Mit der zunehmenden Verbreitung von VoIP-Telefonen, IP-Kameras und drahtlosen Zugangspunkten hat Power over Ethernet (PoE) in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Und es wird erwartet, dass PoE-Netzwerke in Zukunft aufgrund der steigenden Anzahl von IoT-Anwendungen und der Bereitstellung intelligenter Geräte sowie neu ratifizierter Standards, die mehr intelligente Geräte unterstützen sollen, schnell expandieren werden. In diesem Artikel geben wir eine Einführung in verschiedene Aspekte von PoE, wie PoE-Wiki, PoE-Standards, PoE-Typen, PoE-Klassen und PoE-Anwendungen.

Was ist Power over Ethernet (PoE)?

PoE ist eine Netzwerktechnologie, die sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Standard-Ethernet-Kabel übertragen kann. Sie ermöglicht die Verwendung von Netzwerkkabeln wie Cat5/Cat5e/Cat6/Cat6a, um Datenverbindungen und Strom für drahtlose Zugangspunkte, IP-Kameras, VoIP-Telefone, PoE-Beleuchtung und andere strombetriebene Geräte (PDs) bereitzustellen. Durch den Einsatz der PoE-Technologie können wir PDs im Innen- und Außenbereich problemlos mit Strom versorgen, ohne zusätzliche elektrische Infrastruktur oder Steckdosen an jedem Endpunkt installieren zu müssen.

Vorteile von PoE-Netzwerken - Warum Power over Ethernet?

Die Entwicklung von Power over Ethernet (PoE)

Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), Cisco und die HDBaseT Alliance haben mehrere Standards zur Definition von PoE veröffentlicht. Dazu gehören IEEE 802.3af, IEEE 802.3at, IEEE 802.3bt, Cisco UPOE und Power over HDBaseT (PoH).

PoE-Typen

Aufgrund der unterschiedlichen Klassifizierungsstandards kann PoE in verschiedene Typen unterteilt werden. Derzeit gibt es 4 PoE-Typen, die auf dem IEEE PoE-Standard basieren: Typ 1 (IEEE 802.3af), Typ 2 (IEEE 802.3at), Typ 3 (IEEE 802.3bt) und Typ 4 (IEEE 802.3bt), wie in der folgenden Tabelle dargestellt.

PoE vs. PoE+ vs. PoE++ (UPoE )vs. PoH

PoE (IEEE 802.3af), auch bekannt als PoE Typ 1, liefert bis zu 15,4 Watt Leistung pro Anschluss und wird für Geräte wie IP-Telefone und Kameras verwendet. PoE+ (IEEE 802.3at), PoE-Typ 2, bietet bis zu 30 Watt und versorgt Geräte wie PTZ-Kameras. PoE++ oder UPoE (IEEE 802.3bt), auch als PoE Typ 3 bezeichnet, liefert bis zu 60 Watt und 100 Watt, PoE Typ 4, pro Anschluss für Hochleistungsgeräte. Power over HDBaseT (PoH) ermöglicht die Strom- und Datenübertragung für AV-Geräte über ein einziges Kabel. Die nachstehende Abbildung zeigt die üblichen Anwendungen der verschiedenen PoE-Typen zu Ihrer Information.

PoE-Klassen

Power over Ethernet (PoE)-Klassen definieren standardisierte Leistungsstufen für verschiedene Netzwerkgeräte. Diese Klassen gewährleisten die Kompatibilität zwischen Power Sourcing Equipment (PSE) und Powered Devices (PD).

Die Klassen von Klasse 1 bis Klasse 8, wie sie in der obigen Tabelle dargestellt sind, entsprechen bestimmten IEEE-Standard und geben die maximale Ausgangsleistung des Netzteils und die maximale Eingangsleistung des Netzgerätes an. Im Folgenden werden die einzelnen Klassen näher erläutert:

Klasse 1 eignet sich für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie IP-Telefone, Voice-over-IP-Geräte (VoIP) und einfache Sensoren.

Klasse 2 ist für Geräte vorgesehen, die etwas mehr Strom benötigen, z. B. drahtlose Zugangspunkte, kleine IP-Kameras und IP-Gegensprechanlagen.

Klasse 3 wird in der Regel für Geräte mit mittlerem Leistungsbedarf verwendet, z. B. größere IP-Kameras, Kassensysteme und Zugangskontrollgeräte.

Klasse 4 bietet eine höhere Leistung und eignet sich für Geräte mit hohem Stromverbrauch, z. B. PTZ-Kameras, Videotelefone und Thin Clients.

Klasse 5 unterstützt vier Ethernet-Drahtpaare und ermöglicht eine höhere Leistungsübertragung. Sie wurde für Geräte mit höheren Leistungsanforderungen entwickelt, wie z. B. moderne PTZ-Kameras, drahtlose Mehrkanal-Zugangspunkte und kleine LED-Beleuchtungssysteme.

Klasse 6 bietet eine höhere Leistungsübertragung als die vorherigen Klassen. Sie eignet sich für Geräte wie leistungsstarke Schwenk-Neige-Zoom-Kameras, drahtlose Mehrkanal-Zugangspunkte und kleine LCD-Displays.

