PoE – Power over Ethernet

Abkürzung: PoE

PoE versorgt ein Netzwerkgerät über dasselbe Kabel, über das es Daten überträgt auch mit Strom. Damit entfallen Steckdose und Netzteil am Aufstellort — der Grund, aus dem Zugangspunkte, Kameras und Telefone heute fast ausschließlich so betrieben werden.

Wer speist und wer wird gespeist

Die Norm unterscheidet zwei Rollen. Das speisende Gerät ist meist ein Switch, kann aber auch ein Einspeisegerät (PoE-Injector) sein, das in eine bestehende Leitung eingesetzt wird. Das versorgte Gerät ist der Verbraucher am anderen Ende.

Sitzt die Einspeisung im Switch, spricht man von einem Endspan; ein nachträglich eingesetztes Einspeisegerät heißt Midspan. Funktional ist beides gleichwertig.

Die Leistungsklassen von PoE

Die Norm ist in drei Stufen gewachsen. Die Angaben werden verwechselt, weil zwei verschiedene Werte im Umlauf sind: was der Switch bereitstellt und was beim Gerät ankommt. Die Differenz ist der Leitungsverlust.

Umgangssprachlich heißen die Stufen PoE, PoE+ und PoE++. Innerhalb der Stufen staffeln Klassen die Leistung feiner, damit ein Switch sein Gesamtbudget nicht für Geräte reserviert, die wenig brauchen.

Die Spannung liegt zwischen 44 und 57 Volt. Sie ist bewusst so hoch gewählt: Bei gleicher Leistung sinkt der Strom und damit der Verlust auf 100 Metern Kabel.

Über welche Adern der Strom läuft

Zwei Verfahren sind zulässig, und die älteren Stufen nutzen jeweils nur eines:

Alternative A speist über die beiden Paare, die bei Fast Ethernet ohnehin Daten übertragen. Strom und Signal liegen übereinander, getrennt durch Übertrager.

Alternative B nutzt die beiden bei Fast Ethernet freien Paare.

Ein versorgtes Gerät muss beide Verfahren annehmen können; welches zum Einsatz kommt, entscheidet der Switch. Ab Typ 3 werden alle vier Paare gespeist — anders ließen sich die höheren Leistungen nicht übertragen, ohne die Adern zu überlasten.

Die Erkennung vor dem Einschalten

Der Switch legt nicht einfach Spannung an. Er prüft zuerst mit einer kleinen Prüfspannung, ob am anderen Ende überhaupt ein PoE-fähiges Gerät hängt — erkennbar an einem Widerstand von etwa 25 Kiloohm, der Signatur.

Erst wenn diese Signatur gefunden ist, folgt die Klassifizierung über den aufgenommenen Strom, und erst danach schaltet der Port die volle Leistung frei. Dieser Ablauf ist der Grund, aus dem ein gewöhnlicher Rechner an einem PoE-Port keinen Schaden nimmt: Ohne Signatur bleibt der Port spannungsfrei.

Passives PoE

Daneben existieren herstellereigene Verfahren, die Spannung dauerhaft und ohne jede Prüfung auf feste Adern legen. Sie sind verbreitet bei Außengeräten für Funkstrecken und bei preiswerten Kameras.

Das ist nicht PoE nach Norm, und die Verwechslung ist teuer. Ein normgerechtes Gerät an einem passiven Einspeiser kann Schaden nehmen, weil die Spannung weder zur Erwartung passt noch verhandelt wird. Umgekehrt bleibt ein passives Gerät an einem normgerechten Switch stumm, weil es keine Signatur liefert. Erkennbar ist der Unterschied nur am Datenblatt, nicht am Stecker.

Was im Betrieb begrenzt

Das Leistungsbudget des Switches. Ein Gerät mit 24 Ports und 370 Watt Budget kann nicht an jedem Port 30 Watt liefern. Werden mehr Geräte angeschlossen als das Budget trägt, schaltet der Switch nach Priorität ab — oft genau dann, wenn alle Geräte nach einem Stromausfall gleichzeitig anlaufen.

Die Erwärmung im Kabelbündel. Strom erwärmt die Adern, und in einem dicht gepackten Bündel addiert sich das. Die Normen für Verkabelung geben deshalb Minderungsfaktoren vor: Je mehr speisende Leitungen in einem Bündel liegen, desto geringer die zulässige Länge oder desto größer der nötige Adernquerschnitt. Bei den Leistungen ab Typ 3 ist das keine Randnotiz mehr.

Die Leitungslänge. Die 100 Meter gelten auch mit PoE, aber der Spannungsabfall steigt mit der Länge. Bei dünneren Adern und hoher Last erreicht ein Gerät am Kabelende die Mindestspannung womöglich nicht.

Abgrenzung

Passives PoE teilt nur den Namen; es fehlt die Erkennung.

PoE-Splitter trennen Strom und Daten wieder auf und versorgen damit Geräte ohne eigene PoE-Unterstützung.

Die Energieeffizienz-Erweiterung von Ethernet senkt den Verbrauch der Schnittstelle selbst und hat mit der Versorgung angeschlossener Geräte nichts zu tun.

Power over Coax und die Versorgung über Zweidrahtleitungen in der Gebäudetechnik lösen dieselbe Aufgabe auf anderen Medien.

Quellen

• IEEE Std 802.3af, 802.3at und 802.3bt
• ISO/IEC 11801 und ANSI/TIA-568, Abschnitte zur Bündelerwärmung
• IEC 60364-5-52: Auswahl und Errichtung von Kabeln und Leitungen