Was ist PoE? (Power over Ethernet)

Der Power-over-Ethernet (PoE) Standard ermöglicht die Stromversorgung von netzwerkfähigen Geräten über das Ethernet- bzw. LAN Kabel. Das Netzwerkkabel übernimmt sozusagen nicht nur die Versorgung mit Daten, sondern auch mit Energie. Damit entfällt das Kabel zur Stromversorgung und der Aufwand für die Installation von Netzwerkgeräten sinkt.

PoE-fähige Geräte werden generell in stromversorgende PSE-Geräte (Power Sourcing Equipment) und Endgeräte, sog. PD-Geräte (Powered Device), unterteilt. PSE-Geräte übertragen den Strom bzw. speisen diesen in das LAN-Kabel ein und die Endgeräte / PD-Geräte nutzen den Strom. PoE lässt sich prinzipiell über zwei Methoden in ein Netzwerk integrieren, als Endspan-PoE (z.B. Switch) sowie als Midspan-PoE.

Welche Vorteile hat PoE?

Kostenersparnis
Nur ein Kabel ist für die Strom- und Datenübertragung nötig. Kabelsalat wird vermieden und Platz gespart.
Schnelle Erweiterbarkeit
Neue Stromleitungen in Gebäuden zu verlegen, ist meist teuer und umständlich. Mit PoE lässt sich ein Netzwerk kostengünstig und leicht installieren oder erweitern.
Für nahezu jeden Ort geeignet
Einige Bereiche, wie z.B. Zwischendecken, sind für die Stromverlegung nicht geeignet. Durch PoE können Geräte auch an eher schwierigen Bereichen montiert werden.
Mehr Übersichtlichkeit
Durch den Einsatz von PoE wird die Anzahl an Kabeln und Steckdosen, die in einem vollen Geräteraum oder Verteilerschrank benötigt wird, reduziert.
Sicherheit
Der Stromfluss wird automatisch durch PoE unterbrochen, wenn es zu einer Unterbrechung des Dienstes kommt

Welche Standards gibt es von PoE?

Beim Power over Ethernet existieren verschiedene Standards, die unterschiedliche maximale Leistungen zulassen.

IEEE 802.3af-2003 Standard
Der PoE Standard versorgt Geräte mit bis zu 15,4 W auf jedem Port. Da ein gewisser Anteil bei der Übertragung verloren geht, bleiben effektiv nur 12,95 W.
IEEE 802.3at-2009 Standard (PoE+)
Der neuere PoE+ Standard versorgt Geräte mit bis zu 25,5 W. Es wird im Gegensatz zu dem 802.3af fast doppelt so viel Strom über ein einziges Netzwerkkabel bereitgestellt.
IEEE 802.3bu (PoDL)
Der PoDL Standard kommt vor allem im industriellen Umfeld, wie zum Beispiel in Fahrzeugen oder Produktionsmaschinen, bei einpaarigen Leitungen zum Einsatz (10 Stufen von 5 bis 50 W).
IEEE 802.3bt-Standard (4PPoE oder PoE++)
Mit der neuesten Weiterentwicklung sollen noch größere Kapazitäten für die Stromversorgung bereitgestellt werden: bis zu 55 W (Level 3) und 100 W (Level 4). Damit könnte ein ganzer Arbeitsplatz mit Rechner, Bildschirm und Telefon über das LAN-Kabel mit Strom versorgt werden.

Welche Leistungsklassen stehen beim PoE (PoE-Klassen) zur Verfügung?

Endgeräte (Powered Devices, PD), die per Power over Ethernet mit Strom versorgt werden, werden einer bestimmten PoE-Klasse zugeordnet. Derzeit existieren standardisierte Power over Ethernet Leistungsklassen von 0 bis 8. Mithilfe definierter Verfahren (Handshake-Verfahren) übermittelt das Endgerät der Stromquelle (Power Sourcing Equipment, PSE) seine Klasse. Dadurch kann die Energiequelle (PSE) die richtige Menge an Strom bereitstellen.

