Definition Was ist 802.3bu (PoDL; Power over Data Line)?

802.3bu ist ein 2016 vom IEEE verabschiedeter Standard zur Energieversorgung von Geräten über eine Single-Pair-Ethernet-Verbindung. Er ist vorgesehen für 100BASE-T1 und 1000BASE-T1-Verbindungen und nicht kompatibel zu den PoE-Standards 802.3af, 802.3at oder 802.3bt, die mindestens zwei oder vier Adernpaare verwenden. Zum Einsatz kommt PoDL beispielsweise im Automotive-Bereich.

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PoDL ist die Abkürzung für Power over Data Line. Es handelt sich um einen im Jahr 2016 vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) verabschiedeten Standard mit der Bezeichnung 802.3bu. Er erlaubt parallel zur Datenübertragung die Energieversorgung von Geräten über eine Single-Pair-Ethernet-Verbindung.

PoDL ist vorgesehen für 100BASE-T1- und 1000BASE-T1-Verbindungen und nicht kompatibel zu den PoE-Standards 802.3af, 802.3at oder 802.3bt (PoE, PoE+, PoE++). Während die PoE-Standards mindestens zwei oder sogar vier Adernpaare verwenden, erlaubt 802.3bu die Übertragung elektrischer Energie über nur ein einziges Adernpaar.

Power over Data Line unterscheidet zwischen Power Sourcing Equipment (PSE), das für die Energieeinspeisung verantwortlich ist, und dem Powered Device (PD), das die eingespeiste Energie nutzt. Im 802.3bu-Standard sind insgesamt zehn verschiedene Leistungsklassen definiert. Sie reichen auf PD-Seite von einer Leistungsaufnahme von 0,5 Watt bis 50 Watt. Die Spannungen liegen zwischen sechs und 60 Volt, die Ströme zwischen 100 und 1.360 Milliampere.

Für PoDL sind zweiadrige Kabel nach IEC 61156 geeignet. Cat-7-Kabel sind für die Energieversorgung nach 802.3bu ungeeignet. Zum Einsatz kommt Power over Data Line unter anderem im Automotive-Bereich, in der Industrieautomatisierung (Industrie 4.0) oder im Internet der Dinge (Internet of Things; IoT). Mit Energie versorgte Geräte sind beispielsweise LED-Beleuchtungen, Aktoren, Sensoren oder Steuergeräte.

Technische Merkmale von Power over Data Line nach IEEE 802.3bu

Hier kurz zusammengefasst die wichtigsten technischen Merkmale von Power over Data Line nach IEEE 802.3bu:

• Spannungen: zwischen 6 und 60 Volt

• Strom: zwischen 100 und 1.360 Milliampere

• maximale PSE-Ausgangsleistung: 60 Watt

• maximale PD-Nutzleistung: 50 Watt

• genutzte Adernpaare: 1

• zehn Endgeräteleistungsklassen von 0,5 bis 50 Watt

• geeignet für 100BASE-T1 und 1000BASE-T1-Verbindungen

• Kabel nach Standard IEC 61156

Grundsätzliches zu Single Pair Ethernet (SPE)

Single Pair Ethernet (SPE) ist ein Standard, mit dem sich Netzwerkverbindungen mit 10, 100 oder 1000 Megabit pro Sekunde über ein Kabel mit einem einzigen Adernpaar herstellen lassen. Hierfür wurden vom IEEE unter anderem die Standards 802.3bp 1000BASE-T1 (ein Gigabit über einpaarige symmetrische Kupferkabel) und 802.3bw 100BASE-T1 (100 MBit über einpaarige symmetrische Kupferkabel) geschaffen.

Diese Standards stellen Alternativen zu den im LAN-Bereich üblichen Standards wie 100BASE-TX oder 1000BASE-T dar. Die Kabel dieser Standards besitzen im Vergleich zu SPE vier Doppeladern, von denen zwei oder vier für die Datenübertragung genutzt werden. Die verwendeten Cat-5-, Cat-6- oder Cat-7-Kabel sind für bestimmte Anwendungen wie den Automotive-Bereich zu dick, zu schwer, zu teuer oder zu aufwendig zu installieren. Für industrielle Anwendungen und Fahrzeuge kommt daher häufig SPE mit seinen leichten und dünnen zweiadrigen Kabeln mit kleinen Biegeradien zum Einsatz. Auch spezielle Steckverbinder für diese Kabel sind genormt.

Einspeisung der elektrischen Energie

Wie Power over Ethernet unterscheidet auch Power over Data Line zwischen den Energie einspeisenden Geräten (Power Sourcing Equipment; PSE) und den Energie nutzenden Geräten (Powered Device; PD). Ein PSE kann beispielsweise ein spezieller Ethernet-Switch sein, ein PD ein Sensor oder ein Aktor.

PSE nach 802.3bu liefert eine maximale Leistung von bis zu 60 Watt. Allerdings beträgt die maximal nutzbare Leistung eines PDs nur 50 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.

Bevor ein PSE elektrische Spannung und Strom auf ein Datenkabel gibt, findet eine Prüfung statt, ob sich am anderen Kabelende ein PoDL-kompatibles Gerät befindet. Hierfür wird eine Detektionsspannung genutzt. Hat das PSE ein PD erkannt, findet in einem weiteren Schritt die Übermittlung der Leistungsklasse statt. Über das so genannte Serial Communication Classification Protocol (SCCP) teilt das PD dem PSE mit, welche Spannung und welcher Strom geliefert werden soll. Erst wenn dieser Schritt erfolgreich abgeschlossen ist, startet das PSE mit der Energieversorgung.

Abgrenzung zu den Power-over-Ethernet-Standards

Der wesentliche Unterschied zu den PoE-Standards ist, dass PoDL nur ein einziges Adernpaar zu Energieversorgung verwendet. PoE nutzt entweder zwei oder sogar vier Adernpaare. Die Leistungsübertragung findet bei PoE jeweils zwischen Adernpaaren statt, bei PoDL innerhalb eines Adernpaars.

PoE kann teilweise ungenutzte Adernpaare eines LAN-Kabels verwenden, bei PoDL findet die Energieversorgung immer parallel zur Datenübertragung auf dem gleichen Adernpaar statt. Die nutzbare PD-Leistung beträgt bei PoDL zwischen 0,5 und 50 Watt. PoE ermöglicht auf PSE-Seite bis zu 15,4 Watt, PoE+ bis zu 30 Watt und PoE++ bis zu 100 Watt.

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