Was ist Power over Ethernet (PoE) und wie kann man PoE in ein Netzwerk integrieren?

Mit der breiten Anwendung von VoIP-Telefonen, IP-Kameras und drahtlosen Zugangspunkten hat Power over Ethernet (PoE) in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt. In Zukunft wird erwartet, dass die Nachfrage nach einfacher Installation und neu ratifizierten Standards zur Unterstützung intelligenterer Geräte schnell steigen wird. Um Ihnen zu helfen, PoE besser kennenzulernen, stellen wir es hier unter den Aspekten PoE-Wiki, PoE-Standards, PoE-Typen, PoE-Bereitstellung usw. vor.

Was ist Power over Ethernet?

PoE ist eine Technologie, die sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Standard-Ethernet-Kabel übertragen kann. Es ermöglicht die Verwendung von Netzwerkkabeln wie Cat5/Cat5e/Cat6-Kabeln zur Bereitstellung von Datenverbindungen und elektrischer Energie für drahtlose Zugangspunkte, IP-Kameras, VoIP-Telefone und anderen Stromversorgungsgeräten (Power Devices/PDs). Mit der Verwendung der PoE-Technologie können wir problemlos Strom an entfernte PDs im Innen- oder Außenbereich liefern, ohne zusätzliche elektrische Infrastruktur installieren oder Steckdosen an jedem Endpunkt bereitstellen zu müssen.

Warum Sie Power over Ethernet verwenden sollten?

Neben den oben genannten Vorteilen gibt es noch einige weitere attraktive Gründe für den Einsatz von PoE.

Zeit- und Kostenersparnis: Durch den Einsatz von PoE im Netzwerk müssen keine elektrischen Leitungen und Steckdosen für PDs verlegt werden. Dies wird dazu beitragen, viele Kosten für die Stromverkabelung zu sparen, insbesondere wenn viele PDs im Netzwerk vorhanden sind. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, einen qualifizierten Elektriker für das PoE-Netz zu beauftragen, so dass Sie auch bei Elektroinstallationen Zeit und Geld sparen können.

Flexibilität: Da Ethernet-Netzwerkkabel einfacher zu installieren sind als elektrische, ermöglicht uns PoE die Installation von PDs fast überall, auch außerhalb der Reichweite von Steckdosen. Dies bietet dem Anwender eine große Flexibilität bei der Einrichtung und Neupositionierung von Endgeräten.

Zuverlässigkeit: Die PoE-Leistung kommt von einer zentralen und universell kompatiblen Quelle und nicht von einer Sammlung von verteilten Wandadaptern. Es kann durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) gesichert oder gesteuert werden, um Geräte einfach zu deaktivieren oder zurückzusetzen. Auf diese Weise laufen die PDs wie gewohnt, auch wenn das Power Sourcing Equipment (PSE) ausfällt.

Was sind die Power over Ethernet Standards?

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

Der Entwicklungspfad des Power over Ethernet (PoE)

IEEE 802.3af Standard: Der Standard IEEE 802.3af definiert zunächst die Anforderungen an die PoE-Versorgung mit bis zu 15,4 Watt Gleichstrom, ohne die Datenrate von Ethernet-Netzwerken zu beeinträchtigen. Power Sourcing Equipment (PSE), das dieser Norm entspricht, überträgt PoE-Leistung über zwei der vier Paare in 10/100/1000BASE-T-Netzen.

IEEE 802.3at Standard: Es handelt sich im Wesentlichen um eine Erweiterung des PoE-Standards IEEE 802.3af. Es wird hauptsächlich eine stärkere Versorgung der PDs angestrebt. Abwärtskompatibel zum 802.3af PoE, verdoppelt der IEEE 802.3at PoE-Standard nahezu die elektrischen Leistung auf 30W.

IEEE 802.3bt Standard: Der IEEE 802.3bt ist der neueste PoE-Standard, der die Stromversorgung über ein Standard-Ethernet-Kabel über alle vier Paare ermöglicht und das 2,5G/5G/5G/10GBASE-T-Netzwerk unterstützt. Es definiert zwei Arten von PoE, nämlich Typ 3 und Typ 4. Typ 3 PoE liefert bis zu 60 Watt Leistung und Typ 4 bis zu 100 Watt.

Cisco UPOE: Universal Power Over Ethernet (UPOE) wird von Cisco entwickelt. Es erweitert den IEEE 802.3at-Standard um alle vier Kabelpaare, um bis zu 60 Watt Leistung zu liefern, und erweitert damit die Arten von Geräten, die unterstützt werden können.

Power over HDBaseT (PoH): PoH, das von der HDBaseT Alliance eingeführt wurde, basiert auf dem IEEE 802.3at PoE-Standard und wird modifiziert, um eine sichere Bereitstellung von bis zu 100 Watt Gleichstrom über vier Ethernet-Kabelpaare zu ermöglichen.