Klasse 7 bietet noch höhere Leistungsmerkmale, die mit dem Standard IEEE 802.3bt eingeführt wurden. Sie eignet sich für Geräte wie Hochleistungszugangspunkte, große Displays und Thin Clients, die viel Strom benötigen.

Klasse 8 ist die höchste Leistungsklasse, die in den aktuellen PoE-Standards definiert ist. Sie ist für Geräte mit hohem Stromverbrauch wie Videokonferenzsysteme, moderne Beleuchtungssysteme und digitale Beschilderung vorgesehen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die für jede Klasse angegebenen Leistungswerte die maximal zulässigen Werte darstellen und die tatsächlich vom PD gelieferte oder verbrauchte Leistung je nach den spezifischen Leistungsanforderungen und den Verhandlungen mit dem PSE variieren kann. Darüber hinaus können Netzwerkadministratoren durch Kenntnis der PoE-Klassen sicherstellen, dass die Leistungsanforderungen ihrer Geräte mit den Fähigkeiten ihrer PoE-Infrastruktur übereinstimmen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten und potenzielle Probleme mit der Stromversorgung zu vermeiden.

Passives PoE vs. Aktives PoE

Power-over-Ethernet kann auch in  passive PoE and active PoE im Allgemeinen unterteilt werden. Aktives PoE ist Standard-PoE, das sich auf jede Art von PoE bezieht, die die richtige Spannung zwischen dem PSE und dem PD-Gerät aushandelt. Passives PoE ist eine nicht standardisierte PoE-Technologie. Sie kann ebenfalls Strom über die Ethernet-Leitung liefern, jedoch ohne den Aushandlungsprozess.

So fügen Sie Ihrem Netzwerk PoE hinzu？

Die PoE-Versorgung im Netzwerk erfolgt in der Regel über drei verschiedene Quellen: PoE-Switch, PoE-Injector und PoE-Splitter. Der PoE-Switch ist die einfachste Möglichkeit, PDs mit Strom zu versorgen. Es müssen lediglich Ethernet-Kabel von einem PoE-Netzwerk-Switch-Port zum PoE-Endgerät verlegt werden. Ein PoE-Injektor wird verwendet, wenn kein PoE-Switch im Netzwerk vorhanden ist. Er verfügt über eine externe Stromversorgung und ist dafür verantwortlich, Daten, die von einem nicht PoE-fähigen Netzwerk-Switch kommen, mit Strom zu versorgen. PoE-Splitter liefern ebenfalls Strom, aber sie trennen den Strom von den Daten und leiten ihn an einen separaten Eingang, den ein nicht PoE-fähiges Gerät nutzen kann. Sie werden in der Regel verwendet, um entfernte Nicht-PoE-Geräte ohne nahe gelegene Steckdosen im Netzwerk zu installieren.

Häufig gestellte Fragen zu PoE-Netzwerken

F: Welche Spannung wird bei Power over Ethernet verwendet?

A: Power over Ethernet wird mit einer Spannung zwischen 44 und 57 Volt Gleichstrom in das Ethernet-Kabel eingespeist, wobei üblicherweise 48 Volt verwendet werden. Diese relativ hohe Spannung ermöglicht eine effiziente Stromübertragung über das Kabel, ist aber immer noch niedrig genug, um als sicher zu gelten.

F: Welche Datenraten bietet PoE?

A: Im Allgemeinen kann PoE Datenraten von 10/100/1000 Mbps über Cat5, Cat5e und Cat6 Kabel liefern. Dank des weit verbreiteten IEEE 802.3bt PoE-Standards und der PoE++ Technologie kann PoE nun Geschwindigkeiten von 2,5 Gbps bis 5 Gbps über 100m liefern und erreicht neuerdings sogar 10 Gbps.

F: Gibt es Einschränkungen für PoE-Netzwerke?

A: Ja, PoE-Netzwerke haben einige lästige Einschränkungen. Erstens hat es eine begrenzte Reichweite von 100 Metern (328 Fuß), was die möglichen Standorte einschränkt, an denen Benutzer ein entferntes IP-fähiges Gerät betreiben können. Zweitens ist eine einzelne PSE, z. B. ein PoE-Switch, normalerweise mit mehreren PDs verbunden. Wenn die PSE ausfällt, fallen auch alle PDs aus. Daher ist es wichtig, qualifizierte Switches von einem zuverlässigen Lieferanten zu kaufen. Sie können auch erwägen, den PSE an ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem anzuschließen.

F: Was sind PoE-Midspan und PoE-Endspan?

A: Der PoE-Midspan ist in der Regel ein PoE-Injektor, der als Zwischengerät zwischen einem Nicht-PoE-Switch und dem PoE-fähigen Endgerät dient. Ein PoE-Endspan, der üblicherweise als PoE-Netzwerk-Switch bezeichnet wird, stellt eine direkte Verbindung zu einem PD her und versorgt es sowohl mit PoE-Strom als auch mit Daten. PoE-Endspan liefert Strom über die Datenpaare, auch bekannt als PoE-Modus A. Der PoE-Midspan liefert Strom über die Pins 4-5 und 7-8, auch bekannt als PoE-Modus B.