung, um eine charakteristische Signatur von IEEE-kompatiblen PDs (einen 25kOhm-Widerstand) zu erkennen. Sobald diese Signatur erkannt wurde, weiß der PSE, dass höhere Spannungen sicher angelegt werden können.
Die Klassifizierung folgt der Signaturerkennung und ist ein optionaler Prozess. Wenn ein PD eine Klassifizierungssignatur anzeigt, teilt er dem PSE mit, wie viel Leistung er für den Betrieb benötigt, und zwar in einer von drei Leistungsklassen. Dies bedeutet, dass PSEs mit einem begrenzten Gesamtleistungsbudget dieses effektiv zuweisen können. Die Leistungsklassen der POEs sind wie folgt:
| POE-Leistungsklasse | 1 | 2 | 3 | PSE-Leistung verfügbar | 4.0W | 7.0W | 15.4W |
| Max Geräteleistung | 3.84W | 6.49W | 12.95W |
Die Unterschiede zwischen der vom PSE gelieferten und der vom PD empfangenen Leistung berücksichtigen die Leistung, die als Wärme im Kabel verloren geht. Wenn ein PD keine Signatur anzeigt, ist es Klasse 0 und muss die maximalen 12,95 Watt zugewiesen bekommen.
POE-Plus-Geräte haben die Leistungsklasse 4. Wenn eine reguläre 802.3af-POE-Quelle diese Klasse erkennt, aktiviert sie einfach die Stromversorgung, als wäre es ein Gerät der Klasse 0. Ein 802.3at-PSE erkennt den PD jedoch nicht nur als POE Plus-Gerät, sondern wiederholt auch die Klassifizierungsstufe als Signal an den PD, der an eine Stromquelle mit voller POE Plus-Stromversorgung angeschlossen ist. (Theoretisch sollte der PD auch in der Lage sein, die zusätzliche Leistung anzufordern, indem er über die Netzwerkverbindung kommuniziert.) POE Plus-PSEs können bis zu 30 Watt liefern und die verfügbare Geräteleistung beträgt 25,5 Watt.
Der letzte Schritt nach der Erkennung und Klassifizierung eines neu angeschlossenen Geräts ist die Aktivierung der Stromversorgung: Die 48-V-Versorgung wird vom PSE an das Kabel angeschlossen, damit der PD arbeiten kann. Nach der Freigabe überwacht der PSE weiterhin, wie viel Strom er an den PD liefert, und unterbricht die Stromzufuhr zum Kabel, wenn zu viel oder zu wenig Strom gezogen wird. Dies schützt den PSE vor Überlastung und stellt sicher, dass POE vom Kabel getrennt wird, wenn der PD ausgesteckt wird.
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Für eine Einführung in POE und seine Anwendungen und Vorteile, lesen Sie den ersten Teil dieses Artikels: POE Explained, Part 1
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