PoE-Injektoren bringen Stecker

Jun 05, 2023

Power-over-Ethernet-LAN-Switches sind wesentliche Komponenten moderner Industrienetzwerke. Sie versorgen eine Reihe von PoE-betriebenen Geräten über große Entfernungen mit Gleichstrom und übertragen gleichzeitig Daten über dasselbe CAT5-Kabel oder höher.

Power over Ethernet (PoE) LAN-Switches sind wesentliche Komponenten moderner Industrienetzwerke. Sie versorgen eine Reihe von PoE-betriebenen Geräten (PDs) über große Entfernungen mit Gleichstrom und übertragen gleichzeitig Daten über dasselbe CAT5-Kabel oder höher. Verwaltet oder nicht verwaltet bieten PoE-LAN-Switches Netzwerkadministratoren eine Reihe wichtiger Vorteile. Ohne an Steckdosen gebunden zu sein, können angeschlossene PDs beispielsweise bei Netzwerkerweiterungen an optimalen Standorten positioniert und bei Bedarf einfach neu positioniert werden, was die Flexibilität und Skalierbarkeit des Netzwerks erhöht und gleichzeitig die Kosten für die Installation von Steckdosen einspart. Die neueste Version des IEEE PoE-Standards, bekannt als 802.3bt, erhöht die maximale Leistung auf 90 W pro Switch-Port und öffnet damit die Tür für die Stromversorgung so unterschiedlicher PDs wie LED-Beleuchtung, Sensoren, WAP, Alarmsysteme, IP-PTZ-Kameras und -Monitore und sogar Klimaanlagen. Seit ihrer Einführung in den frühen 2000er Jahren haben PoE-LAN-Switches große Veränderungen für industrielle Anwendungen eingeläutet und den bereits schnellen Übergang zu Ethernet-basierten industriellen Steuerungssystemen beschleunigt. Allerdings sind heute Millionen von Nicht-PoE-LAN-Switches ohne diese Funktion im Einsatz. Was macht ein Netzwerkadministrator also, wenn ein vorhandener Ethernet-Switch nicht PoE-fähig ist, das PD, das er dem Netzwerk hinzufügt, jedoch schon? In diesem kurzen Artikel erklären wir Ihnen, wie Sie dieses Manko mit einem einfachen Gerät beheben können: dem PoE-Injektor.

Im Wesentlichen fungiert ein PoE-Injektor als Vermittler, um einen Nicht-PoE-Switch mit PoE-kompatiblen Geräten zu verbinden. Dazu wird ein Ethernet-Kabel mit Strom versorgt, sodass jedes angeschlossene IEEE 802.3af-, IEEE 802.3at- und IEEE 802.3bt-PD mit Strom versorgt werden kann. PoE-Injektoren, auch Midspans oder PoE-Adapter genannt, werden typischerweise mit Geräten mit geringem Stromverbrauch (30 W) verwendet, die an schwer zugänglichen Orten installiert werden, an denen keine Steckdosen verfügbar sind, obwohl neuere Industrie-Injektoren durch mehrere viel höhere Wattleistungen bis zu 95 W liefern können Häfen. Da viele Injektoren im Freien oder in Fabriken installiert werden müssen, werden häufig umgebungsfeste Merkmale – wie IP30-Gehäuse, große Temperaturbereiche, Beständigkeit gegen Stöße, EMV und Vibrationen, Blitzschutz, Überlastschutz und redundante Stromeingänge – hinzugefügt, um Ausfallzeiten zu vermeiden Anwendungen. PoE-Injektoren lassen sich problemlos in vorhandene Netzwerk-Switches integrieren. Der Injektor wird an einer Wand oder einer DIN-Schiene montiert und befindet sich zwischen dem Nicht-PoE-LAN-Switch und dem PoE-kompatiblen PD. Der Injektor ist über Ethernet-Kabel sowohl mit dem Switch als auch mit dem PD vernetzt und wird separat über eine lokale Wechselstromsteckdose mit Strom versorgt, die er automatisch in Gleichstrom umwandelt. Injektoren sind normalerweise mit zwei nicht verwalteten RJ45-Ports konfiguriert: Dateneingang und Daten+Stromausgang. Der Dateneingangsanschluss stellt eine Verbindung zum Nicht-PoE-LAN-Switch her, während der Daten- und Stromausgangsanschluss eine Verbindung zu einem PD herstellt, das bis zu 100 Meter (328 Fuß) entfernt positioniert werden kann. AWenn nur ein PD mit Strom versorgt werden soll, reicht ein Single-Port-PoE-Injektor aus. Bei mehreren PDs muss die Anzahl der PoE-Injektor-Ports mit der des Injektors übereinstimmen. Außerdem benötigt ein Gigabit-Switch ohne PoE einen Gigabit-Injektor, um die Netzwerkgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Es ist wichtig, die Art der Verkabelung zu kennen, die beim Verbinden der PoE-Geräte mit den PoE-Injektoren und dem Switch verwendet werden soll. Gemäß den IEEE PoE-Standards variieren die Verkabelungsanforderungen für die PoE-Injektoren je nach Standard. Beispielsweise ermöglicht der IEEE 802.3af-Standard die Lieferung einer maximalen Leistung von 15,4 Watt, entsprechend Cat 3, Cat 5 oder höheren Kabeln. In ähnlicher Weise verwenden die IEEE-Standards 802.3at Kabel der Kategorie 5, während 802.3bt Typ 3 und 802.3bt Typ 4 aufgrund der erhöhten Wärme- und Stromübertragung Kabel der Kategorie 6 oder höher verwenden.

