Power over Ethernet – Wikipedia

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Übertragung von Strom und Daten über ein Ethernet-Kabel

In dieser Konfiguration umfasst eine Ethernet-Verbindung Power over Ethernet (PoE) (graue Kabelschleife unten), und ein PoE-Splitter stellt ein separates Datenkabel (grau, Schleife oben) und ein Stromkabel (schwarz, auch Schleife oben) für einen drahtlosen Zugriff bereit Punkt (WAP). Der Splitter ist die silberne und schwarze Box in der Mitte zwischen der Anschlussdose (links) und dem Zugangspunkt (rechts). Durch die PoE-Verbindung ist keine Steckdose in der Nähe erforderlich. In einer anderen gängigen Konfiguration enthält der Access Point oder ein anderes angeschlossenes Gerät eine interne PoE-Aufteilung, und der externe Splitter ist nicht erforderlich.

Strom über Ethernet, oder PoE, beschreibt einen von mehreren Standards oder Ad-hoc-Systemen, die Strom zusammen mit Daten über Twisted-Pair-Ethernet-Kabel weiterleiten. Auf diese Weise kann ein einziges Kabel Geräte wie WAPs (Wireless Access Points), IP-Kameras (Internet Protocol) und VoIP-Telefone (Voice over Internet Protocol) sowohl mit Daten verbinden als auch mit Strom versorgen.

Es gibt verschiedene gängige Techniken zum Übertragen von Strom über Ethernet-Kabel. Drei davon wurden seit 2003 vom IEEE-Standard IEEE 802.3 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) standardisiert. Diese Standards sind bekannt als Alternative A., Alternative B., und 4PPoE. Für 10BASE-T und 100BASE-TX werden nur zwei der vier Signalpaare in einem typischen Cat 5-Kabel verwendet. Alternative B trennt die Daten und die Stromleiter, um die Fehlerbehebung zu vereinfachen. Außerdem werden alle vier verdrillten Paare in einem typischen Cat 5-Kabel voll genutzt. Die positive Spannung verläuft entlang der Stifte 4 und 5 und die negative entlang der Stifte 7 und 8.

Alternative A transportiert Strom über dieselben Kabel wie Daten für Ethernet-Varianten mit 10 und 100 Mbit / s. Dies ähnelt der Phantomspeisungstechnik, die üblicherweise zur Stromversorgung von Kondensatormikrofonen verwendet wird. Die Leistung wird auf die Datenleiter übertragen, indem an jedes Paar eine gemeinsame Spannung angelegt wird. Da Twisted-Pair-Ethernet eine Differenzsignalisierung verwendet, beeinträchtigt dies die Datenübertragung nicht. Die Gleichtaktspannung kann einfach mit dem Mittelabgriff des Standard-Ethernet-Impulstransformators extrahiert werden. Für Gigabit-Ethernet und schneller werden beide Alternativen A und B auch für Daten verwendet, da alle vier Paare für die Datenübertragung bei diesen Geschwindigkeiten verwendet werden.

4PPoE Liefert Strom über alle vier Paare eines Twisted-Pair-Kabels. Dies ermöglicht eine höhere Leistung für Anwendungen wie Pan-Tilt-Zoom-Kameras (PTZ), Hochleistungs-WAPs oder sogar das Laden von Laptop-Batterien.

Zusätzlich zur Standardisierung der bestehenden Praxis für Ersatzpaare (Alternative B.), Gleichtakt-Datenpaarleistung (Alternative A.) und 4-Paar-Übertragung (4PPoE) sehen die IEEE PoE-Standards eine Signalisierung zwischen dem Stromversorgungsanlagen (PSE) und angetriebenes Gerät (PD). Diese Signalisierung ermöglicht es, dass das Vorhandensein eines konformen Geräts von der Stromquelle erkannt wird, und ermöglicht es dem Gerät und der Quelle, die erforderliche oder verfügbare Strommenge auszuhandeln.

