Was ist Power over Ethernet (PoE)?

Die Power-over-Ethernet-Technologie hat sich zu einem wichtigen Bestandteil von Wireless-LAN-Architekturen, Smart Buildings und Unternehmensnetzwerken entwickelt. [...]

Geräte über das Ethernet mit Strom zu versorgen bedeutet, dass auch solche an infrastrukturarmen Orten betrieben werden können (c) Pixabay.com

Power over Ethernet ist zu einem der Punkte geworden, auf den sich viele Unternehmen verlassen, um über bestehende Datenkabel Strom zu Wi-Fi-Zugangspunkten, Firewalls, IP-Telefonen und anderen Infrastrukturen in ihren Netzwerken zu bringen.

Die Nutzung von PoE hat seit der IEEE-Normung im Jahr 2003 erheblich zugenommen, und sie wird vermutlich auch in den kommenden Jahren weiterhin zunehmen, da immer neue Anwendungen entwickelt werden. Nach Angaben der Dell’Oro-Gruppe werden in den nächsten fünf Jahren insgesamt über 624 Millionen PoE-Ports in Betrieb genommen werden.

„Es gibt eine Reihe von Treibern für die aktuelle PoE-Technologie. Wenn man sich zum Beispiel WLAN [Wireless LAN] Access Points ansieht, so hat man eine größere Anzahl von [drahtlosen Bandbreiten] und größere Geschwindigkeiten, die eine höhere Leistung erfordern“, erklärt Sameh Boujelbene, Senior Research Director für die Ethernet Switch-Marktforschung bei Dell’Oro. „Die neue Generation von IP-Handys fügt Telepräsenzfunktionen hinzu. Wenn man sich Überwachungskameras ansieht, wurden Zoom- und Analysefunktionen hinzugefügt. All diese neuen Funktionen erfordern eine höhere Leistung.“

Was ist Power over Ethernet?

PoE ist die Versorgung von Netzwerkgeräten mit Strom über die gleiche Datenverkabelung, die sie auch mit dem LAN verbindet. Dadurch werden die Geräte selbst vereinfacht, da kein elektrischer Stecker und kein Stromwandler mehr erforderlich sind, und es ist nicht mehr notwendig, in der Nähe jedes Geräts separate elektrische Leitungen und Steckdosen zu installieren.

Im Falle des Ersatzes von älteren Telefonanlagen durch IP-Telefone entfällt der Bedarf an separaten, dedizierten Gleichstromkabeln. Wenn Netzwerke erweitert oder umkonfiguriert werden, haben sie Strom, solange das Datenkabel zu den Geräten verlegt ist.

Der ursprüngliche IEEE-PoE-Standard (802.3af-2003) legt fest, wie bis zu 15,4 W Gleichstromleistung pro Switch-Port an jedes Gerät bei einer Entfernung von bis zu 10 Metern über Ethernet-Kabel der Kategorien 3, 5, 5e und 6 zu liefern ist. Der Standard legt 15,4 W als Maximum fest, sieht aber nur 12,95 W vor, um die Geräte zu versorgen, da die Leistung innerhalb des Kabels über die Entfernung abgeführt wird. Dieser Verlust beeinträchtigt die Netzwerkleistung von 10/100/1000Mbps-Ethernet-Verbindungen zu den Geräten nicht.

Im Laufe der Zeit benötigten neuere Geräte mehr Leistung, so dass 2009 ein neuer Standard, PoE+ (IEEE 802.3at), geschaffen wurde, der die maximale Leistung auf 30W erhöht, wobei die Geräte mit 25,5W erreicht werden.

Der neueste Standard, 802.3bt, erhöht die maximale Leistung des Quellschalters auf 90W, wobei den Geräten 71,3W zur Verfügung stehen. Laut David Tremblay, Vorsitzender des PoE-Unterausschusses der Ethernet Alliance und Systemarchitekt bei Aruba Networks, einem HPE-Unternehmen, wird dies voraussichtlich der letzte PoE-Standard sein.

Vorteile

Die treibende Idee hinter PoE war es, die Notwendigkeit der Installation von Steckdosen zu eliminieren, insbesondere an abgelegenen oder schwer zugänglichen Orten. PoE versprach auch:

  • Die Bereitstellungskosten um bis zu 1.000 Dollar pro Gerät zu reduzieren.
  • Die Notwendigkeit von AC-Netzadaptern zu reduzieren.
  • Die Installation zu vereinfachen, indem Kunden ein einziges Cat5/5e/6-Kabel für Daten und Strom verwenden können.
  • Den Kunden eine zentralisierte Stromsicherung und -verwaltung zu bieten.
  • Die Wiederverwendung von Kupfer aus älteren Telefonnetzwerken zu ermöglichen.
  • Das Verschieben von PoE-Geräten zu ermöglichen, ohne dass das Netzwerk eine Ausfallzeit hat.