Alle IEEE 802.3af/at/bt-kompatiblen PoE-Injektoren sind so konstruiert, dass sie Schäden an einem Gerät verhindern, selbst wenn dieses Gerät nicht für PoE ausgelegt ist. Nach dem Anschließen leitet der Injektor einen Handshake-Vorgang ein, bevor er Strom an das angeschlossene PD sendet. Dieses Verfahren nutzt Niederspannung und ist für jedes angeschlossene Gerät, egal ob PoE oder Nicht-PoE, ungefährlich. Sobald der Handshake erfolgreich abgeschlossen wurde, beginnt der PoE-Injektor mit der Stromübertragung und löst den Start des angeschlossenen Geräts aus. Wenn der Handshake aus irgendeinem Grund nicht abgeschlossen wird, sendet der Injektor keinen Strom und verhindert so Schäden.

Um Überlastungen oder Betriebsprobleme zu vermeiden, muss das PoE-fähige PD mit der vom PoE-Injektor gelieferten Spannung kompatibel sein. Wie bereits erwähnt, gibt es drei PoE-Standards – 802.3af (PoE), 802.3at (PoE+), 802.3bt (PoE++) – die eine Stromversorgung von bis zu 15,4 W, bis zu 30 W und bis zu 60 W/100 unterstützen W bzw. Beispielsweise verwenden die meisten PoE-IP-Kameras 12 oder 24 Volt. Überprüfen Sie daher die Spezifikationen des PoE-Injektors, um sicherzustellen, dass sie mit denen der Kamera übereinstimmen, d. h. entweder PoE oder PoE+.

Es gibt entscheidende Unterschiede zwischen einem aktiven PoE-Injektor und einem passiven PoE-Injektor. Sobald ein aktiver PoE-Injektor angeschlossen ist, stellt er den „Handshake“ mit dem zuvor erwähnten PoE-Gerät her und schaltet das Gerät bei Erfolg ein. Ein aktiver PoE-Injektor ermittelt zunächst die Eigenschaften des eingehenden Stromflusses. Anschließend passt es den Durchfluss an die Anforderungen des Geräts selbst an. Wenn eine Diskrepanz im Stromfluss festgestellt wird, wird der Strom einfach nicht zum Gerät geleitet. Dadurch ist die Gefahr eines Durchbrennens des Geräts ausgeschlossen. Aktive PoE-Injektoren folgen den Standards IEEE 802.3af, IEEE 802.3at und IEEE 802.3bt, passive PoE-Injektoren dagegen nicht. Ein passiver Injektor übernimmt keine Handshake-Funktion. Es sendet rohe, nicht ausgehandelte Energie über Ethernet-Kabel an angeschlossene Geräte, unabhängig davon, ob diese damit umgehen können oder nicht. Aus diesem Grund wird passives PoE als „Always ON“ bezeichnet. Um das Risiko passiver PoEs zu verringern, stellen Sie immer sicher, dass Sie das Gerät genau an die Spannung anschließen, die das Gerät benötigt. Wenn Sie einen PoE-Injektor zur Stromversorgung von Geräten verwenden, empfiehlt Antaira dringend die Verwendung eines aktiven PoE-Injektors zur Stromversorgung.

Aufgrund ihrer einfachen Integration und PoE-Funktionalität bieten industrielle PoE-Injektoren mehrere Vorteile, darunter:

Henry Martel ist Field Application Engineer bei Antaira Technologies.

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