Was ist POE ?? – Alle wichtigen Informationen

Was ist PoE (Power over Ethernet)?

Haben Sie sich auch schon einmal gefragt was bedeutet eigentlich POE? Mit diesem Artikel möchten wir gerne diese und weitere Fragen rund um das Thema klären. Was ist POE? Wie lang darf die POE Kabellänge maximal sein? Des Weiteren klären wir die Themen bezüglich POE Spannung und der POE Belegung. Nach durchlesen des Artikels sollten hoffentlich keine Fragen mehr offen sein.

Grundsätzlich:
PoE, oder Power over Ethernet, ist eine Technologie, mit der es möglich ist, POE fähige Geräte über das gleiche Ethernet-Kabel mit Strom zu versorgen, über das sie mit dem Datennetz verbunden sind. Es wird also am Endgerät keine Spannungsversorgung (230V, Netzteil) benötigt.

Tipp: Nützliche POE-Helfer am Ende des Artikels!

Um arbeiten zu können, benötigt das PoE:

– PSE oder Power Sourcing Equipment, d.h. Geräte, die über das Ethernet-Kabel Strom liefern wie Beispielsweise ein POE Adapter oder ein Switch.
– PD oder Powered Devices, d.h. Geräte, die über das Ethernet-Kabel mit Strom versorgt werden können wie Beispielsweise eine IP-Kamera oder ein Accesspoint. Nicht alle Endgeräte sind PoE fähig! Vor dem Kauf sollte man darauf achten.

Power over Ethernet ist heute sehr nützlich, wenn Sie keine Stromquellen in der Nähe des zu versorgenden Geräts haben oder sogar die Anzahl der Kabel reduzieren möchten. Dadurch ist die Installation viel schneller, einfacher und kostengünstiger.

Mit PoE Spannung kann man Geräte betreiben, die keine großen Wattleistungen benötigen. Im Falle des populärsten IEEE 802.3af-Standards liefern PSE-Geräte bis zu 15,4 Watt.
In den letzten Jahren wurde Power Over Ethernet jedoch auf den Standard IEEE 802.3at (PoE+) aktualisiert. In diesem Fall kann die Ausgangsleistung bis zu 30 Watt betragen.
Aus diesen Gründen sind die betriebenen Geräte in der Regel klein und verbrauchen wenig Strom: Dies sind vor allem wie schon oben erwähnt VoIP-Telefone, Access Points und IP-Kameras.

Hier die wichtigsten Vorteile bei der Verwendung von PoE:

– Einsparungen von Kabeln durch die Verwendung des Ethernet-Kabels für Strom und Daten.
– Einfache Netzwerkinstallation und -erweiterung.
– Möglichkeit der Installation von Geräten an Orten, an denen es nicht möglich ist eine zusätzliche Stromversorgung zu installieren.

Es ist jedoch ratsam, den maximalen Radius der POE Kabellänge von 100 Metern nicht zu überschreiten. Dies ist auf mögliche Störungen und Spannungseinbrüche zurückzuführen. Wobei die Reichweite auch Herstellerabhängig sein kann. Bei einige Produkttypen werden hier nur bis zu 60m oder weniger erreicht. Bevor man also sich ein POE Gerät zulegt sollt man sich informieren welche Reichweite dieses überbrücken kann. Ansonsten könnte man bei Inbetriebnahme eine Überraschung erleben.

Nützliche Kabeltester hier ansehen.

Die POE Kabellänge im Detail spezifiziert:

Lassen Sie uns damit beginnen, dass die Ethernet-Spezifikationen eine maximale Länge für ein CAT5-Kabel von 100 Metern (328 ft) vorschreiben, aber die Überlegung, die Sie anstellen sollten, ist der Spannungsverlust, den Sie auf dem Kabel haben.
Für die POE-Stromversorgung werden zwei Drahtpaare parallel verwendet, der Widerstand für zwei Drahtpaare 24AWG (Typischer Wert eines CAT5-Kabels) beträgt 0,08422 Ohm/Meter. Daher muss der Spannungsabfall am Kabel auf der Grundlage des vom Gerät aufgenommenen Stroms berechnet werden. In diesem Thema finden Sie Überlegungen zur Mindestbetriebsspannung von Ubiquiti-Geräten.
Im Web finden Sie Fallrechner für solche Kabel, geben Sie einfach die Daten ein und überprüfen Sie, ob die Spannung von Ihrem Kabel ausgegeben wird. Wenn Sie ein 24 Vdc POE-Netzteil verwenden, können Sie die maximalen 100m der Ethernet-Spezifikation problemlos erreichen.

