Was ist Power over Ethernet?

May 22, 2023

Mit der Power-over-Ethernet-Technologie (PoE) kann ein Twisted-Pair-Ethernet-Kabel neben Daten auch elektrische Geräte mit Strom versorgen. Dies kommt am häufigsten bei IoT-Geräten (Internet of Things) wie IP-Sicherheitskameras vor und vereinfacht die Verkabelung einer solchen Einrichtung erheblich, da für fast alles nur ein Kabel erforderlich ist. Wenn solche Geräte an schwer zugänglichen Orten platziert werden können, wo die Verkabelung umständlich ist, ist das wirklich praktisch, ganz zu schweigen davon, dass es kostengünstiger ist.

Das ist jedoch nicht alles, was PoE so nützlich macht. Hier finden Sie alles, was Sie über Power over Ethernet wissen müssen.

Power over Ethernet ist die Bezeichnung für die übergreifende Technologie, die die Bereitstellung von Strom über eine Ethernet-Netzwerkverbindung sowie die Datenübertragung ermöglicht. In Wirklichkeit ist PoE die Kombination aus einem Gerät, das PoE unterstützt, einem Standard-Ethernet-Kabel und einem Netzwerk-Switch mit PoE-Unterstützung. Es ist auch möglich, einen Nicht-PoE-Switch zu verwenden und einen PoE-Injektor zwischen dem Switch und dem PoE-Gerät zu verwenden, dieser Injektor benötigt jedoch einen eigenen Hauptstromanschluss, um das Netzwerk mit Strom zu versorgen.

PoE wurde ursprünglich für die Verwendung mit Voice over Internet Protocol (VoIP-Telefonen) konzipiert, sodass diese über ein einziges Kabel mit Strom versorgt und mit einem Netzwerk verbunden werden können und gleichzeitig die einfache Möglichkeit bieten, solche Geräte aus der Ferne auszuschalten, wenn sie nicht verwendet werden. Seitdem wurde es erweitert, um eine einfachere Verkabelung für IP-Kameras, Outdoor-Radios, IP-TVs, Netzwerk-Router, Zugangskontrollpunkte wie Gegensprechanlagen und Zutrittskartenscanner, Remote-Point-of-Sale-Kioske und industrielle Steuerungssysteme zu ermöglichen, um nur einige zu nennen.

In den meisten Haushalten wird es jedoch am häufigsten mit Wi-Fi-Zugangspunkten verwendet. Dies ist besonders häufig in Mesh-Netzwerken der Fall, in denen mehrere Router und Knoten erforderlich sind.

Alle verschiedenen Arten von Ethernet-Kabeln bestehen aus verdrillten Kupferdrahtpaaren. Es sind diese Paare, die die Daten übertragen, und es sind dieselben Paare, die auch die Stromübertragung über das Kabel ermöglichen. Ein Teil dieser Leistung wird vom Stromquellengerät empfangen, sei es ein PoE-Switch oder ein PoE-Injektor, und der Rest wird über die Ethernet-Verkabelung an alle angeschlossenen PoE-Geräte geliefert.

Es gibt drei standardisierte Techniken zur Bereitstellung von Strom über Ethernet. Sie sind als Alternative A (oder Modus A), Alternative B (oder Modus B) und 4PPoE bekannt. Bei PoE-Konfigurationen der Alternative A werden Strom und Daten über dieselben Leitungen übertragen (für Geschwindigkeiten von 10 Mbit/s und 100 Mbit/s), während Alternative B den Strom über separate Leitungen an die Daten überträgt. Der 4PPoE-Standard nutzt alle vier Paare einer Twisted-Pair-Verkabelung zur Übertragung von Strom und Daten. Dies ermöglicht eine höhere Stromversorgung und Netzwerkgeschwindigkeiten.

