Netzwerk-Grundlagen – Power over Ethernet (PoE)

Die PoE-Standards 802.3af und 802.3at im Detail

23.07.2010 | Autor / Redakteur: Markus Nispel, Sarah König / Andreas Donner

Power over Ethernet (PoE) erlaubt die Stromversorgung von Netzwerkkegräten wie IP-Telefonen oder Access Point über das Ethernet-Kabel
Power over Ethernet (PoE) erlaubt die Stromversorgung von Netzwerkkegräten wie IP-Telefonen oder Access Point über das Ethernet-Kabel

Im Convergence-Bereich stellt sich immer mehr auch die Frage der Stromversorgung für Geräte, wie IP-Telefone, Access Points, Überwachungskameras & Co. Die Antwort lautet Power over Ethernet, PoE. Doch was genau verbirgt sich hinter den Standards 802.3af und 802.3at bzw. PoE und PoE+?

Der große Vorteil von PoE ist, dass keine zusätzliche Stromversorgung zu den Endgeräten verlegt werden muss und deren Installation damit einfacher wird. Das ist insbesondere wichtig für IP-Telefone, schließlich ist es für den Anwender äußerst unkomfortabel, gleich zwei Kabel auf dem Schreibtisch liegen zu haben, wobei das Eine meist noch ein externes Netzteil enthält. Ansonsten ist PoE vor allem für Wireless Access Points, Kartenlesegeräte oder Kameras interessant.

Der IEEE 802.3af Standard ist eine Ergänzung des 802.3 Standards, welcher die Stromversorgung mit Gleichstrom über 10, 100 und 1000Base-T Twisted-Pair-Verkabelung beschreibt. Dabei sind auf jedem Port ausgangsseitig maximal 15,4 Watt Leistung mit einer Spannung von bis zu 48 Volt verfügbar, wobei sich die Verbraucher auch mit geringerem Maximalverbrauch anmelden können, wenn die optionalen Klassen 1 (max. 4 W) oder 2 (max. 7,0 W) unterstützt werden.

Unter Berücksichtigung der Verlustleistung auf den Leitungen, darf das Endgerät eingangsseitig dann maximal 12,95 W bzw. 3,84 W bei Klasse 1 und 6,49 W bei Klasse 2 verbrauchen. Der gelieferte Strom wird dabei auf jedem der Ports ständig überwacht, sodass das so genannte „Power Sourcing Equipment“ (PSE), welches den Strom liefert (dass heißt, der Switch) entscheiden kann, ob ein neu hinzugekommener Port überhaupt noch mit Strom versorgt werden darf.

Würde die insgesamt verfügbare Leistung des Switches überschritten, würde der Port nicht mit Strom versorgt und damit eine Überlastung verhindert. Die Überwachung der PoE-spezifischen Porteigenschaften mittels SNMP wurde durch die IETF in RFC 2665 standardisiert.

IEEE 802.3af-fähige Geräte müssen diverse Anforderungen erfüllen. Die Wichtigsten beziehen sich auf Kompatibilität zwischen PoE- und nicht PoE-fähigen Geräten. Schließlich darf es nicht passieren, dass beim Anschluss eines nicht PoE-fähigen Geräts an einen PoE-fähigen Switch das Gerät durch eine Überspannung beschädigt wird. Weiterhin muss PoE über die vorhandene (drahtgebundene) Ethernetverkabelung möglich sein (Cat3, Cat5, Cat5e und Cat6). Offiziell bezeichnet der Standard die stromeinspeisenden Geräte als PSE (Power Sourcing Equipment).

Um PoE sowohl mit PoE-fähigen als auch mit nicht PoE-fähigen Switches einsetzen zu können, wurden zwei Methoden der Stromeinspeisung vorgesehen: Zum einen durch den Switch direkt, zum anderen über Midspan-Geräte, dass heißt Geräte, die in das Kabel zwischen Switch und Verbraucher eingeschleift werden und dann das Endgerät mit Strom versorgen.