Entwicklung von Standards[edit]

Das Original IEEE 802.3af-2003[1] PoE-Standard bietet bis zu 15,4 W. Gleichstrom (Minimum 44 V DC und 350 mA[2][3]) an jedem Port.[4] Nur 12,95 W. Es ist sichergestellt, dass es am mit Strom versorgten Gerät verfügbar ist, da im Kabel ein Teil der Leistung verloren geht.[5] Das aktualisiert IEEE 802.3at-2009[6] PoE-Standard auch bekannt als PoE + oder PoE plusbietet bis zu 25,5 W. Strom für Geräte des Typs 2.[7] Der Standard von 2009 verbietet einem Gerät mit Stromversorgung, alle vier Paare für die Stromversorgung zu verwenden.[8] Beide Standards wurden inzwischen in die Veröffentlichung IEEE 802.3-2012 aufgenommen.[9]

Das IEEE 802.3bu-2016[10] Änderung eingeführt Einzelpaar Power over Data Lines (PoDL) für die Single-Pair-Ethernet-Standards 100BASE-T1 und 1000BASE-T1 für Automobil- und Industrieanwendungen. Bei den Zwei-Paar- oder Vier-Paar-Standards wird nur Strom übertragen zwischen Paaren, so dass in jedem Paar keine andere Spannung vorhanden ist als die, die die übertragenen Daten darstellt. Bei Single-Pair-Ethernet wird die Stromversorgung parallel zu den Daten übertragen. PoDL definiert 10 Leistungsklassen im Bereich von 0,5 bis 50 W (bei PD).

IEEE hat Möglichkeiten zur Erhöhung der übertragenen Leistung definiert IEEE 802.3bt 4PPoE im September 2018.[11] Der Standard führt zwei zusätzliche Leistungstypen ein: bis zu 51 W Leistung (Typ 3) und bis zu 71,3 W Leistung (Typ 4). Jedes Paar verdrillter Paare muss einen Strom von bis zu 600 mA (Typ 3) oder 960 mA (Typ 4) verarbeiten.[12] Zusätzlich ist Unterstützung für 2.5GBASE-T, 5GBASE-T und 10GBASE-T enthalten.[13] Diese Entwicklung öffnet die Tür zu neuen Anwendungen und erweitert den Einsatz von Anwendungen wie leistungsstarken drahtlosen Zugangspunkten und Überwachungskameras.

  • Eine in den VAE installierte CableFree FOR3-Mikrowellenverbindung: ein vollständiges Außenradio mit proprietärem High Power over Ethernet

Beispiele für Geräte, die mit PoE betrieben werden, sind:[14]

  • VoIP-Telefone
  • IP-Kameras einschließlich PTZs
  • WAPs
  • IP TV (IPTV) Decoder
  • Netzwerkrouter
  • Ein Mini-Netzwerk-Switch, der in entfernten Räumen installiert ist, um eine kleine Gruppe von Ethernet-Ports über ein Uplink-Kabel zu unterstützen. PoE-Strom wird in den PD-Port (oder PoE-In-Port) eingespeist. Diese Switches können wiederum entfernte PoE-Geräte mit PoE-Durchgang versorgen.
  • Intercom- und Beschallungssysteme sowie Flurlautsprecherverstärker
  • Wanduhren in Räumen und Fluren, deren Zeit mithilfe des Network Time Protocol (NTP) eingestellt wird
  • Auf dem Dach montierte Außenradios mit integrierten Antennen, 4G / LTE-, 802.11- oder 802.16-basierten drahtlosen CPEs (Geräte vor Ort), die von drahtlosen ISPs verwendet werden
  • Punkt-zu-Punkt-Mikrowellen- und Millimeterwellenradios für den Außenbereich sowie einige FSO-Geräte (Free Space Optics), die normalerweise über proprietäres PoE verfügen
  • Komponenten des industriellen Steuerungssystems, einschließlich Sensoren, Steuerungen, Zähler usw.
  • Zugangskontrollkomponenten wie Hilfepunkte, Gegensprechanlagen, Eintrittskarten, schlüsselloser Zugang usw.
  • Intelligente Lichtsteuerungen und LED-Leuchten (Light Emitting Diode)[15]
  • Bühnen- und Theatergeräte wie vernetzte Audio-Breakout- und Routing-Boxen
  • POS-Kioske (Remote Point Of Sale)
  • Inline-Ethernet-Extender[16]
  • PoE-Splitter, die die Stromversorgung häufig mit einer anderen Spannung (z. B. 5 V) ausgeben, um ein entferntes Gerät mit Strom zu versorgen oder ein Mobiltelefon aufzuladen

Terminologie[edit]

