In der modernen Netzwerkinfrastruktur hat die Power over Ethernet (PoE)-Technologie zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die PoE-Technologie ermöglicht die Übertragung von Daten und Strom über ein einziges Ethernet-Kabel und vereinfacht so die Installation und Verwaltung von Geräten, insbesondere von IP-Kameras, VoIP-Telefonen und Wireless Access Points (WAPs), erheblich.
So funktioniert PoE
Die PoE-Technologie versorgt Netzwerkgeräte über Ethernet-Kabel mit Strom. Die Netzwerkgeräte bestehen aus Power Sourcing Equipment (PSE) und Powered Devices (PD). PSE, normalerweise ein PoE-Switch oder PoE-Injektor, versorgt PDs mit Strom. PDs sind Geräte, die Strom von PSE erhalten, wie z. B. drahtlose Zugriffspunkte, IP-Kameras und VoIP-Telefone.
Ein wesentlicher Vorteil der PoE-Technologie ist die Fähigkeit, Strom über Standard-Ethernet-Kabel zu übertragen, ohne dass zusätzliche Stromkabel erforderlich sind. Dies reduziert den Verkabelungsaufwand, die Installationskosten und den Wartungsaufwand. Die Stromübertragung der PoE-Technologie folgt mehreren von der IEEE festgelegten Standards, um Kompatibilität und Sicherheit zwischen verschiedenen Geräten zu gewährleisten.
Übersicht über PoE-Standards
PoE-Standards, die hauptsächlich von der IEEE definiert werden, reichen von niedrigen bis hohen Leistungsstufen. Diese Standards legen die maximale Leistung fest, die PSE übertragen kann, und die Leistung, die PD empfangen kann. Zu den weit verbreiteten PoE-Standards gehören:
- IEEE 802.3af (Standard-PoE)
- IEEE 802.3at (PoE+)
- IEEE 802.3bt (PoE++ oder High Power PoE)
Jeder Standard bietet unterschiedliche Stromübertragungsmöglichkeiten und Anwendungsszenarien. Netzwerkdesigner müssen daher basierend auf dem Strombedarf des Geräts den geeigneten PoE-Standard auswählen.
IEEE 802.3af-Standard (Standard-PoE)
- Spannungsbereich: 44-57V
- Maximaler Strom: 350mA
- Maximale PSE-Ausgangsleistung: 15.4 W
- PD-Empfangsleistung: 12.95 W
IEEE 2003af wurde 802.3 veröffentlicht und ist der erste formelle PoE-Standard. Er ermöglicht PSE, bis zu 15.4 W Leistung bereitzustellen, während PDs nach Berücksichtigung der Übertragungsverluste durch das Kabel bis zu 12.95 W empfangen. Dieser Standard eignet sich für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie IP-Telefone, einfache drahtlose Zugriffspunkte und statische IP-Kameras. Obwohl IEEE 802.3af der früheste PoE-Standard ist, wird er noch immer häufig für Geräte mit geringerem Stromverbrauch verwendet. Da Netzwerkgeräte jedoch immer komplexer und stromhungriger wurden, führte der Bedarf an höherer Leistung zur Entwicklung des IEEE 802.3at-Standards.
IEEE 802.3at-Standard (PoE+)
- Spannungsbereich: 50-57V
- Maximaler Strom: 600mA
- Maximale PSE-Ausgangsleistung: 30 W
- PD-Empfangsleistung: 25.5 W
IEEE 802.3at, auch bekannt als PoE+, wurde 2009 als Upgrade für IEEE 802.3af veröffentlicht. PoE+ ist abwärtskompatibel mit 802.3af-Geräten, erhöht die Leistungsabgabe jedoch erheblich, liefert bis zu 30 W Leistung und stellt sicher, dass PDs mindestens 25.5 W erhalten. Der PoE+-Standard wird hauptsächlich für Geräte mit höherer Leistung verwendet, wie z. B. hochauflösende IP-Kameras, drahtlose Zugriffspunkte (insbesondere solche, die 802.11ac unterstützen), PTZ-Kameras (Schwenk-Neige-Zoom) und Videokonferenzsysteme. Die Einführung von PoE+ markierte eine neue Phase der PoE-Technologie und bietet zuverlässige Stromversorgung für funktionsreichere und stromhungrigere Netzwerkgeräte sowie erweiterte PoE-Anwendungen.
