Power over Ethernet: PoE-, PoE+- und PoE++-Standards

Power over Ethernet liefert Gleichstrom und Daten über dasselbe Twisted-Pair-Kabel. Die IEEE-802.3-Standards definieren drei Generationen: 802.3af (PoE, Typ 1), 802.3at (PoE+, Typ 2) und 802.3bt (PoE++, Typ 3 und Typ 4). Jeder legt einen Leistungspegel am Switch-Port und einen niedrigeren garantierten Pegel am versorgten Gerät fest, weil das Kabel selbst Energie als Wärme verliert. Die Wahl des richtigen Standards, Switches und Kabels entscheidet über eine zuverlässige Verbindung.

Die drei PoE-Standards und ihre Leistungspegel

802.3af kam 2003 und deckt die meisten VoIP-Telefone, einfachen IP-Kameras und WLAN-Access-Points ab. 802.3at von 2009 verdoppelt das Port-Budget in etwa und eignet sich für Pan-Tilt-Zoom-Kameras, Dual-Radio-Access-Points und Videotelefone. 802.3bt von 2018 nutzt alle vier Paare und erreicht 60 W oder 90 W am Port – genug für leistungsstarke Access-Points, kleine Displays und Gebäudesteuerungen.

Der Unterschied zwischen Port- und Gerätewerten ist keine Marketing-Marge. Er ist der im Kanal bei vollem Strom zulässige Worst-Case-Verlust. Ein Gerät mit 25,5 W an einer 802.3at-Verbindung kann diese Leistung dauerhaft aufnehmen; der Switch muss 30 W dafür einplanen.

So dimensionieren Sie einen PoE-Switch

Ein PoE-Switch hat ein Gesamtleistungsbudget, das sich alle Ports teilen. Jeder Port mag 30 W liefern können, doch der Switch insgesamt stellt vielleicht nur genug für wenige solcher Geräte gleichzeitig bereit. Addieren Sie die Aufnahmewerte der Geräte, nicht die Port-Maxima, und lassen Sie Reserve für Einschaltströme.

Ein PoE-Injektor fügt einer Verbindung von einem Nicht-PoE-Switch Strom hinzu. Er sitzt zwischen Switch und Gerät und speist Strom auf die freien Paare oder die Datenpaare ein. Ein PoE-Switch versorgt seine Ports direkt und handelt mit jedem Gerät aus. Für ein oder zwei Geräte ist ein Injektor einfacher; für eine Wand voller Kameras oder Access-Points ist ein PoE-Switch sauberer und leichter zu verwalten.

Passive (nicht standardkonforme) Injektoren sind die Falle. Sie überspringen die Aushandlung und legen dauerhaft 24 V oder 48 V auf das Kabel. Ein Gerät, das diese Spannung nicht erwartet, kann beschädigt werden. Verwenden Sie passive Injektoren nur mit Geräten, die ausdrücklich dafür ausgelegt sind.

Kabelwahl für High-Power-PoE

PoE behält das Ethernet-Limit von 100 m (328 ft) bei, also gelten dieselben maximalen Ethernet-Kabellängen. Was sich bei höherer Leistung ändert, ist die Wärme. Gebündelte Kabel, die Strom führen, erwärmen sich, und dünnere Leiter erwärmen sich stärker.

• 23 AWG Cat6 oder Cat6a Kupfer läuft kühler als dünneres Kabel.
• Cat5e ist üblicherweise 24 AWG und funktioniert für 802.3af und 802.3at, aber für 802.3bt Typ 4 ist der größere Leiter die sicherere Wahl.
• Kupferkaschiertes Aluminium (CCA) sollte niemals PoE führen. Es hat einen höheren Widerstand, ist spröde bei Biegung und erzeugt unter Last mehr Wärme.
• Massives Kupfer ist für horizontale Verkabelung; Litzenkupfer für Patchkabel, die bewegt werden.

Die Seite Ethernet-Kabelkategorien deckt die gesamte Palette von Cat5e bis Cat8 ab. Für die meisten PoE-Anwendungen geht es bei Cat5e vs Cat6 vs Cat6a um Wärme, Reserve und zukünftige Geschwindigkeit, nicht darum, ob PoE überhaupt funktioniert.

Was schiefgeht

Passive Injektoren am falschen Gerät. Ein passiver 48-V-Injektor an einem Gerät, das 802.3af-Aushandlung erwartet, kann den Eingang des Geräts zerstören. Wenn das Gerät nicht angibt, dass es passives PoE akzeptiert, verwenden Sie keinen passiven Injektor.

Unterdimensioniertes Switch-Budget. Ein Switch mit 60 W Gesamtbudget kann nicht vier 30-W-Ports bei Volllast betreiben. Er wird entweder die Versorgung des vierten Geräts verweigern oder alle abschalten. Addieren Sie die Geräteaufnahmen und vergleichen Sie mit dem Gesamtwert des Switches, nicht mit dem Pro-Port-Wert.

CCA-Kabel unter PoE. Kupferkaschiertes Aluminium erfüllt die TIA-Kategorie-Standards nicht. Unter PoE läuft es heißer und kann am Stecker versagen. Kategoriekabel ist Massiv- oder Litzenkupfer.

Lange Strecken bei hoher Leistung. Das 100-m-Limit ist durch Signalverlust und Timing festgelegt, und PoE verlängert es nicht. Eine 90-m-Strecke bei 90 W verliert mehr Energie im Kabel als eine kurze, und das Gerät sieht möglicherweise weniger als seine Nennspannung. Halten Sie die Strecken innerhalb des Kanallimits und bevorzugen Sie 23 AWG für Typ 4.

Defekte oder ungeerdete Schirmungen. Ein geschirmtes System benötigt geschirmte Buchsen, Stecker und Patchpanels sowie Erdung über die Geräte. Eine Schirmung, die unterbrochen oder nicht geerdet ist, bringt keinen Nutzen und kann Störungen aufnehmen.

Verwechselte Paare. 802.3af und 802.3at nutzen zwei Paare; 802.3bt nutzt alle vier. Ein Kabel mit einem getrennten Paar oder einer schlechten Termination kann Daten mit niedriger Geschwindigkeit übertragen, aber unter PoE-Strom versagen. Ein Durchgangstester findet Unterbrechungen und Kurzschlüsse; ein Zertifizierungstester ist die einzige Möglichkeit, nachzuweisen, dass eine Verbindung die Cat6- oder Cat6a-Grenzen einhält.

Den Standard auf das Gerät abstimmen

Prüfen Sie das Gerätelabel oder Datenblatt auf seine PoE-Klasse. Ein Gerät mit der Kennzeichnung 802.3af läuft an einem 802.3at- oder 802.3bt-Port, weil der höhere Standard abwärtskompatibel ist. Ein Gerät mit der Kennzeichnung 802.3bt Typ 4 benötigt einen Typ-4-Port oder einen Typ-4-Injektor; ein Typ-1-Port versorgt es nicht.

Für einen einzelnen Access Point auf dem Schreibtisch reichen ein PoE+-Injektor und ein Cat6-Patchkabel. Für eine Decke voller Kameras ist ein PoE+-Switch mit realistischem Budget und Cat6-Horizontalverkabelung die praktische Antwort. Für 90-W-Geräte verwenden Sie 802.3bt Typ 4, 23 AWG Kupfer und halten Sie die Strecken kurz.