Klasse	Standard	max. Speiseleistung (PSE)	Max. Entnahmeleistung (PD)
0	IEEE 802.3af	15,4 W	0,44 - 12,96 W
1		4,0 W	0,44 - 3,84 W
2		7,0 W	3,84 - 6,49 W
3		15,4 W	6,49 - 12,95 W
4	IEEE 802.3at	25,5 W	12,95 - 25,50 W
5	IEEE 802.3bt	45 W	40 W
6		60 W	51 W
7		75 W	62 W
8		90 W	71 W

Einsatzgebiete PoE

Die Einsatzgebiete von PoE sind vielfältig. Entsprechend werden sie sowohl im Privatbereich, in Büros sowie in industrieller Umgebung verwendet. An Häusern wird die Technik oft zur Versorgung von schwer zugänglicher Technik eingesetzt, wie Webcams, Überwachungskameras / IP-Kameras oder WLAN-Access-Points (WAP). Darüber hinaus bietet sich die PoE-Technik bei VoIP-Telefonen, Netzwerk-Routern, Netzwerk-Switches, Sicherheitskartenlesern, Zeiterfassung / Zugangskontrollen und Gegensprechanlagen an. Besonders interessant ist die Technik zukünftig für das Smart Home oder Smart Office, etwa bei der intelligenten Steuerung von Licht oder in LED-Schaltern.

Auch die Versorgung von Tablets via PoE ist mittlerweile per Unterputz-Netzteil möglich. Das Tablet als Wandeinbau-Lösung fungiert als Smart Home Steuerung. So kann über das TecLines TNT003 Netzteil PoE auf USB-C das Tablet / iPad mit nur einem Kabel bis zu 100m Entfernung via Ethernet mit Strom versorgt werden und hat gleichzeitig eine Datenverbindung mit bis zu 95 Mbps. Das Unterputz POE Netzteil mit einem USB C Anschluss eignet sich ideal zum Laden von Tablets, die permanent an der Wand montiert sind (Tablet Halterungen) und entspricht IEEE 802.3af/at.

Der PoE Im industriellen Umfeld wird die Technik zum Beispiel für Sensoren, Zähler oder Controller genutzt.

Worauf ist beim Einsatz von Power over Ethernet zu achten?

Je mehr Strom durch ein LAN-Kabel fließt, umso mehr Wärme wird durch den Widerstand erzeugt. Es kommt zu einer zusätzlichen Erwärmung des Kabels, was ggfs. die Datenübertragung beeinträchtigen kann. Im Vorfeld sollte deshalb geklärt werden, wie die Wärme des Kabels abfließen kann und die maximalen Übertragungsleistungen den Temperaturbedingungen anpassen. Anhaltspunkte, mit welchen Temperaturanstiegen zu rechnen ist, liefern Normen. So ist zum Beispiel bei der Verwendung von PoE bei einem typischen UTP-Kabel (Unshielded Twisted Pair) mit einer bis zu fünffachen Erwärmung des Kabels zu rechnen. Ist das Kabel dahingegen geschirmt, handelt es sich nur um etwa den dreifachen Faktor.

Bei längeren LAN-Kabeln kommt es zu einem Spannungsabfall. Je kleiner der Querschnitt des Kabels, desto höher ist der Spannungsabfall und desto weniger Leistung kommt an der Endstelle an. Entsprechend sind für längere Strecken Kabel mit einem größeren Querschnitt nötig. Ethernet Kabel werden in AWG-Klassen (American Wire Gauge) mit unterschiedlichen Leiterquerschnitten unterteilt. So leiten AWG22-Cat.7A Kabel den Strom beispielsweise besser als AWG24-Cat.5e Kabel.

AWG-Nummer	Durchmesser (Ø) in mm
21	0,72
22	0,64
23	0,57
24	0,51

Kabelmaßeinheiten nach AWG

Lässt sich die Reichweite von PoE vergrößern?

Kommt nicht genug Spannung am Endgerät / PD an, können PoE-Extender eingesetzt werden. Derzeit liegt die maximal Stromübertragung – ohne PoE-Extender - bei max. 100m. Mit einem PoE Extender lässt sich die Reichweite auf bis zu 200m vergrößern.

Können PoE und Nicht-PoE-Geräte in einem Netzwerk verwendet werden?

PoE-Geräte und Nicht-PoE Endgeräte können gleichzeitig in einem Netzwerk verwendet werden. Die Nicht-PoE-Geräte werden jedoch entsprechend nicht mit Strom versorgt und müssen an eine andere Stromquelle angeschlossen werden.