Power over Ethernet (PoE) - Strom aus dem Netzwerkkabel
Jetzt, da von Telefonen bis zu Rasierapparaten alles aus der Datenverkabelung mit Strom versorgt werden kann, fragt sich, welches die beste Methode für die Stromversorgung darstellt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt - der IEEE 802.3af Standard wird gerade geschrieben - gibt es zwei Varianten zur Stromeinspeisung in ein PoE-taugliches Gerät. Das PSE (Power Sourcing Device), das den Strom in die Netzwerkverkabelung einspeist, kann entweder ein Midspan-Gerät sein oder ein Endspan-Gerät, die sich beide entsprechend dem Standard in einer Reihe von Punkten klar unterscheiden. Besonderheiten des IEEE 802.3af PoE Normentwurfs sind:
- Die Stromversorgung wird über das Datenkabel gewährleistet
- Die Stromversorgung erfolgt mit Midspan-Systemen - Strom wird innerhalb des Übertragungskanals eingespeist, oder mit Endspan-Systemen - die Stromquelle befindet sich im Netzwerkswitch
- Von Endspan-Geräten gelieferter Strom kann in Adernpaare eingespeist werden, die Daten übertragen
- Der von Midspan-Geräten gemäß jetziger Norm gelieferte Strom wird typischerweise in unbenutzte Adernpaare eingespeist
- Stromspeisekapazität:
- 500 mA absolute Grenze, maximal zulässige Stromstärke 450 mA mit einer Sicherheitsreserve von 50 mA
- Portspannung 44 V bis maximal 48 V
- Maximal zulässiger Kabelwiderstand (20 Ohm DC-Schleifenwiderstand)
- Im Kabel fällt die Spannung um weitere 7 V bei maximalem Stromfluss und kommt als 37 V beim Powered Device (PD) an
- 37 V x 350 mA = 12,95 W (die maximale Speiseleistung in das PD)
- Das PSE muss in der Lage sein zu erkennen, ob es sich beim angeschlossenen Gerät um ein herkömmliches oder ein PD handelt und die Stromzufuhr gegebenenfalls wegschalten
Bei der Midspan-Stromversorgung wird eine Komponente zwischen den Switch und das Endgerät gesetzt. Charakteristisch für die Mid-Span-Systeme ist, dass die Stromeinspeisung in das Endgerät über die beiden nicht für die Datenübertragung genutzten Adernpaare erfolgt und demzufolge 4 Paare für den Betrieb erforderlich sind. Der Vorteil der Midspan-Systeme besteht unzweifelhaft darin, dass die Netzwerkgeräte nicht erst aufgerüstet werden müssen, um Power over Ethernet nutzen zu können.
Nachteilig hingegen ist, dass die heutigen Midspan-Geräte entsprechend der Normierung zwei ungenutzte Adernpaare zur Stromversorgung benötigen. In der Konsequenz bedeutet das - in der herkömmlichen Split-Pair-Konfiguration, bei der alle 4 Adernpaare belegt sind, können Midspan-Systeme nicht verwendet werden. Darüber hinaus werden nur Datenanwendungen unterstützt, die über 2 Adernpaare laufen, wie 10BASE-T und 100BASE-T. Das limitiert die Datenübertragungsrate auf maximal 100Mbit/s und stellt somit eine erhebliche Einschränkung in den heutigen Netzwerken dar, da Gigabit bis zum Desktop und Gigabit VoIP-Telefonie bereits Verbreitung finden. Die meisten Midspan-Geräte verursachen einen zusätzlichen Platzbedarf im Rack, benötigen einen zusätzlichen Anschluss an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und gleichfalls einen zusätzlichen Netzwerkanschluss zu Managementzwecken. Hier findet sich dann auch eine weitere Fehlerquelle, wo bei einem Ausfall gesucht werden muss.
Powered-Patch-Panel (leistungsversorgte Patchfelder) fungieren als Midspan-Geräte innerhalb eines Patchfeldes. Vorteilhaft hier ist der geringere Platzbedarf im Rack. Bei Ausfall eines Gerätes allerdings ist ein Neuanschluss des Kabels an einen anderen stromversorgten Port unumgänglich - ein Mehraufwand an Arbeitszeit - dem teuersten Faktor bei der Installation.