POE Spannung/ POE Belegung

Bis zu 30 Watt Leistung
Das IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers, das die Technologie fördert und Standards auf europäischer Ebene setzt, hat mit den Standards 802.3af (veröffentlicht 2003) und 802.3at (2009) Regeln für die PoE aufgestellt.
Eine Standardisierung war notwendig, um die Interoperabilität der verschiedenen Systeme zu gewährleisten, die bisher mit proprietären Implementierungen verwendet wurden.
Der Standard 802.3af sieht eine Versorgungsspannung von 48 VDC für die Netzwerkperipherie mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 350 mA und einer maximalen Leistung von ca. 15 Watt vor, die bei hohen Dämpfungen auf dem Kabel auf 12-13 Watt reduziert werden.
Der 802.3at (PoE+) Standard behält die gleiche Spannung bei, erhöht aber die theoretische maximale Leistung auf 30 Watt.

Tabelle: POE Spannung/ POE Belegung

Drei verschiedene Systeme für Megabit- und Gigabit-Netzwerke

In PoE-Netzwerken existieren zwei Arten von Geräten nebeneinander: Power Source Equipment (PSE) und Powered Device (PD).
Die PSE ist das Gerät, das die Stromversorgung bereitstellt, z.B. ein PoE-Switch (Endpunktverbindung) oder ein Injektor, der im Netzwerk installiert ist (Midspan).
Der PD hingegen ist das Gerät, das die für den Betrieb erforderliche Leistung erhält, d.h. Modems, Router, Access Points und IP-Kameras, die diesen Standard unterstützen.

Die Versorgungsspannung von 48 Volt wird über die Adern welche nicht für den Datenverkehr benutzt werden verwendet. Also bei 100Mbit´s die Adern 4,5 und 7,8. Sind nur 2 DA in Verwendung können auch diese Adern zur Spannungsversorgung belegt werden welche eigentlich zur Datenübertragung vorgesehen sind. Eine Doppelbenutzung der Adern also. Sehr vorteilhaft, wenn man Beispielsweise Kabelsharing betreibt. Sehen Sie dazu auch nachfolgende Tabelle.

Übersicht Tabelle der Pin Belegung bei 100Mbit/s

Tabelle: PIN Belegung RJ45 Stecker bei POE

Die Midspan-PSE und Endpunkt-PSE – Alternative B-Schemata (siehe “PoE-Power-Schemata”) werden von Injektoren und Switches verwendet, die ungenutzte Paare ausnutzen. Während das Endpunkt-PSE – Alternative A-Schema nur von Switches verwendet wird, die mit allen Kabelpaaren und einem speziellen Impuls-Transformator eingerichtet wurden.

Letzteres Schema mit zwei verschiedenen Verdrahtungsmodi (A und B) ist das einzig mögliche im PoE-Kabel in Gigabit-Netzwerken, bei dem alle vier Kabelpaare für Daten verwendet werden.
Die meisten PoE-Switches der neuesten Generation sind in der Lage, die Leistung der einzelnen angeschlossenen PDs automatisch zu verwalten und ermöglichen so Wartungsarbeiten ohne Unterbrechung des Betriebs des gesamten Netzwerks.

Die durch die Standards IEEE 802.3 bereitgestellten Schutzfunktionen.

Um gemeinsam über dasselbe Kabel, Daten und Stromversorgung zu transportieren, muss eine ganze Reihe von Schutzvorkehrungen getroffen werden. Dies geschieht um Schäden an den am Netz angeschlossenen Geräten zu vermeiden.
Der erste Schutz, der von den Standards IEEE 802.3 gefordert wird, ist derjenige, der sich auf die Polaritätsumkehrung am PD bezieht, der mit einer einfachen Dioden Brücke hergestellt wird.
Dieses elektronische Bauteil liefert die richtige Polarität (+/-), unabhängig von der Eingangspolarität (+/- oder -/+).

Der zweite Schutz ist das intelligente Management von Spannungen und Strömen, die von verschiedenen Arten von TE benötigt werden (z.B.: 24 oder 48 Volt).
Die PSE injiziert zunächst eine Spannung zwischen 2,7 und 10,1 Volt und überprüft das Vorhandensein und den Wert des Referenzwiderstandes am PD.
Wenn der Widerstand fehlt, stellt er eine 24 VDC-Spannungsversorgung für PDs zur Verfügung, die nicht offiziell mit den 802.3-Spezifikationen kompatibel sind.
Ist dagegen der Widerstand vorhanden, spritzt die PSE eine Spannung zwischen 14,5 und 20,5 Volt ein und der PD aktiviert die Klassifizierungsschaltung, die der PSE einen Stromwert zwischen 9 und 44 mA zurückgibt.

Dieser Wert wird von der PSE verwendet, um die Leistungsklasse des PD gemäß der Tabelle “Leistungsklasse” festzulegen.
Nach der Klassifizierungsphase erhöht das Netzteil die Spannung auf 48 Volt, um den Spannungsblock auf dem PD zu überwinden.
Diese Barriere verhindert den Durchgang von Spannungen unter 35 Volt und ermöglicht die Versorgung des PD auch bei Spannungsverlusten von bis zu 13 Volt.