Power-Sourcing-Geräte[edit]

Power-Sourcing-Geräte (PSE) sind Geräte, die (Quelle) Schalten Sie das Ethernet-Kabel ein. Dieses Gerät kann ein Netzwerk-Switch sein, der üblicherweise als bezeichnet wird Endspan (IEEE 802.3af bezeichnet es als Endpunkt) oder ein Zwischengerät zwischen einem nicht PoE-fähigen Switch und einem PoE-Gerät, einem externen PoE Injektor, genannt Midspan Gerät.[17]

Angetriebenes Gerät[edit]

EIN angetriebenes Gerät (PD) ist jedes Gerät, das mit PoE betrieben wird und somit Energie verbraucht. Beispiele hierfür sind drahtlose Zugangspunkte, VoIP-Telefone und IP-Kameras.

Viele Geräte mit Stromversorgung verfügen über einen zusätzlichen Stromanschluss für eine optionale externe Stromversorgung. Je nach Ausführung kann ein Teil, kein oder der gesamte Strom des Geräts über den Hilfsanschluss geliefert werden.[18][19] Der Aux-Port fungiert manchmal auch als Notstromversorgung, falls die von PoE bereitgestellte Stromversorgung ausfällt.

Energieverwaltungsfunktionen und Integration[edit]

Befürworter von PoE erwarten, dass PoE zu einem globalen Standard für langfristige Gleichstromkabel wird und eine Vielzahl einzelner Wechselstromadapter ersetzt, die nicht einfach zentral verwaltet werden können.[20] Kritiker dieses Ansatzes argumentieren, dass PoE aufgrund der niedrigeren Spannung von Natur aus weniger effizient als Wechselstrom ist, und dies wird durch die dünnen Leiter von Ethernet noch verschlimmert. Befürworter von PoE wie die Ethernet Alliance weisen darauf hin, dass die angegebenen Verluste für Worst-Case-Szenarien in Bezug auf Kabelqualität, Länge und Stromverbrauch von Geräten mit Stromversorgung gelten.[21] In jedem Fall kann der Leistungsverlust bei der Verkabelung gerechtfertigt sein, wenn die zentrale PoE-Versorgung mehrere dedizierte Wechselstromkreise, Transformatoren und Wechselrichter ersetzt.

Integration von EEE und PoE[edit]

Die Integration von PoE in den IEEE 802.3az-Standard für energieeffizientes Ethernet (EEE) führt möglicherweise zu zusätzlichen Energieeinsparungen. Pre-Standard-Integrationen von EEE und PoE (wie Marvell’s EEPoE In einem Whitepaper vom Mai 2011 wird dargelegt, dass Einsparungen von mehr als 3 W pro Verbindung erzielt werden sollen. Diese Einsparung ist besonders wichtig, wenn Geräte mit höherer Leistung online geschaltet werden. Marvell behauptet, dass:

“Mit der Entwicklung von PoE von einer relativ niedrigen Stromquelle (bis zu 12,95 W pro Port) zu einer mit Geräten von bis zu 25,5 W nahmen die Gleichstromverluste über Ethernet-Kabel exponentiell zu. Ungefähr 4,5 W / Port von Bei einem CAT5-, CAT5e-, CAT6- oder CAT6A-Kabel wird Strom verschwendet … nach 100 m … EEE spart normalerweise nicht mehr als 1 W pro Verbindung, sodass die Behebung des Verlusts von 4,5 W pro Verbindung aufgrund der Ineffizienz der PoE-Übertragung wesentlich inkrementeller wäre Einsparungen Die neue energieeffiziente PoE (EEPoE) -Technologie kann den Wirkungsgrad auf 94% steigern, während über dasselbe 25-Ohm-Kabel übertragen wird, wodurch IEEE 802.3at-kompatible Geräte in synchronen 4-Paaren mit Strom versorgt werden. Bei Verwendung von synchronen 4-Paaren werden mit Strom versorgte Geräte gespeist Bei einem verfügbaren IEEE 802.3at-2009 Typ 2-System mit 24 Ports (25,5 W pro Port) werden beispielsweise mehr als 50 W eingespart. “[22]

Standardimplementierung[edit]