Typen und Unterschiede bei der Power over Ethernet Übertragung

Aufgrund unterschiedlicher Klassifizierungsstandards kann PoE in verschiedene Typen unterteilt werden:

PoE vs. PoE+ vs. PoE++ vs. UPoE vs. PoH

Nach den oben genannten PoE-Standards gibt es PoE, PoE+, PoE++, PoE++, UPoE und PoH. PoE wird durch den Standard IEEE 802.3af definiert, der hauptsächlich zur Unterstützung von Low-Power-Geräten wie VoIP-Telefonen und Wireless Access Points mit zwei Antennen verwendet wird. PoE+ ist das IEEE 802.3at standardisierte PoE. Mit einer Leistung von bis zu 30 Watt wird es häufig in Netzwerken mit drahtlosen Zugangspunkten mit Antennen und komplexen Überwachungskameras eingesetzt, die schwenken, neigen oder zoomen. PoE++ und UPoE sind die neuesten PoE-Typen, die den Standards IEEE 802.3bt bzw. Cisco UPOE entsprechen. Sie wurden entwickelt, um die belastbare Netzwerkleistung auf Hochleistungsgeräte wie Laptops, Fernseher, Videokonferenzsysteme, LED-Leuchten usw. auszudehnen. PoH ähnelt PoE – es ermöglicht auch die Übertragung von Gleichstrom in Verbindung mit Datensignalen über ein einziges Ethernet-Kabel bis zu einer Entfernung von 100m. Aber der PoH ist vor allem als kostengünstige und einfache Möglichkeit konzipiert, Digital Signage in Flughäfen, Hotels, Krankenhäusern, Cafeterien oder anderen Umgebungen, die ein Videodisplay benötigen, mit Strom zu versorgen, wodurch der Bedarf an Wechselstromanschlüssen entfällt.

In Anbetracht der am Netzwerkkabel bereitgestellten Leistung kann Power over Ethernet auch in Typ 1, Typ 2, Typ 3 und Typ 4 eingeteilt werden. Der PoE Typ 1 liefert bis zu 15,4 Watt Gleichstrom. PoE Type 2 ist rückwärtskompatibel mit PoE Type 1 und liefert bis zu 30 Watt. PoE Typ 3, auch PoE++ und UPoE genannt, liefert 60 Watt Gleichstrom. PoE Typ 4 ist ein PoE mit noch höherer Leistung und unterstützt bis zu 100 Watt Leistung. Die folgende Abbildung veranschaulicht die häufigsten Anwendungen verschiedener PoE-Typen.

Passives PoE vs. Aktives PoE

Power over Ethernet kann auch in passives PoE und aktives PoE im Allgemeinen unterteilt werden. Active PoE ist das Standard-PoE, das sich auf jede Art von PoE bezieht, das die richtige Spannung zwischen der Stromversorgungsanlage (PSE) und dem PD-Gerät ermittelt und liefert. Passive PoE ist ein nicht standardisiertes PoE. Es kann auch Strom über die Ethernet-Leitung liefern, jedoch ohne den Verhandlungsprozess mit dem PD. Passive PoE sendet bei einer bestimmten Spannung immer elektrischen Strom über das Ethernet-Kabel.

Wie wird PoE in das Netzwerk integriert?

Das im Netzwerk bereitgestellte PoE kommt in der Regel aus einer von drei verschiedenen Quellen: PoE-Switch, PoE-Injektor und PoE-Splitter. Der PoE-Switch ist der einfachste Weg, um die PDs einzuschalten. Sie müssen nur Ethernet-Kabel von einem PoE-Netzwerk-Switch-Port zum PoE-Endgerät führen. Ein PoE-Injektor wird verwendet, wenn es keinen PoE-Switch im Netzwerk gibt. Er verfügt über eine externe Stromversorgung und ist dafür verantwortlich, Daten, die von einem Netzwerk-Switch kommen, der nicht PoE-fähig ist, mit Strom zu versorgen. PoE-Splitter liefern auch Strom, aber sie tun dies, indem sie die Energie von den Daten aufteilen und an einen separaten Eingang leiten, den ein nicht PoE-konformes Gerät verwenden kann. Es wird häufig für den Einsatz von entfernten Nicht-PoE-Geräten ohne nahegelegene Steckdosen im Netzwerk verwendet.

Häufig gestellte Fragen zu Power over Ethernet

1. Mit welcher Spannung arbeitet Power over Ethernet?

Power over Ethernet wird mit einer Spannung zwischen 44V und 57V Gleichstrom in das Ethernet-Kabel eingespeist. In der Regel werden 48V verwendet. Diese relativ hohe Spannung ermöglicht eine effiziente Energieübertragung entlang des Kabels und ist dennoch niedrig genug, um als sicher angesehen zu werden.

2. Welche Datengeschwindigkeit bietet PoE?

Im Allgemeinen kann PoE Datenraten von 10/100/1000Mbps über Cat5-, Cat5e- und Cat6-Kabel liefern. Dank des weit verbreiteten PoE-Standards IEEE 802.3bt und der PoE++-Technologie wird PoE bereits Geschwindigkeiten von 2,5Gbit/s bis 5Gbit/s über 100m liefern und in naher Zukunft sogar 10Gbit/s.

3. Gibt es Einschränkungen bei Power over Ethernet?

Ja, die PoE-Technologie weist einige lästige Einschränkungen auf. Erstens ist die Reichweite auf 100 Meter beschränkt, wodurch die Möglichkeit eingeschränkt wird, dass Benutzer ein IP-fähiges Remote-Gerät bedienen können. Zweitens wird eine einzelne PSE, z.B. ein PoE-Switch, normalerweise mit mehreren PDs verbunden. Wenn die PSE ausgefallen ist, funktionieren alle PDs nicht mehr. Daher ist es wichtig, qualifizierte Switches von einem zuverlässigen Lieferanten zu beziehen.

4. Was sind PoE Midspan und PoE Endspan?

Der PoE-Midspan ist normalerweise ein PoE-Injektor, der als Zwischengerät zwischen einem Nicht-PoE-Switch und dem PoE-fähigen Endgerät dient. Ein PoE-Endspan, der im Allgemeinen als PoE-Netzwerk-Switch bezeichnet wird, verbindet einen PD direkt mit PoE-Strom und Daten und liefert diese an ihn. Der PoE-Endspan liefert Strom über die Datenpaare, auch als PoE-Modus A bezeichnet. PoE-Midspan liefert Strom über die Pins 4-5 und 7-8, auch als PoE-Modus B bezeichnet.