Interessante und nützlicher POE Swichte.

Der 8 Port Switch von TP-Link TL-SG108PE

Der kleine 8-Port Switch von tp-link steckt in einem robusten Metallgehäuse mit ein paar Features die man nicht erwartet hätte. Vorab nein der TL-SG108PE hat keinen Lüfter der nervige Störgeräusche verursacht. Diesen benötigt das Gerät auch nicht da größere Wärmeentwicklung bei einem 24h Dauerbetrieb nicht wirklich entsteht.

Das kleine Kraftpaket leistet an allen 8 Ports von 10 – 1000Mbit/s und bietet zudem an der ersten vier Ports POE. Diese wir beim einstecken automatisch erkannt und zugeschaltet. Pro POE-Port können Geräte mit bis zu 15.4 Watt Verbrauch angeschlossen werden. Die Gesamtleistung wird mit maximal 55 Watt angegeben. Wird in die ersten 4 Ports ein Gerät eingesteckt welches kein POE benötigt bleibt die zusätzliche Spannung abgeschaltet.

Des Weiteren erkennt der TL-SG108PE automatisch ob es sich um eine 4-draht oder 8-draht Verkabelung zum Endgerät handelt. Somit sehr Interessant falls Kabelsharing zum Einsatz kommt. Auch hier verteilt der kleine tp-ling die POE Spannung automatisch auf die benutzen Adernpaare.

Die Programmierung

Über die Weboberfläche lässt sich der POE-Switch konfigurieren. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich da Plug and Play ebenso möglich ist. Die ab Werk eingestellte IP Adresse wurde auf http://192.168.0.1 eingestellt lässt sich aber einfach abändern. User Name und Passwort ist jeweils admin was selbstverständlich auch geändert werden kann und auch sollte. Für jeden Port lässt sich eine Trafficpriorisierung einstellen und somit der Datenstrom begrenzen. Bis zu 32 VLANs können konfiguriert werden. Weitere Funktionen sind  IGMP-Snooping, Link-Aggregation, Port-Mirroring sowie eine einfache Kabeldiagnose.

Schaut man sich an was hier alles verbaut wurde staunt man nicht schlecht für so einen kleinen Switch für Zuhause. Einziger Wermutstropfen die Managementoberfläche benötigt zwingend ein Windows Programm.

Details:

8x Ethernet/LAN Ports mit 10 – 1000 Mbit´s davon 4 mit POE

Bis maximal 55 Watt POE Gesamtleistung

32 VLANs programmierbar

IEEE802.3af-kompatibel

Weboberfläche für Konfiguration

Plug & Play auch möglich

Maximale Leistungsaufnahme mit POE= 65,18 Watt, ohne POE = 5,15 Watt

Bewertung von Amazon Kunden

Der 16 Port Switch TP-Link TL-SG1016PE

Wenn 4 POE Ports bzw. 8 Ports nicht ausreichen dann wäre der TL-SG1016PE das Gerät der nächsten Wahl. Ausgestattet mit 16 Ports die alle die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen 10 und 1000 Mbit/s automatisch einstellen. Davon sind die ersten 8 Ports des Gerätes POE fähig. Auch an diesen Eingängen wird automatisch erkannt ob sich ein POE Gerät befindet, welchen Stromverbrauch dieses hat und wie die PIN Belegung des Gerätes ist. Die POE Gesamtleitung wird hier mit 110 Watt angegeben.

Der TL-SG1016PE ist Plug and Play fähig kann aber auch über die Weboberfläche gemanagte werden. Bei der ersten Installation zieht sich der Switch per DHCP eine Adresse über diese ist dann die Weboberfläche erreichbar. Eingerichtet werden können Beispielsweise bis zu 128 VLAN´s. Folgende Layer2-Funktionen sind integriert: Link-Aggregation, Port-Mirroring, Kabeltest, Loop-Prevention und IGMP-Snooping.

Im Gegensatz zu seinem kleinen Bruder besitzt der TL-SG1016PE einen eingebauten Lüfter. Dieser ist sehr leise wobei man ihn aber nicht überhören kann. Sollte man bei der Wahl des Montageortes beachten! Des Weiteren besitzt der Switch Montagebügel für 19“ Racks die seitlich angebracht werden können.

Details:

16x Ethernet/LAN Ports mit 10 – 1000 Mbit´s davon 8 mit POE

Bis maximal 110 Watt POE Gesamtleistung

128 VLANs programmierbar

IEEE802.3af-kompatibel

Weboberfläche für Konfiguration

Plug & Play auch möglich

Maximale Leistungsaufnahme mit POE= 131,42 Watt, ohne POE = 14,72 Watt

Bewertung von Amazon Kunden

Alle Preisangaben inklusive MwSt.

Falls sie einen Switch ohne POE suchen dann schauen sie sich doch bitte diesen Artikel an.