Standardbasiertes Power over Ethernet wird gemäß den Spezifikationen in IEEE 802.3af-2003 (das später als Klausel 33 in IEEE 802.3-2005 aufgenommen wurde) oder dem Update 2009, IEEE 802.3at, implementiert. Die Standards verlangen Kabel der Kategorie 5 oder besser für hohe Leistungsstufen, erlauben jedoch die Verwendung von Kabeln der Kategorie 3, wenn weniger Strom benötigt wird.[23]

Die Stromversorgung erfolgt als Gleichtaktsignal über zwei oder mehr der in den Ethernet-Kabeln enthaltenen Differenzialkabelpaare und erfolgt über eine Stromversorgung in einem PoE-fähigen Netzwerkgerät wie einem Ethernet-Switch oder kann in eine Kabelstrecke eingespeist werden mit einem Midspan Energieversorgung. Ein Midspan-Netzteil, auch bekannt als PoE Power Injectorist eine zusätzliche PoE-Stromquelle, die in Kombination mit einem Nicht-PoE-Switch verwendet werden kann.

Eine Phantomspeisungstechnik wird verwendet, um es den angetriebenen Paaren zu ermöglichen, auch Daten zu übertragen. Dies ermöglicht die Verwendung nicht nur mit 10BASE-T und 100BASE-TX, die nur zwei der vier Paare im Kabel verwenden, sondern auch mit 1000BASE-T (Gigabit-Ethernet), 2,5 GBASE-T, 5 GBASE-T und 10 GBASE- T, die alle vier Paare für die Datenübertragung verwenden. Dies ist möglich, da alle Versionen von Ethernet über Twisted Pair-Kabel eine differenzielle Datenübertragung über jedes Paar mit Transformatorkopplung festlegen. Die DC-Versorgungs- und Lastanschlüsse können an jedem Ende an den Mittelabgriffen des Transformators hergestellt werden. Jedes Paar arbeitet somit im Gleichtakt als eine Seite der Gleichstromversorgung, so dass zwei Paare erforderlich sind, um die Schaltung zu vervollständigen. Die Polarität der Gleichstromversorgung kann durch Überkreuzungskabel invertiert werden. Das mit Strom versorgte Gerät muss entweder mit einem Paar betrieben werden: Ersatzpaare 4–5 und 7–8 oder Datenpaare 1–2 und 3–6. Die Polarität wird durch die Standards für Ersatzpaare definiert und für Datenpaare unter Verwendung einer Diodenbrücke mehrdeutig implementiert.

Vergleich der PoE-Parameter
Eigentum 802.3af (802.3at Typ 1) “PoE” 802.3at Typ 2 “PoE +” 802.3bt Typ 3 “4PPoE”[24]/ “PoE ++” 802.3bt Typ 4 “4PPoE” / “PoE ++”
Stromversorgung bei PD[note 1] 12,95 W. 25,50 W. 51 W. 71 W.
Maximale Leistung von PSE 15,40 W. 30,0 W. 60 W. 100 W.[note 2]
Spannungsbereich (bei PSE) 44,0–57,0 V.[25] 50,0–57,0 V.[25] 50,0–57,0 V. 52,0–57,0 V.
Spannungsbereich (bei PD) 37,0–57,0 V.[26] 42,5–57,0 V.[26] 42,5–57,0 V.[27] 41,1–57,0 V.
Maximaler Strom I.max 350 mA[28] 600 mA[28] 600 mA pro Paar[27] 960 mA pro Paar[27]
Maximaler Kabelwiderstand pro Paar 20 Ω[29] (Kategorie 3) 12,5 Ω[29] (Kategorie 5) 12,5 Ω[27] 12,5 Ω[27]
Energieverwaltung Drei Leistungsklassenstufen (1-3), die durch Unterschrift ausgehandelt werden Vier Leistungsklassenstufen (1-4), die durch Unterschrift oder ausgehandelt werden 0,1 W. von LLDP ausgehandelte Schritte Sechs Leistungsklassenstufen (1-6), ausgehandelt durch Unterschrift oder 0,1 W. von LLDP ausgehandelte Schritte[30] Acht Leistungsklassenstufen (1-8), ausgehandelt durch Unterschrift oder 0,1 W. von LLDP ausgehandelte Schritte
Herabsetzung der maximalen Umgebungstemperatur des Kabels Keiner 5 ° C (9 ° F) bei aktivem Modus (zwei Paare) 10 ° C (20 ° F) mit mehr als der Hälfte der gebündelten Kabelpaare bei I.max[31] 10 ° C (20 ° F) mit Temperaturplanung erforderlich
Unterstützte Verkabelung Kategorie 3 und Kategorie 5[23] Kategorie 5[23][note 3] Kategorie 5 Kategorie 5
Unterstützte Modi Modus A (Endspan), Modus B (Midspan) Modus A, Modus B. Modus A, Modus B, 4-Paar-Modus 4-Paar-Modus Obligatorisch

