Definition Was ist 802.3af (PoE)?

802.3af ist ein 2003 vom IEEE verabschiedeter Standard zur Stromversorgung von Geräten über die LAN-Verkabelung (Power over Ethernet). 802.3af ermöglicht es, Geräte mit einem Leistungsbedarf von bis zu 12,95 Watt über das LAN-Kabel zu betreiben. Nachfolgestandards wie PoE+ (802.3at) und PoE++ (802.3bt) gestatten die Übertragung noch höherer elektrischer Leistungen.

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Die Abkürzung PoE steht für Power over Ethernet. Dabei handelt es sich um einen im Jahr 2003 vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) verabschiedeten Standard zur Stromversorgung von Geräten über die Netzwerkverkabelung. Power over Ethernet macht eine separate Verkabelung zur Energieversorgung überflüssig und nutzt das LAN-Kabel sowohl zur Datenübertragung als auch zur Energieversorgung.

Die maximale elektrische Leistung, die ein einzelnes Gerät via Power over Ethernet nach Standard 802.3af erhält, ist auf 12,95 Watt begrenzt. Über die Jahre erschienen weitere Power-over-Ethernet-Standards wie PoE+ (IEEE 802.3at) und PoE++ (IEEE 802.3bt), die höhere maximale Leistungen bieten.

Häufig verwendet wird Power over Ethernet zur Versorgung elektrischer Geräte wie Überwachungskameras, VoIP-Telefonen oder WLAN-Accesspoints, bei denen ein zusätzlicher Stromanschluss aufgrund des abgesetzten Installationsorts einen erhöhten Aufwand verursacht.

Nutzbar sind Twisted-Pair-Ethernet-Kabel verschiedener Kategorien. Die Energieversorgung erfolgt entweder über freie Adernpaare oder über zur Datenübertragung genutzte Adernpaare. Eingespeist wird der Gleichstrom mit einer Spannung von bis zu 44 Volt mithilfe kompatibler Netzwerkswitches (aktive Speisung) oder zwischengeschalteter PoE-Injektoren (passive Speisung). Der Standard unterscheidet zwischen Energieversorgern (Power Sourcing Equipment; PSE) und Energieverbrauchern (Powered Devices; PD).

Technische Merkmale von Power over Ethernet nach 802.3af

Hier kurz zusammengefasst die wichtigsten technischen Merkmale von Power over Ethernet nach Standard IEEE 802.3af:

• Spannung: ca. 44 Volt

• Strom: bis zu 350 Milliampere

• maximale PSE-Ausgangsleistung: 15,4 Watt

• maximale PD-Nutzleistung: 12,95 Watt

• genutzte Adernpaare: 2

• unterstützte Leistungsklassen: 0 bis 3

Betrachtungen zur Verlustleistung

Ein PSE liefert eine Ausgangsleistung von bis zu 15,4 Watt. Allerdings beträgt die maximal nutzbare Leistung eines PDs nur 12,95 Watt. Dies ist darin begründet, dass der über das Datenkabel übertragene Strom Wärme und damit Verlustleistung erzeugt. Je länger ein Netzwerkkabel und je kleiner sein Adernquerschnitt ist, desto höher wird die Verlustleistung. Rechnet man zu dieser Verlustleistung noch die in den Netzteilen entstehenden Verluste hinzu, ist der Wirkungsgrad von Power over Ethernet nicht besonders hoch und liegt oftmals deutlich unter 70 Prozent.

Einspeisung der elektrischen Energie

Bei der Einspeisung der elektrischen Energie ist eine Unterscheidung zwischen der Endspan- und der Midspan-Einspeisung möglich. Die Endspan-Versorgung erfolgt direkt durch PoE-fähige Switches. Kommen zwischengeschaltete Energiequellen wie PoE-Injektoren zum Einsatz, handelt es sich um eine Midspan-Einspeisung. Die Midspan-Einspeisung erlaubt die Integration von PDs, ohne dass vorhandene Switches ausgetauscht werden müssen.

Die eigentliche Übertragung des Stroms findet bei Ethernet oder Fast Ethernet auf den nicht genutzten Adernpaaren 4, 5 und 7, 8 statt (Spare-Pair-Speisung). Werden alle Adernpaare für die Datenübertragung genutzt wie bei Gigabit Ethernet ist eine Einspeisung über die datenführenden Adernpaare möglich (Phantomspeisung).

Erkennung von kompatiblen Endgeräten

Bei der Nutzung von Power over Ethernet ist unbedingt zu vermeiden, dass nicht kompatible Endgeräte durch die Gleichspannung auf dem Netzwerkkabel beschädigt werden. Die Spannung darf nur auf die Adernpaare geschaltet werden, wenn das Endgerät kompatibel ist. Hierfür sieht der Standard bei aktiver Speisung ein Prüfverfahren vor. Um festzustellen, ob ein PD über das Netzwerkkabel angeschlossen ist, prüft das PSE mit einer integrierten Messschaltung Parameter wie elektrischen Widerstand und Kapazität. Das Verfahren wird auch als "Resistive Power Discovery" bezeichnet. Nur wenn definierte Werte gemessen werden, aktiviert das PSE die Energieversorgung auf dem Netzwerkkabel. In einem weiteren Schritt wird die Leistungsklasse des Endgeräts bestimmt. Dadurch ist es dem PSE möglich, die richtige Stromstärke zu liefern.

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