Powered-Patch-Panel bedürfen eines zusätzlichen Anschlusses an eine USV, eines Netzwerkanschlusses (für das Management), und im Falle eines höheren Leistungsbedarfs bei zukünftigen Anwendungen müssen alle Ports neu angeschlossen werden, was sich aufgrund des größeren Arbeitsaufwandes in erhöhten Kosten für den Upgrade niederschlägt. Wenn im Netzwerk weitere stromabhängige Geräte installiert werden, müssen deren Anschlüsse im Verteilerraum ebenfalls neu eingerichtet werden. Für den Endnutzer, der kein geschultes Personal vor Ort hat, erweist sich diese Variante als recht unzweckmäßig, denn er ist jedes Mal gezwungen einen Kabeltechniker anzufordern, sobald sich sein Strombedarf erhöht. Beim momentanen Stand müssten für einen Gigabit-Betrieb die Powered-Patch-Panel ebenso ausgetauscht bzw. die Stromversorgungsmodule ersetzt werden, wenn der Normungsentwurf dahingehend erweitert wird, Gigabit-Übertragungen für Midspan-Systeme zuzulassen.
Die zweite Variante der Stromzufuhr in PoE-Endgeräte besteht in Endspan-Systemen. In einer Endspan-Konfiguration speist der Netzwerkswitch den Strom ohne Zwischenelement direkt ein. Da Endspan-PSE keinen Einfluss auf den Datenkanal selbst haben, der Strom wohl aber über die Datenpaare fließt, können durch Endspan-Geräte standardkonform Gigabit- und 10-Gigabit-Systeme mit Strom versorgt werden. Mit den weiter sinkenden Chipkosten werden auch die Kosten für die PoE-Versorgung über einen Switch schrittweise fallen. Darüber hinaus muss nur der Switch durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gesichert sein statt Switch und Midspan-Gerät, was wiederum eine Kosteneinsparung bedeutet.
Endspan-Systeme bieten einige entscheidende Vorteile. Neben der Stromversorgung von Gigabit-Netzwerkgeräten über die Ethernet-Datenpaare sind neuere Geräte bereits vor Ort auf eine höhere Speiseleistung aufrüstfähig. Die Stromzufuhr kann zudem überwacht und gedrosselt werden, wenn die Entnahmeleistung eines Gerätes unter den Standardwert von 12,95 W zurückgeht. Der angepasste Stromverbrauch resultiert in geringeren Betriebskosten gegenüber Geräten, die durchgängig volle Leistung abgeben. Bei dieser Variante ist weder ein höherer Platzbedarf vorhanden, noch sind zusätzliche Anschlüsse an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung notwendig, obgleich die USV und die Back-Up-Systeme für die Stromversorgung eine ausreichend große Kapazität aufweisen müssen. Es gibt keine neuen Fehlerquellen, und ein einfaches Umstecken der Patchkabel genügt, um ein Gerät an einen stromversorgten oder nicht stromversorgten Port anzuschließen.
Power over Ethernet Plus (IEEE 802.3at) nennt sich eine neue Studiengruppe innerhalb des IEEE-Normungsgremiums. Sie berät, ob Gigabit-Übertragungen in einer Midspan-Konfiguration spezifiziert werden sollten, und wie sich die Stromzufuhr erhöhen lässt, damit Geräte, die bis zu 30 W verbrauchen, über die Datenverkabelung versorgt werden können. In 2 bis 3 Jahren soll der Standardisierungsprozess abgeschlossen sein. Gegenwärtig gibt es verschiedene Interessengruppen, und es ist sehr wahrscheinlich, dass der Standard vor seiner Veröffentlichung noch mehrmals modifiziert wird. Allerdings wird damit dann die Voraussetzung geschaffen, dass ebenfalls Laptops, WLAN Access Points mit höherer Leistung und größere Pan/Tilt/Zoom IP-Kameras wie auch andere Geräte den notwendigen Strom aus dem Datenkabel beziehen können.
Siemon empfiehlt eine Stromversorgung über Endspan-Geräte, um eine maximale Investitionsrentabilität zu sichern, um die Kompatibilität mit Netzwerkapplikations-Upgrades zu gewährleisten und die Anzahl der Fehlerquellen möglichst gering zu halten. Für Nutzer, die auf diese Art beispielsweise VoIP-Telefone und andere derartige Geräte betreiben wollen, aber keine vor Ort aufrüstbaren Switches oder auch kein Budget für deren Aufrüstung haben, stellen Midspan-Geräte eine geeignete Zwischenlösung dar.
Alle Verkabelungssysteme von Siemon sind kompatibel mit Power over Ethernet (PoE) entsprechend dem veröffentlichten 802.3af Standard. Darüber hinaus arbeitet unser Unternehmen im IEEE mit und sichert auf diese Weise ab, dass unsere Verkabelung den neuen Power over Ethernet Plus Standard erfüllen wird, wenn diese neue Norm in endgültiger Fassung vorliegt.
Partner Support Centre