Anmerkungen:

  1. ^ Die meisten Schaltnetzteile im angetriebenen Gerät verlieren weitere 10 bis 25% der verfügbaren Wärme zum Heizen.
  2. ^ Der SELV-Standard (Safety Extra Low Voltage) nach ISO / IEC 60950 begrenzt die Leistung auf 100 W pro Anschluss (ähnlich der US-amerikanischen NEC-Klasse-2-Schaltung).
  3. ^ Eine strengere Kabelspezifikation ermöglicht die Annahme einer höheren Strombelastbarkeit und eines geringeren Widerstands (20,0 Ω für Kategorie 3 gegenüber 12,5 Ω für Kategorie 5).

Geräte mit Strom versorgen[edit]

Es stehen drei Modi zur Verfügung: A, B und 4-Paar. Modus A versorgt die Datenpaare 100BASE-TX oder 10BASE-T mit Strom. Modus B versorgt die Ersatzpaare mit Strom. 4-Paar liefert Strom für alle vier Paare. PoE kann auch für 1000BASE-T-, 2.5GBASE-T-, 5GBASE-T- und 10GBASE-T-Ethernet verwendet werden. In diesem Fall gibt es keine Ersatzpaare und die gesamte Stromversorgung erfolgt mithilfe der Phantomtechnik.

Modus A verfügt über zwei alternative Konfigurationen (MDI und MDI-X), bei denen dieselben Paare mit unterschiedlichen Polaritäten verwendet werden. Im Modus A bilden die Stifte 1 und 2 (Paar Nr. 2 in der T568B-Verkabelung) eine Seite des 48-V-Gleichstroms und die Stifte 3 und 6 (Paar Nr. 3 in T568B) die andere Seite. Dies sind die gleichen zwei Paare, die für die Datenübertragung in 10BASE-T und 100BASE-TX verwendet werden, wodurch die Bereitstellung von Strom und Daten über nur zwei Paare in solchen Netzwerken ermöglicht wird. Durch die freie Polarität kann PoE Crossover-Kabel, Patchkabel und Auto MDI-X aufnehmen.

Im Modus B bilden die Pins 4–5 (Paar Nr. 1 in T568A und T568B) eine Seite der Gleichstromversorgung, und die Pins 7–8 (Paar Nr. 4 in T568A und T568B) liefern die Rückleitung. Dies sind die “Ersatz” -Paare in 10BASE-T und 100BASE-TX. Modus B erfordert daher ein 4-Paar-Kabel.

Die PSE, nicht die PD, entscheidet, ob der Leistungsmodus A oder B verwendet werden soll. PDs, die nur Modus A oder Modus B implementieren, sind vom Standard nicht zulässig.[32] Die PSE kann Modus A oder B oder beides implementieren. Ein PD zeigt an, dass es den Standards entspricht, indem ein 25-kΩ-Widerstand zwischen die angetriebenen Paare gelegt wird. Wenn die PSE einen zu hohen oder zu niedrigen Widerstand (einschließlich eines Kurzschlusses) erkennt, wird keine Stromversorgung angelegt. Dies schützt Geräte, die PoE nicht unterstützen. Eine optionale Leistungsklasse Mit dieser Funktion kann der PD seinen Leistungsbedarf anzeigen, indem er den Erfassungswiderstand bei höheren Spannungen ändert.