„Energieeinsparung ist ein bedeutender Aspekt insbesondere bei PoE, aber der Standard konzentriert sich wirklich auf die Energieeffizienz, da er alle vier Paare von Kabeln der Ethernet-Kat 5-Verkabelung verwendet, während frühere Versionen des Standards lediglich zwei Paare verwendeten“, erläuterte Tremblay.

Der neueste Standard hält ein Stromversorgungs-Signaturniveau aufrecht, das Beleuchtungs- oder IoT-Anwendungen unterstützt, die mit PoE versorgt werden und bei Bedarf eine akzeptable Standby-Leistung aufweisen.

Ein weiterer Vorteil, so Tremblay, sei, dass PoE in Kombination mit einer Analysesoftware es Facility-Management-Teams ermöglichen könne, festzustellen, welche Gebäudebereiche unbewohnt seien, und durch das ferngesteuerte Ausschalten von Licht und HLK-Geräten Strom zu sparen.

Ein wichtiger und wachsender Vorteil von PoE liegt in der Bereitstellung von Wi-Fi-Zugangspunkten. Diese Geräte werden oft an Orten platziert, an denen es schwierig wäre, traditionelle elektrische Leitungen zu verlängern, wie etwa hinter Deckenplatten, sagte Boujelbene.

Das Wachstum der drahtlosen Kommunikation in Gebäuden, Büros und Orten wie Sportarenen steigert den Bedarf an PoE, sagte Tremblay. „PoE macht die Einführung drahtloser Systeme so viel greifbarer.“

PoE und IoT

Die Verwendung von PoE bei drahtlosen Rollouts mag die Hauptanwendung der Technologie sein, aber viele glauben, dass sie im Internet ein Zuhause finden wird, wo kabelgebundene IoT-Geräte Strom von ihrer Netzwerkverbindung erhalten können.

Versa Technology hat einen Blogeintrag über die Verwendung von PoE und IoT durch die Stadt San Diego, Kalifornien, verfasst, die über Ethernet-Verkabelung tausende von miteinander verbundenen LED-Straßenlampen mit Strom versorgt, die in das IoT-Netzwerk der Stadt integriert sind. Der Strom für die intelligenten Lampen kann beliebig hoch- und runtergedreht werden, um die Beleuchtung für jeden Bereich zu optimieren.

Solche Beleuchtungssysteme haben einen geringen Strombedarf und sind daher kostengünstiger in der Anwendung. Die PoE-Straßenleuchten sind in das IoT-Netzwerk der Stadt integriert, was ihre Fernüberwachung und -steuerung ermöglicht. Die intelligenten Lampen sind mit Bewegungssensoren ausgestattet, um Energie zu sparen, indem die Beleuchtung auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Bereichs hin optimiert wird. Das System spart der Stadt 250.000 Dollar oder mehr pro Jahr, so Versa.

IP-Sicherheitskameras, die oft an schwer zugänglichen Orten platziert sind, sind ein weiteres wichtiges Ziel für PoE-Anwendungen.

Die große Herausforderung: Interoperabilität

Das Power over Ethernet (PoE)-Zertifizierungsprogramm der Ethernet Alliance kann dazu beitragen, schnellere PoE-Installationen zu ermöglichen und Interoperabilitätsprobleme zu vermeiden, meinte Tremblay. Ethernet-Anbieter wie Analog Devices, Cisco, HPE, Huawei, Microsemi und Texas Instruments sind Teil des Zertifizierungsprogramms.

Da jedoch neue Geräteklassen entwickelt werden, müssen die Akteure der Branche neue Partnerschaften mit Unternehmen eingehen, die zertifizierte Geräte anbieten, erklärte die Dell’Oro-Gruppe. „Mit der Vielfalt der Anwendungen entstehen Interoperabilitätsprobleme, die die Notwendigkeit von Tests und Zertifizierungen diktieren“, so Boujelbene.

Die zertifizierten Produkte reichen von Evaluierungsboards auf Komponentenebene über stromsparende Enterprise-Switches bis hin zu PoE-Stromquellen im mittleren Preissegment. Einzelheiten zu den zertifizierten Produkten sind über das öffentliche Register des Programms erhältlich.

*Michael Cooney ist leitender Redakteur bei Network World und schreibt seit mehr als 25 Jahren über die IT-Welt.


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