Für die Verwendung von PoE benötigen Sie keine spezielle Verkabelung, Sie müssen jedoch ein ausreichend hochwertiges Ethernet-Kabel wählen, damit Strom und Daten störungsfrei übertragen werden können. Obwohl die Leistung und Qualität von Ethernet-Kabeln je nach gewähltem Ethernet-Kabel erheblich variieren können, haben die neuesten Kabelkategorien einen Mindestqualitätsschwellenwert, der sicherstellt, dass Sie eine zuverlässige PoE-Verbindung erhalten. Vor diesem Hintergrund sollten Ethernet-Kabel der Kategorie 5 oder Cat 5 als die Mindestkabelkategorie für Power over Ethernet angesehen werden, während neuere Generationen von Kabeln für Gigabit-Ethernet mit PoE oder Verbindungen mit größerer Bandbreite verwendet werden.

Die einzige Einschränkung bei dieser Empfehlung besteht darin, dass das Kabel zu 100 % aus Kupfer bestehen muss. Einige günstigere Ethernet-Kabel sind als CCA (Copper-Clad Aluminium) bekannt und umhüllen einen Aluminiumdraht praktisch mit einer dünnen Kupferschicht. Da Aluminium kein so guter elektrischer Leiter ist wie Kupfer, wird unabhängig von der gewünschten Bandbreite davon abgeraten, CCA-Ethernet-Kabel für PoE-Netzwerke zu verwenden.

Obwohl PoE in der Regel relativ wenig Strom für bescheiden angeschlossene Geräte bereitstellt, kann es bei Bedarf recht viel Strom liefern, was den Einsatz einiger anspruchsvollerer PoE-Geräte ermöglicht. Die Basis-Power-over-Ethernet-Spezifikation stellt bis zu 15,4 Watt Gleichstrom an jedem Port bereit, obwohl dieser Wert am Gerät normalerweise auf 12,95 W sinkt, da über die Länge des Kabels etwas Strom verloren geht – und bei längeren Kabeln noch mehr.

Neuere Spezifikationen können 25,5 W, 51 W oder sogar 71 W pro Port bereitstellen, wobei jede einzelne höhere Anforderungen an die Stromversorgungsausrüstung stellt, sei es ein mit PoE ausgestatteter Switch oder ein PoE-Injection-Gerät.

Obwohl PoE keine spezielle Verkabelung erfordert, um ordnungsgemäß zu funktionieren, gibt es einige Einschränkungen hinsichtlich der Kabellänge. Verschiedene Ethernet-Kabel unterstützen unterschiedliche Datenraten bei unterschiedlichen Längen, aber PoE ist auch auf 100 Meter begrenzt. Während Sie in einem PoE-Netzwerk jedoch auf 100 m pro Ethernet-Kabel beschränkt sind, können Sie diesen Stromversorgungsmechanismus mithilfe von PoE-Extendern erweitern. Sie installieren sie auf der Leitung zwischen dem Stromquellengerät und dem vernetzten Gerät und haben so die Möglichkeit, dem Netzwerk weitere 100 m Ethernet-Kabel hinzuzufügen.

PoE-Extender sind keine Injektoren und benötigen daher keinen eigenen Stromanschluss. Sie stellen jedoch sicher, dass die Stromversorgung im gesamten Netzwerk aufrechterhalten wird. Allerdings reproduzieren sie die Leistung der Originalquelle nicht vollständig, da der Extender selbst zum Betrieb etwas Strom benötigt. Dies führt dazu, dass die an das Endpunktgerät gelieferte Leistung geringer ist, als wenn es einfach über eine kürzere Kabelstrecke direkt an das Stromquellengerät angeschlossen wäre.

Vor diesem Hintergrund können Sie technisch gesehen mehrere PoE-Extender über die gesamte Länge des Netzwerks verwenden, um dessen Reichweite weiter zu vergrößern. Allerdings verbraucht jeder Extender mehr Strom, sodass weniger für das spätere PoE-Gerät übrig bleibt. Dies wird noch schlimmer, wenn Sie einen Erweiterungssplitter verwenden, der die Power-over-Ethernet-Verbindung an mehrere Endpunktgeräte weiterleitet.