Power over Ethernet: PoE-, PoE+- en PoE++-standaarden

Power over Ethernet levert gelijkstroom en data over dezelfde twisted-pair-kabel. De IEEE 802.3-standaarden definiëren drie generaties: 802.3af (PoE, Type 1), 802.3at (PoE+, Type 2) en 802.3bt (PoE++, Type 3 en Type 4). Elk stelt een vermogensniveau in op de switchpoort en een lager gegarandeerd niveau op het gevoede apparaat, omdat de kabel zelf energie verliest als warmte. Het kiezen van de juiste standaard, switch en kabel is wat een verbinding betrouwbaar laat werken.

De drie PoE-standaarden en hun vermogensniveaus

802.3af kwam in 2003 en dekt de meeste VoIP-telefoons, eenvoudige IP-camera’s en draadloze accesspoints. 802.3at, uit 2009, verdubbelt ongeveer het poortbudget en is geschikt voor pan-tilt-zoomcamera’s, dual-radio accesspoints en videotelefoons. 802.3bt, uit 2018, gebruikt alle vier de paren en bereikt 60 W of 90 W op de poort, genoeg voor hoogvermogen accesspoints, kleine displays en gebouwbeheer.

Het verschil tussen poort- en apparaatcijfers is geen marketingmarge. Het is het worst-case verlies dat in het kanaal is toegestaan bij volledige stroom. Een apparaat met een classificatie van 25,5 W op een 802.3at-verbinding kan dat continu opnemen; de switch moet er 30 W voor budgetteren.

Een PoE-switch dimensioneren

Een PoE-switch heeft een totaal vermogensbudget dat over de poorten wordt gedeeld. Elke poort kan 30 W aankunnen, maar de switch als geheel levert misschien slechts genoeg voor een paar zulke apparaten tegelijk. Tel de opgenomen vermogens van de apparaten op, niet de poortmaxima, en laat ruimte voor opstartpieken.

Een PoE-injector voegt vermogen toe aan één verbinding vanaf een niet-PoE-switch. Hij zit tussen de switch en het apparaat en injecteert vermogen op de spare paren of de dataparen. Een PoE-switch voorziet zijn poorten rechtstreeks van stroom en onderhandelt met elk apparaat. Voor een of twee apparaten is een injector eenvoudiger; voor een muur vol camera’s of accesspoints is een PoE-switch overzichtelijker en gemakkelijker te beheren.

Passieve (niet-standaard) injectors zijn de valkuil. Ze slaan de onderhandeling over en zetten continu 24 V of 48 V op de kabel. Een apparaat dat die spanning niet verwacht, kan beschadigd raken. Gebruik passieve injectors alleen met apparatuur die er expliciet voor is ontworpen.

Kabelkeuze voor hoogvermogen-PoE

PoE handhaaft de Ethernet-limiet van 100 m (328 ft), dus dezelfde maximale Ethernet-kabellengte regels gelden. Wat verandert bij hoger vermogen is warmte. Gebundelde kabels die stroom voeren warmen op, en dunnere geleiders warmen meer op.

• 23 AWG Cat6 of Cat6a koper wordt koeler dan dunnere kabel.
• Cat5e is meestal 24 AWG en werkt voor 802.3af en 802.3at, maar voor 802.3bt Type 4 is de grotere geleider de veiligere keuze.
• Copper-clad aluminium (CCA) mag nooit PoE voeren. Het heeft een hogere weerstand, is bros bij buigen en produceert meer warmte onder belasting.
• Massief koper is voor horizontale runs; soepel koper is voor patchkabels die buigen.

De pagina Ethernet-kabelcategorieën behandelt het volledige assortiment van Cat5e tot Cat8. Voor de meeste PoE-toepassingen komt Cat5e vs Cat6 vs Cat6a neer op warmte, ruimte en toekomstige snelheid, niet op de vraag of PoE überhaupt werkt.

Wat er misgaat

Passieve injectors op het verkeerde apparaat. Een passieve 48 V-injector op een apparaat dat 802.3af-onderhandeling verwacht, kan de ingang van het apparaat vernielen. Als het apparaat niet aangeeft passieve PoE te accepteren, gebruik dan geen passieve injector.

Ondergedimensioneerd switchbudget. Een switch met een totaalbudget van 60 W kan niet vier 30 W-poorten op volledige belasting draaien. Hij weigert danwel het vierde apparaat van stroom te voorzien, danwel laat ze allemaal uitvallen. Tel de opgenomen vermogens van de apparaten op en vergelijk met het totaal van de switch, niet met het cijfer per poort.

CCA-kabel onder PoE. Copper-clad aluminium voldoet niet aan de TIA-categoriestandaarden. Onder PoE wordt het warmer en kan het bij de connector falen. Categoriekabel is massief of soepel koper.

Lange runs bij hoog vermogen. De limiet van 100 m is vastgesteld op signaalverlies en timing, en PoE verlengt die niet. Een run van 90 m bij 90 W verliest meer energie in de kabel dan een korte, en het apparaat kan minder dan zijn nominale spanning zien. Houd runs binnen de kanaallimiet en geef de voorkeur aan 23 AWG voor Type 4.

Gebroken of niet-geaarde afschermingen. Een afgeschermd systeem vereist afgeschermde jacks, pluggen en patchpanelen, en aarding via de apparatuur. Een afscherming die gebroken is of niet is geaard, biedt geen voordeel en kan ruis opvangen.

Paren door elkaar halen. 802.3af en 802.3at gebruiken twee paren; 802.3bt gebruikt alle vier. Een kabel met een gesplitst paar of een slechte afsluiting kan data bij lage snelheid doorgeven maar falen onder PoE-stroom. Een continuïteitstester vindt onderbrekingen en kortsluitingen; een certificeringstester is de enige manier om te bewijzen dat een verbinding aan de Cat6- of Cat6a-limieten voldoet.

De standaard afstemmen op het apparaat

Controleer het label of de datasheet van het apparaat op zijn PoE-klasse. Een apparaat met de aanduiding 802.3af werkt op een 802.3at- of 802.3bt-poort, omdat de hogere standaard achterwaarts compatibel is. Een apparaat met de aanduiding 802.3bt Type 4 heeft een Type 4-poort of een Type 4-injector nodig; een Type 1-poort voorziet het niet van stroom.

Voor een enkel accesspoint op een bureau zijn een PoE+-injector en een Cat6-patchkabel voldoende. Voor een plafond vol camera’s is een PoE+-switch met een realistisch budget en Cat6-horizontale bekabeling het praktische antwoord. Voor 90 W-apparaten gebruikt u 802.3bt Type 4, 23 AWG koper, en houdt u de runs kort.