Definition Was ist 802.3at (PoE+)?

802.3at ist ein 2009 vom IEEE verabschiedeter Standard zur Stromversorgung von Netzwerkgeräten über die LAN-Verkabelung. Er ist eine Weiterentwicklung des PoE-Standards nach 802.3af und bietet höhere Leistung von bis zu 25,5 Watt für ein einzelnes LAN-Gerät. 802.3at ist abwärtskompatibel zu 802.3af. Zur Übertragung noch höherer Leistungen ist der Standard PoE++ (IEEE 802.3bt) vorgesehen.

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Die Abkürzung PoE+ steht für "Power over Ethernet+". Es handelt sich um die im Jahr 2009 vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) verabschiedete Weiterentwicklung des PoE-Standards 802.3af unter der Bezeichnung 802.3at.

Mithilfe des Standards lassen sich Geräte in einem Netzwerk per LAN-Verkabelung mit elektrischer Energie versorgen. Ein separater Stromanschluss wird dadurch überflüssig. Im Gegensatz zu 802.3af mit seiner maximal nutzbaren Leistung von 12,95 Watt gestattet 802.3at den Anschluss von Endgeräten mit einer Leistungsaufnahme von bis zu 25,5 Watt. Dadurch werden Geräte mit höherem Energiebedarf wie WLAN-Accesspoints per LAN mit Energie versorgbar.

Typische weitere Geräte für die Energieversorgung per Power over Ethernet sind VoIP-Telefone oder Überwachungskameras. Noch höhere elektrische Leistung von bis zu 70 oder 100 Watt bietet der neuere Standard PoE++ (802.3bt). Der Strom zur Energieversorgung über die Twisted-Pair-LAN-Kabel wird entweder auf nicht belegten oder den datensignalführenden Adern übertragen. Der Standard unterscheidet zwischen Energieversorgern (Power Sourcing Equipment; PSE) und Energieverbrauchern (Powered Device; PD).

Eingespeist wird der Gleichstrom mit einer Spannung von 50 Volt über kompatible Netzwerkswitches oder zwischengeschaltete Injektoren. Power over Ethernet nach 802.3at ist mit 802.3af abwärtskompatibel. Das heißt, dass PoE+-PSE-Geräte sowohl 802.3at-kompatible als auch 802.3af-kompatible PD-Geräte mit Energie versorgen können. Über ein PSE-Gerät nach 802.3af lassen sich nur 802.3af-kompatible Geräte mit der für den Betrieb benötigen elektrischen Energie beliefern. Abhängig vom Energiebedarf sind die Endgeräte in die Klassen null bis vier eingeteilt. Geräte der Klasse vier benötigen ein 802.3at-PSE-Gerät.

Technische Merkmale von Power over Ethernet nach 802.3at

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

• Spannung: ca. 50 Volt

• Strom: bis zu 600 Milliampere

• maximale PSE-Ausgangsleistung: 30 Watt

• maximale PD-Nutzleistung: 25,5 Watt

• genutzte Adernpaare: 2

• unterstützte Leistungsklassen: Geräte bis Klasse 4

Betrachtungen zur Verlustleistung

Ein PSE nach 802.3at liefert eine Ausgangsleistung von bis zu 30 Watt. Allerdings beträgt die maximal nutzbare Leistung eines PDs nur 25,5 Watt. Dies ist darin begründet, dass der über das Datenkabel übertragene Strom Wärme und damit Verlustleistung erzeugt. Je länger ein Netzwerkkabel und je kleiner der 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 so genannten Endspan- und der Midspan-Einspeisung möglich. Die Endspan-Versorgung (aktive Speisung) erfolgt direkt durch PoE+-fähige Switches. Kommen zwischengeschaltete Energiequellen wie PoE+-Injektoren zum Einsatz, handelt es sich um eine Midspan-Einspeisung (passive Speisung). Die Midspan-Einspeisung erlaubt die Integration von PDs, ohne dass Switches ausgetauscht werden müssen.

Die eigentliche Übertragung des Stroms findet bei Ethernet oder Fast Ethernet in der Regel 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+ muss unbedingt vermieden werden, 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 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 Netzkabel. In einem weiteren Schritt wird die Leistungsklasse des Endgeräts bestimmt. Dadurch ist es dem PSE möglich, die richtige Stromstärke zu liefern. Fordert ein Endgerät die Leistungsklasse vier an, ist zur Energieversorgung eine PoE+-PSE-Gerät notwendig.

Abgrenzung zu den anderen Power-over-Ethernet-Standards

Gegenüber PoE (802.3af) liefert PoE+ (802.3at) fast die doppelte Menge an Strom und Leistung. 802.3at ist abwärtskompatibel mit 802.3af und erlaubt an einem 802.3at-PSE-Gerät den Betrieb von Endgeräten der Leistungsklassen null bis vier. 802.3af und 802.3at nutzen jeweils zwei Adernpaare zur Energieversorgung. Noch höhere elektrische Leistung von circa 70 bis 100 Watt erlaubt PoE++ (IEEE 802.3bt). Der IEEE-Standard aus dem Jahr 2018 kann alle vier Adernpaare des LAN-Kabels zur Energieversorgung verwenden.

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