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Power over Ethernet (PoE)

Allgemeine Infos

Power over Ethernet (PoE) überträgt neben den Daten auch Gleichstrom über Twisted-Pair-Kabel. WLAN-Access-Points, IP-Telefone, Kameras, Zutrittsleser oder kleine Displays brauchen am Montageort dadurch kein eigenes Netzteil. Die Energiequelle heißt PSE (Power Sourcing Equipment, meist der Switch oder ein Midspan-Injektor), der Verbraucher PD (Powered Device).

Drei IEEE-Standards bauen aufeinander auf: 802.3af (2003, Typ 1) liefert bis 15,4 W am Switch-Port und garantiert 13 W am Gerät. 802.3at (2009, Typ 2, „PoE+“) steigert das auf 30 W bzw. 25,5 W. 802.3bt (2018) nutzt alle vier Adernpaare und definiert Typ 3 mit bis 60 W bzw. 51 W und Typ 4 mit bis 90 W bzw. 71,3 W am Gerät. Typ 3 und 4 werden im Handel oft „PoE++“ oder 4PPoE genannt.

Abgrenzung: Die USV (eigener Eintrag) sichert die Stromversorgung ab. Hängt der PoE-Switch an einer USV, laufen auch Telefone und Access Points bei Stromausfall weiter. Switch-Management (eigener Eintrag) umfasst unter anderem die Verwaltung des PoE-Budgets. Sogenanntes passives PoE einiger Hersteller legt Spannung ohne vorherige Erkennung an und ist nicht standardkonform.

Funktionsweise & Details

Ein standardkonformer PSE schaltet erst Spannung auf, wenn er ein PoE-fähiges Gerät erkannt hat:

  1. Detection: Der PSE misst mit geringer Spannung eine Signatur am Port. Geräte ohne PoE-Signatur erhalten keinen Strom.
  2. Classification: Das PD meldet seine Leistungsklasse. Klasse 1 entspricht 4 W am PSE (3,84 W am PD), Klasse 2 7 W (6,49 W), Klasse 3 15,4 W (13 W), Klasse 4 30 W (25,5 W), Klasse 5 45 W (40 W), Klasse 6 60 W (51 W), Klasse 7 75 W (62 W) und Klasse 8 90 W (71,3 W). Ab Klasse 5 ist Vier-Paar-Speisung Pflicht. Klasse 0 ist in 802.3bt als veraltet eingestuft.
  3. Power-up: Der PSE liefert je nach Typ 44 bis 57 V (Typ 1), 50 bis 57 V (Typ 2 und 3) oder 52 bis 57 V (Typ 4). Die Differenz zwischen PSE- und PD-Leistung deckt die Verluste im Kabel ab.
  4. LLDP: PSE und PD können die Leistung über das Power-via-MDI-TLV in 0,1-W-Schritten nachverhandeln. Geräte ab Klasse 4 müssen LLDP unterstützen.
  5. Autoclass (optional, 802.3bt): Das PD zieht kurz seine Maximalleistung, der PSE misst den tatsächlichen Bedarf inklusive Kabelverlust und reserviert nur diese Leistung im Budget.

Der zulässige Kanalwiderstand liegt bei 12,5 Ohm für Zwei-Paar- und 6,25 Ohm für Vier-Paar-Speisung.

Vorteile & Nutzen

  • Ein Kabel für Daten und Strom spart Elektroinstallation an Decken und Außenwänden, wo Access Points und Kameras montiert werden
  • Eine USV im Verteilerraum versorgt alle PoE-Geräte mit, einzelne Netzteile und Steckdosen vor Ort entfallen
  • Hängende Geräte lassen sich aus der Ferne neu starten, indem die IT PoE am Switch-Port kurz ab- und wieder einschaltet
  • Die Erkennung vor dem Einschalten schützt Geräte ohne PoE, weil ein standardkonformer Switch nur bei gültiger Signatur Spannung anlegt
  • Mit 802.3bt stehen bis zu 71,3 W am Gerät bereit, genug für Access Points mit mehreren Funkmodulen, schwenkbare Kameras oder kleine Displays

Praxisbeispiel

Ein Hotel mit 120 Zimmern im Allgäu modernisiert WLAN und Telefonie. Die neuen Access Points benötigen laut Datenblatt Klasse 6 nach 802.3bt, die IP-Telefone kommen mit Klasse 2 aus. Die IT berechnet das PoE-Budget pro Etagenverteiler, setzt dort 802.3bt-Switches ein und hängt alle Verteiler an USVs. Bei einem kurzen Stromausfall bleiben WLAN und Zimmertelefone erreichbar, abgestürzte Access Points startet der Dienstleister per PoE-Neustart am Port, ohne aufs Zimmer zu gehen.

Worauf sollte man achten?

  • Das PoE-Budget pro Switch gesamt und pro Port kalkulieren, denn viele Switches liefern nicht an allen Ports gleichzeitig die volle Leistung
  • Für 802.3bt-Geräte durchgehend alle vier Adernpaare beschalten und auf Kabel mit Kupferadern achten, kupferkaschiertes Aluminium (CCA) erhöht Widerstand und Erwärmung
  • Große Kabelbündel mit vielen Hochleistungs-PoE-Leitungen erwärmen sich, deshalb Bündelgröße und Kabelkategorie bei der Planung berücksichtigen
  • Passives PoE nicht mit Standardgeräten mischen, weil ohne Erkennung Spannung auf Geräte ohne PoE gelangen kann
  • Port-Prioritäten setzen, damit bei knappem Budget Telefone und Access Points vor weniger wichtigen Verbrauchern versorgt werden

Fazit

PoE ist der Standardweg, Access Points, Telefone und Kameras mit Strom zu versorgen. Wähle den Typ nach dem Bedarf der Endgeräte und rechne das Budget pro Switch vorab durch, dann gibt es beim Rollout keine Überraschungen.

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