IEEE 802.3bt-Standard (PoE++ oder High Power PoE)
Angesichts des steigenden Strombedarfs von Netzwerkgeräten führte IEEE 802.3 den IEEE 2018bt-Standard ein, auch bekannt als PoE++ oder High Power PoE. Dieser Standard führt zwei neue Typen ein: Typ 3 (PoE++) und Typ 4 (High Power PoE), die Strom über vier Ethernet-Kabelpaare übertragen können und so eine höhere Leistungsabgabe bieten.
Typ 3 (PoE++)
- Spannungsbereich: 50-57V
- Maximale PSE-Ausgangsleistung: 60 W
- PD-Empfangsleistung: 51 W
Typ 3, auch bekannt als PoE++, ermöglicht es PSE, bis zu 60 W Leistung zu liefern, während PDs bis zu 51 W empfangen. Dieser Standard eignet sich für Hochleistungsgeräte wie hochauflösende Videokonferenzsysteme, drahtlose Multiband-Zugangspunkte und moderne Kameraausrüstung. Typ 3 ist abwärtskompatibel mit den Standards IEEE 802.3af und 802.3at und ermöglicht eine nahtlose Integration in gemischte Netzwerkumgebungen.
Typ 4 (High Power PoE)
- Spannungsbereich: 50-57V
- Maximale PSE-Ausgangsleistung: 100 W
- PD-Empfangsleistung: 71 W
Typ 4 ist derzeit der PoE-Standard mit der höchsten Leistung und bietet eine Ausgangsleistung von bis zu 100 W, wobei PDs bis zu 71 W empfangen. Dieser Standard ist für Hochleistungsgeräte wie LED-Beleuchtung, Flachbildschirme, Laptops und bestimmte Industriegeräte vorgesehen. High Power PoE reduziert den Verkabelungsaufwand erheblich, da Geräte über ein einziges Ethernet-Kabel ausreichend mit Strom versorgt werden.
Vergleichstabelle für PoE-Standards und Leistung
Auswahl geeigneter PoE-Geräte
In praktischen Anwendungen erfordert die Auswahl der richtigen PoE-Geräte eine umfassende Bewertung der Netzwerkanforderungen und des Stromverbrauchs der Geräte. Das Strombudget, die Anzahl der Ports der PoE-Geräte und der Strombedarf der mit Strom versorgten Geräte müssen detailliert berechnet werden. Wenn ein Netzwerk beispielsweise 48 VoIP-Telefone einsetzt, die jeweils 12.95 W benötigen, muss ein PoE-Switch mit 48 Ports ein Gesamtstrombudget von mindestens 622 W (12.95 W × 48) haben. Für PoE+-Geräte, die jeweils 25.5 W benötigen, würde die gleiche Anzahl von Geräten ein Strombudget von mindestens 1,224 W benötigen.
Für Geräte mit hohem Stromverbrauch, wie etwa drahtlose Multiband-Zugangspunkte und hochauflösende Videokonferenzsysteme, sollten PoE++- oder High Power PoE-Geräte gewählt werden, um eine ausreichende Stromversorgung sicherzustellen.
Energieverwaltung von PoE-Switches
Moderne PoE-Switches verfügen häufig über intelligente Energieverwaltungsfunktionen, die den Strombedarf angeschlossener Geräte automatisch erkennen und den Strom entsprechend zuweisen. Wenn ein Gerät beispielsweise nur 5 W Leistung benötigt, passt der Switch die Leistung an, um Stromverschwendung zu vermeiden. Darüber hinaus können PoE-Switches die Stromversorgung kritischer Geräte priorisieren und so einen effizienten Netzwerkbetrieb gewährleisten.