Perle Systems - Technischer Hinweis

Power over Ethernet (PoE) - Technischer Hinweis

Hintergrundinformationen zu Power Over Ethernet ( PoE & PoE+)

PoE Device Servers & PoE Medienkonverter

Ähnlich wie das Telefonnetz Ihr Telefon zu Hause mit Strom versorgt, überträgt PoE (Power over Ethernet) Gleichstrom über ein Standard Ethernet Kabel (CAT 5 oder höher). Dies ist ausreichend Strom für eine wachsende Anzahl von häufig verwendeten Geräten, wie z. B. IT-Ausrüstung.  Zu solchen Geräten gehören zum Beispiel VoIP-Telefone, Sicherheitskameras, Wireless Access Points, Remote POS-Kiosksysteme und Device Server.

Power over Ethernet ( PoE ) gibt es bereits seit mehreren Jahren, wurde aber nie standardisiert, was dazu führte, dass jeder Hersteller seine eigene Variante für die verschiedenen Verbraucher (Powered Device, PD) implementierte. Im Juni 2003 verabschiedete die IEEE die 802.3af-Power over Ethernet Norm, wodurch ein starker Entwicklungsschub für 802.3af-kompatible Geräte ausgelöst wurde. Im Jahr 2009 hat die IEEE den Standard 802.3at PoE festgelegt, der allgemein als PoE+ bekannt ist.  Mit diesen Standards haben Firmen nun die Möglichkeit, Geräte an Orten einzusetzen, wo eine Wechselstromversorgung vorher schwierig oder aus Kostengründen unmöglich war, wie z. B. an Decken, Wänden oder in Kiosks.

PoE, manchmal auch als „Inline-Power“ bezeichnet, verringert die Anzahl der Kabel, die für die Netzwerkinstallation verlegt werden müssen, erheblich. Weitere Vorteile sind größere Flexibilität bei der Auswahl der Standorte für die Geräte, weniger Ausfallzeiten und geringere Verkabelungs- und Energiekosten.

In einer PoE-Umgebung gibt es zwei Hauptkategorien von Geräten, nämlich Versorger (Power Source Equipment, PSE) und Verbraucher (Powered Device, PD). PSEs stellen den Strom bereit, der von den PDs benötigt wird.  Ein PoE PSE kann bis zu 15,4 Watt bei 48 VDC bereitstellen.  Ein PoE+ PSE kann bis zu 30 Watt bei 48 VDC bereitstellen.  Ein PD kann einen maximalen Leistungsbedarf von 12,95 Watt aufweisen.  Dabei werden die Leitungsverluste berücksichtigt.  Der Standard 802.3af erfordert vieradrige Kabel. CAT5-Kabel verfügen über vier Twisted Pairs, wovon jedoch nur zwei für Daten verwendet werden. Die 802.3af-Spezifikation lässt die Stromleitung über die Reservepaare oder über die Datenpaare zu.

Der Strom wird auf der Schaltkastenseite in das Kabel eingespeist. Das kann durch „Endspan“-LAN/WAN-Switches, die die Stromversorgungsschaltungen beinhalten, oder (falls die vorhandenen LAN-Switches nicht ersetzt oder nur einige Abschnitte mit Strom versorgt werden sollen) durch „Midspan“-Patchpanel oder Injektoren erfolgen, die zwischen dem Switch und dem Abschnitt angeschlossen werden. Wenn Sie vorhandene LAN-Switches nicht ersetzen möchten oder nur einige Segmente mit Strom versorgen möchten, können Sie alternativ dazu Midspan-Patchpanels oder Injektoren zwischen Switch und Powered Device (PD) anschließen. Die Endgeräte (Powered Devices - Energieverbraucher) müssen PoE unterstützen. Viele der neuen PoE-fähigen Switches verfügen auch über Energieverwaltungsfähigkeiten, so dass die daran angeschlossenen PoE-Geräte mit Strom versorgt werden können. Das ist für Remote-Management-Anwendungen ideal, bei denen IT-Ausrüstung wie Server und Router zur Wiederherstellung mit Strom versorgt werden muss.