Es gibt zwei Gründe warum man Switch und Midspan anstelle von PoE-fähigen Switches einsetzt. Einerseits gibt es alte Geräte, die den Standard noch nicht unterstützen, andererseits lohnt es sich manchmal auf Grund der geringen Anzahl von benötigten PoE-Ports nicht, alle Switches mit PoE auszustatten.

Die Übertragung des Stroms kann bei PoE sowohl über die Datenleitungen als auch über die bei Ethernet bzw. Fast Ethernet ungenutzten Adernpaare 4, 5 und 7, 8 erfolgen. Im Falle von Gigabit Ethernet erfolgt die Einspeisung zwangsweise über Leitungspaare, die auch für die Datenübertragung genutzt werden.

Enterasys bietet eine Reihe von Geräten an, die als PSE arbeiten können: Bei der N-Serie ist dies mit einem 48 Port 10/100Base-TX Board mit externem Powershelf realisiert. Der N5 hat dafür 4 integrierte, modulare 1.200 Watt PoE Netzteile. Die gesamte A/B/C-Serie ist ebenfalls als PoE-Variante erhältlich.

Mehr Power – IEEE 802.3at Draft

Die IEEE hat unter dem Kürzel 802.3at eine Arbeitsgruppe zur Weiterentwicklung von Power over Ethernet gebildet. Ziel der auch als PoE+ bezeichneten Initiative ist es, über die vier Adern eines Minimum-Ethernet-Kategorie-5-Kabels bis zu 56 Watt Leistung zu übertragen.

Damit wird es möglich Geräte mit höherem Leistungsbedarf wie z.B. 802.11n Access Points direkt über ein Kabel mit Strom zu versorgen.

Über die Autoren

Markus Nispel ist als Vice President Solutions Architecture zuständig für die strategische Produkt- und Lösungsentwicklung bei Enterasys. Sein Fokus liegt auf dem Ausbau der Sicherheits- und dort insbesondere der Network-Access-Control-Lösung (NAC) von Enterasys; hier zeichnet er als Architekt verantwortlich. Diese Position knüpft an seine vorherige Tätigkeit bei Enterasys als Director Technology Marketing an. Bereits hier war er intensiv in die weltweite Produktentwicklung und -strategie von Enterasys im Office des CTO involviert. Darüber hinaus berät er Key Accounts in Zentraleuropa, Asien und dem mittleren Osten bei strategischen Netzwerkentscheidungen und verantwortet die technischen Integrationsprojekte zwischen Enterasys und der Siemens Enterprise Communications Group.

In Zentraleuropa und Asien verantwortet er zudem das Security Business Development und steht mit einem Team an Security Spezialisten für die Implementierung von Security Projekten mit höchsten Anforderungen bereit.

Vor seiner Tätigkeit für Enterasys Networks war Markus Nispel als Systems Engineer bei Cabletron Systems aktiv. Hier führte er 1998 die ersten Layer 3 Switches für den europäischen Kundenstamm ein.

Markus Nispel studierte an der Fachhochschule der Deutschen Telekom in Dieburg und schloss sein Studium 1996 als Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik erfolgreich ab. Erste Berufserfahrung sammelte er unter anderem bei der E-Plus Mobilfunk GmbH innerhalb der Netzwerkoptimierungsgruppe für DCS Mobile Networks.

Sarah König ist als Executive Assistant to Edward Semerjibashian & Marketing zuständig für die Unterstützung des Senior Vice President und jegliche Marketingaktionen in Zentral- und Osteuropa, Russland und Asien bei Enterasys. Ihr Fokus hierbei liegt auf der Vorbereitung und Durchführung von Events und der Bereitstellung von Marketing-Materialien. Dies beinhaltet unter anderem die Verfassung und Aufbereitung von Dokumentationen, Präsentation und Lösungen sowie Presseartikeln.

Vor ihrer Tätigkeit für Enterasys Networks absolvierte Sarah König Ausbildungen zur Fremdsprachen Assistentin und Bankkauffrau. Erste Beruferfahrung sammelte sie bei der Herner Sparkasse.

Aufmacher: Power over Ethernet (PoE) erlaubt die Stromversorgung von Netzwerkkegräten wie IP-Telefonen oder Access Point über das Ethernet-Kabel

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