Was ist Power over Ethernet (PoE)?
Bei Power over Ethernet (PoE) handelt es sich um ein Verfahren, das die elektrische Stromversorgung von netzwerkfähigen Geräten wie WLAN-Controller oder Hardware-Firewall über ein gewöhnliches Ethernet Kabel ermöglicht. Durch den Einsatz dieses Standards können Sie auf separate Verkabelungen zur Energieversorgung einzelner Geräte komplett verzichten. Im Rahmen des PoE-Standards existieren verschiedene Spezifikationen, die unterschiedliche Maximalleistungen zulassen.
Allgemeine Informationen
PoE steht für Power over Ethernet. Damit wird ein komplexes Verfahren aus dem Bereich der Netzwerktechnik beschrieben, mit dem sich der für den Betrieb von Netzwerkgeräten benötigte Strom über ein Netzwerkkabel zur Verfügung stellen lässt. Im Rahmen des PoE-Standards überträgt das Ethernet-Kabel nicht nur den gesamten Datenverkehr, sondern auch den elektrischen Strom. Für Power over Ethernet gibt es unterschiedliche Standards. Je nach definiertem Standard werden unterschiedliche maximale Leistungen ermöglicht. Durch den Einsatz von PoE können Sie auf den Einsatz eines separaten Stromanschlusses verzichten, sodass der Aufwand für die Installation deutlich geringer ausfällt als bei netzwerkfähigen Geräten mit herkömmlichen Netzwerkkabel. Diese Technik wird häufig für die Versorgung von abgesetzten Geräten eingesetzt, wie beispielsweise Webcams, WLAN-Access Points oder Überwachungskameras, die in vielen Fällen an unzugänglichen Stellen installiert werden. Die zwei wichtigsten Standards, die innerhalb von PoE zum Einsatz kommen, sind:
– IEEE 802.3af
– IEEE 802.3at
Bei IEEE 802.3at handelt es sich um einen PoE-Standard, bei dem die beiden freien Adernpaare in 10Base-T- und 100Base-TX-Ethernet-Kabeln für die Stromübertragung genutzt werden. Die Spannung auf den beiden Kabeln ist begrenzt und beträgt im Normalfall bis zu 48 Volt bei einer Maximalleistung von 15,4 Watt. Durch den Einsatz einer relativ hohen Spannung ist es möglich, die Verlustleistung und die Wärmeentwicklung in den Kabeln auf einem geringen Niveau zu halten.
Im direkten Vergleich zu IEEE 802.3af ermöglicht der IEEE 802.3at-Standard den Einsatz höherer Leistungen. Hier kommen die sogenannten „Endspan-“ und „Midspan- Versorgungsmethoden“ zum Einsatz. Im Rahmen der Endspan-Methode kümmert sich der PoE-Switch um die direkte Versorgung, während bei der Midspan-Methode zwischengeschaltete Quellen, wie zum Beispiel PoE-Injektoren, für die Stromversorgung genutzt werden.
Um Strom über Ethernet zu übertragen, kommen zwei unterschiedliche Varianten zum Einsatz. Bei der ersten Variante handelt es sich um die sogenannte „Fernspeisung“. Diese Variante überträgt den Strom über die Adernpaare, die auch für die Übertragung von Daten genutzt werden. Die andere Variante wird als „Spare-Pair-Speisung“ bezeichnet und benutzt ausschließlich ungenutzte Adernpaare.
Welche Vorteile bietet PoE?
Da mittels Power over Ethernet sowohl die Daten- als auch die Stromübertragung über ein einziges Ethernet-Kabel möglich sind, lassen sich auf diese Weise Kosten für die Anschaffung und den Betrieb mehrerer Kabel einsparen. Hinzu kommt noch, dass die Installation neuer oder die Erweiterung bestehender Netzwerke, wesentlich günstiger ist, da Sie keine zusätzlichen Stromleitungen installieren müssen. Netzwerkgeräte lassen sich so auch an unzugänglichen Stellen installieren, an denen es sonst sehr umständlich wäre, zusätzliche Stromkabel zu verlegen. Dank der zentralen Stromverteilung über Switches können Sie auf externe Netzteile und Netzadapter verzichten. Alle modernen Power over Ethernet-Switches lassen sich mit redundanten Netzteilen ausrüsten, was sich äußerst positiv auf die Verfügbarkeit des Netzwerks und der angeschlossenen Netzwerkgeräte auswirkt.
Netzwerkgeräte mit Unterstützung für Power over Ethernet
Um Schäden an Netzwerkgeräten zu vermeiden, sollten Sie alle angeschlossenen Netzwerkgeräte auf Kompatibilität zu PoE untersuchen. Falls Sie PoE beispielsweise mit IP-Telefonie einsetzen möchten, können Spannungen auf den Adernpaaren nicht kompatible Geräte schwer beschädigen und unter Umständen auch zerstören. Aus diesem Grund sollten Sie die Spannung nur dann einschalten, wenn alle Netzwerkgeräte Power over Ethernet unterstützen.
Geräte, die über Power over Ethernet mit Strom versorgt werden, sind in bestimmte Klassen eingeteilt. Die gängigen Klassen für PoE-Geräte sind die Klassen von 0 bis 4. In direkter Relation dazu, wie viel Strom ein Netzwerkgerät voraussetzt, ist es einer bestimmten Klasse zugeordnet. Durch den Einsatz definierter Spezifikationen und Verfahren wird die exakte Menge an Strom über das Ethernet-Kabel übermittelt. Dadurch wird stets die richtige Menge an Strom bereitgestellt. Die gängigsten Geräte, die über PoE betrieben werden, sind:
– WLAN-Access Points
– WLAN-Controller
– WLAN-Extender
Herausforderungen bei Power over Ethernet
Obwohl das PoE-Verfahren zahlreiche Vorteile mit sich bringt, gibt es auch einige Herausforderungen, mit denen Sie rechnen müssen. Je mehr Strom über ein Ethernet-Kabel übertragen wird, umso mehr Wärme wird im Kabel generiert. Bei einem stark erwärmten Kabel kann es dazu kommen, dass die zusätzliche Dämpfung auf die Übertragung der Daten beeinträchtigt. Aus diesem Grund sollten Sie nicht immer mit den maximalen Datenübertragungsraten rechnen, sondern die maximale Übertragungsleistung an die jeweiligen Temperaturbedingungen anpassen. Die Spezifikationen der jeweiligen PoE-Klassen geben genau an, mit welchem Temperaturanstieg Sie beispielsweise bei dem Einsatz von PoE++ (4PPoE) rechnen müssen. Bei einem gewöhnlichen U/UTP-Netzwerkkabel sollten Sie beispielsweise mit einer Erwärmung bis zum fünffachen Faktor des Kabels rechnen. Ein Kabel, das gut geschirmt ist, weist eine Erwärmung von einem dreifachen Faktor auf. Dies ist darauf zurückzuführen, da die Metallschirmung im Inneren hilft, die Wärme nach außen zu transportieren.
Ein weiterer Nachteil von PoE spiegelt sich im Spannungsabfall bei längeren Ethernet-Kabeln wider. Je länger das Kabel ist, desto höher ist der Spannungsabfall und umso weniger Leistung kommt am Endgerät an.
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Daniel Faust ist Redakteur im Content-Team der Biteno und betreut den Blog der Biteno GmbH.