Wenn ein 802.3af-(PoE)-Powered Device (PD) eingeschaltet wird, teilt es dem Endspan- oder Midspan-Ethernet Switch durch den Austausch von Informationen mit, dass es Strom über das Ethernet-Kabel empfangen kann. Ein mit 802.3af konformes Powered Device kann über Datenleitungen oder freie Pins der Ethernet-Schnittstelle mit Strom versorgt werden. Hier müssen Netzwerkadministratoren mit Bedacht vorgehen, da einige PDs, die von sich behaupten, mit 803.2af konform zu sein, tatsächlich nur durch Midspan-Stromquellen über unbenutzte Adernpaare mit Strom versorgt werden. Midspan-Injektoren überprüfen nicht immer, ob das versorgte Endgerät ein PD ist, und könnten deshalb bei Geräten, die keine PDs sind, Schäden verursachen.

Um das PD vor Spannungsspitzen beim Einschalten zu schützen, muss es unbedingt über einen Einschaltstoßstrom-Begrenzer verfügen. Das mit dieser Schutzvorrichtung ausgerüstete PD beginnt zuerst Strom mit geringer Spannung zu ziehen, um das Power Sourcing Device (PSE) zu schonen. Dann wird auf eine höhere Stromzufuhr umgeschaltet, damit das PD den benötigten Strom bekommt bis zu 12,95 Watt.

Weiter als 100 Meter

Für Remotegeräte, die Strom und Daten empfangen müssen, aber außerhalb der 100-Meter-Reichweite von Kupferkabeln liegen, haben Netzwerkverwalter mehrere Optionen.  Sie könnten einen Remotedatenschrank hinzufügen, LAN-Extender einsetzen, die Ethernet in DSL konvertieren, UTP für Konverter verwenden oder Wi-Fi implementieren.   Oder sie nutzen die Vorteile von Glasfaserleitungen, um die möglichen Entfernungen im Netzwerk zu vergrößern. 

Glasfaser / LWL erweitert die Netzwerkstrecken auf bis zu 160 km pro Verbindung, ohne dass es zu den bei Kupferkabeln üblichen Verschlechterungen bei großen Distanzen kommt. LAN-Extender können mögliche Netzwerkdistanzen auf bis zu 10 km erweitern, allerdings sind die Datengeschwindigkeiten nach 100 Metern deutlich langsamer.  Statt mit 100 Mbit/s werden die Daten schlimmstenfalls mit nur 2,3 Mbit/s übertragen. Des Weiteren hat der Einsatz von LWL auch auf dem Gebiet der Sicherheit Vorteile. Es werden keine elektromagnetischen Abstrahlungen erzeugt, und die Leitungen sind sehr schwer anzuzapfen. Da weder elektrische Interferenzen noch Temperatur- oder Atmosphärenbedingungen zu Datenverlust oder Störungen führen können, ist LWL extrem zuverlässig.

LWL kann von einem vorhandenen Datenschrank zu einem Bereich mit Stromzugang verlegt werden.  Ein PoE-Medienkonverter kann mit 48VDC oder 100-240VAC betrieben werden. Der Medienkonverter wird an das Netzteil und an den Glasfaserleiter angeschlossen.  Kupfer-Ethernet (UTP- oder STP-Kabel) kann weitere 100 Meter zum PD verlängert werden. Der PoE Medienkonverter konvertiert die Daten von LWL zu Kupfer, fügt Strom hinzu und überträgt beides an das PD.

Zusammenfassung der Vorteile der PoE-Technologie:

• Das Ethernet-Gerät muss nur an ein Kabel angeschlossen werden - dies vereinfacht die Installation und spart Platz.
• Sie brauchen keinen teuren Elektriker zu bezahlen und müssen nicht mit der Installation warten, bis er Zeit hat - dies spart Zeit und Geld.
• Das Gerät kann einfach an anderen Orten aufgestellt werden, an denen ein LAN-Kabel verlegt werden kann - Störungen am Arbeitsplatz werden vermieden.
• Sicherer - kein Einsatz von Netzspannung.
• Eine USV garantiert die Stromversorgung der Geräte selbst während eines Netzstromausfalls.

Erfahren Sie mehr über die IOLAN PoE Device Server von Perle – PD‘s
Erfahren Sie mehr über die PoE Medienkonverter von Perle – PSE‘s