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Power over Ethernet

Seit dem 12. Juni 2003 existiert der IEEE 802.3af. Dieser Standard ermöglicht es kleinere Geräte direkt über das LAN mit Strom zu versorgen.


Autor: Martin Dethlefsen (Psyrius)
Datum: 04-03-2004, 12:58:31
Referenzen: www.poweroverethernet.com
Schwierigkeit: none
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Rating: 5 (2x bewertet)

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Einleitung

Seit dem 12. Juni 2003 existiert der internationale Standard IEEE 802.3af bzw. Power over Ethernet (PoE), Power over LAN (PoL) oder Active Ethernet.

Die Technologie von Power over Ethernet erlaubt es kleinere Netzwerkgeräte, wie z.B. IP-Telefone, Accesspoints, Netzwerkameras etc., ohne eine externe Stromquelle zu betreiben.
So müssen keine neuen Leitungen verlegt werden und vorhandene Ressourcen werden effektiver genutzt, da die Geräte nämlich direkt über das Twisted-Pair-Kabel mit Strom versorgt werden. Dies bietet verschiedene Vorteile, so entfällt das Stromkabel und die Geräte werden an eine einzige unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen.

Die Idee der Stromversorgung über die Netzwerkleitung ist jedoch schon älter, nur gab es bislang keinen gültigen Standard, so dass verschiedene Hersteller eigene Lösungen entwickelten. Dadurch war die Gefahr groß, dass man aus Versehen inkompatible Komponenten durch das Anschließen beschädigt. 1999 begann das IEEE den Standardisierungsprozess und bildete eine Arbeitsgruppe. Der Prozess wurde am 12. Juni 2003 abgeschlossen und ein neuer Standard war entwickelt.

Die Technik

Im IEEE 802.3af wird zwischen 2 Kernkomponenten unterschieden.
  • Power Sourcing Equipment (PSE). Diese Komponenten speisen das Netz mit Strom. Es sind meistens aktive Netzkomponenten oder Patchfelder mit PoE-Support.
  • Powered Devices (PD). Dies sind die Energieverbraucher. Sie müssen PoE unterstützen.
Bei den Stromeinspeisungen unterscheidet man zwischen Endspan und Midspan Insertion. Die Endspan-Systeme sind aktive Komponenten (hauptsächlich Switches), die die angeschlossenen Geräte direkt über die Ethernetports mit Strom versorgen. Der Nachteil dieser Geräte ist die hohe Leistungsaufnahme und eine hohe Abwärme.
Die Midspan-Systeme nehmen die Daten der aktiven Komponente entgegen und leiten sie gemeinsam mit der Versorgungsspannung an die Endgeräte weiter.

Die Übertragung der 48V Gleichspannung ist für 100 Meter ausgelegt, was auf das Ethernet abgestimmt wurde. Die angeschlossenen Geräte dürfen 350 mA Strom abnehmen und die maximale Speiseleistung beträgt 15,4 W.
Die Versorgung der Endgeräte erfolgt über Cat.5 Kabel mit RJ-45 Steckern.
Das PoE-Verfahren macht sich die Tatsache zu nutze, dass von den 4 vorhandenen Adernpaaren lediglich 2 zur Datenübertragung benutzt werden.




Schutzmechanismen

Da man in einem LAN natürlich nicht nur PoE-Geräte betreiben will, hat das IEEE ein Verfahren erarbeitet, das Endgeräte vor möglichen Schäden schützt. Dieses Verfahren wird Resistive Power Discovery genannt. Hierbei prüft der PSE das PD auf Kompatibilität, indem es in zyklischen Abständen einen minimalen Strom einspeist und daran erkennt, ob das PD einen 25k-Ohm Abschlusswiderstand besitzt. Wenn nicht ist das Endgerät nicht PoE-fähig. Wenn ja kann der PSE das PD mit Energie versorgen.

Jetzt wird das PD mit einer geringen Leistung versorgt. Das PD signalisiert nun dem PSE welcher der 5 Leistungsklassen es angehört. Die Erkennung erfolgt innerhalb einer Sekunde. Einen weiterer Schutz bietet der Disconnect-Schutzmechanismus. Wenn ein PD entfernt wird, deaktiviert der PSE automatisch die Stromversorgung des entsprechenden Ports. Dieser Mechanismus soll das Vertauschen von PoE-fähigen mit Standardgeräten verhindern.

Leistungsklassen

Klasse Verwendung Max. Einspeiseleistung (PSE) Max. Entnahmeleistung (PD)
0 default 15,4 W 0,44 bis 12,95 W
1 optional 4,0 W 0,44 bis 3,84 W
2 optional 7,0 W 3,84 bis 6,49 W
3 optional 15,4 W 6,49 bis 12,95 W
1 reserviert 15,4 W Reserviert


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