Um die Stromversorgung aufrechtzuerhalten, muss der PD mindestens 60 ms lang jeweils mindestens 5–10 mA verwenden. Wenn der PD länger als 400 ms läuft, ohne diese Anforderung zu erfüllen, betrachtet die PSE das Gerät als getrennt und unterbricht aus Sicherheitsgründen die Stromversorgung.[33]

Es gibt zwei Arten von PSEs: Endspans und Midspans. Endspans (allgemein als PoE-Switches bezeichnet) sind Ethernet-Switches, die die Power-over-Ethernet-Übertragungsschaltung enthalten. Midspans sind Leistungsinjektoren, die zwischen einem normalen Ethernet-Switch und dem mit Strom versorgten Gerät stehen und Strom einspeisen, ohne die Daten zu beeinträchtigen. Endspans werden normalerweise bei Neuinstallationen verwendet oder wenn der Switch aus anderen Gründen ausgetauscht werden muss (z. B. von 10/100 Mbit / s auf 1 Gbit / s), wodurch die PoE-Funktion bequem hinzugefügt werden kann. Midspans werden verwendet, wenn kein neuer Ethernet-Switch ersetzt und konfiguriert werden muss und nur PoE zum Netzwerk hinzugefügt werden muss.

Phasen des Einschaltens einer PoE-Verbindung
Bühne Aktion Angegebene Volt (V)
802.3af 802.3at
Erkennung PSE erkennt, ob die PD den richtigen Signaturwiderstand von hat 19–26,5 kΩ 2.7–10.1
Einstufung PSE erkennt einen Widerstand, der den Leistungsbereich anzeigt (siehe unten) 14.5–20.5
Mark 1 Signale PSE ist 802.3at-fähig. PD präsentiert a 0,25–4 mA Belastung. – – 7–10
Klasse 2 PSE gibt die Klassifizierungsspannung erneut aus, um die 802.3at-Fähigkeit anzuzeigen – – 14.5–20.5
Mark 2 Signale PSE ist 802.3at-fähig. PD präsentiert a 0,25–4 mA Belastung. – – 7–10
Anfang Startspannung[34][35] > 42 > 42
Normale Operation Versorgen Sie das Gerät mit Strom[34][35] 37–57 42,5–57

IEEE 802.3at-fähige Geräte werden auch als bezeichnet Typ 2. Eine 802.3at-PSE kann auch LLDP-Kommunikation verwenden, um die 802.3at-Fähigkeit zu signalisieren.[36]

Leistungsstufen verfügbar[37][38]
Klasse Verwendung Klassifizierungsstrom (mA) Leistungsbereich bei PD (W) Maximale Leistung von PSE (W) Klassenbeschreibung
0 Standard 0–5 0,44–12,94 15.4 Klassifizierung nicht implementiert
1 Optional 8–13 0,44–3,84 4.00 Sehr geringe Leistung
2 Optional 16–21 3,84–6,49 7.00 Geringer Strom
3 Optional 25–31 6,49–12,95 15.4 Mittlere Kraft
4 Gültig für Geräte des Typs 2 (802.3at),
Nicht zulässig für 802.3af-Geräte		 35–45 12,95–25,50 30 Hohe Energie
5 Gültig für Geräte vom Typ 3 (802.3bt) 36–44 & 1–4 40 (4 Paare) 45
6 36-44 & 9-12 51 (4 Paare) 60
7 Gültig für Geräte des Typs 4 (802.3bt) 36–44 & 17–20 62 (4 Paare) 75
8 36–44 & 26–30 71,3 (4 Paare) 99

Klasse 4 kann nur von IEEE 802.3at-Geräten (Typ 2) verwendet werden, für die gültige Ströme der Klassen 2 und 2 für die Einschaltstufen erforderlich sind. Ein 802.3af-Gerät mit einem Strom der Klasse 4 wird als nicht konform angesehen und stattdessen als Gerät der Klasse 0 behandelt.[39]::13

Konfiguration über Ethernet Layer 2 LLDP[edit]

Das Link Layer Discovery Protocol (LLDP) ist ein Layer-2-Ethernet-Protokoll zur Verwaltung von Geräten. LLDP ermöglicht den Informationsaustausch zwischen einer PSE und einer PD. Diese Informationen sind im TLV-Format (Type-Length-Value) formatiert. PoE-Standards definieren TLV-Strukturen, die von PSEs und PDs verwendet werden, um verfügbare Leistung zu signalisieren und zu verhandeln.

LLDP-Stromversorgung über MDI TLV IEEE 802.3-2015[40]
TLV-Header TLV-Informationszeichenfolge
Art
(7 Bits) 		Länge
(9 Bits) 		IEEE 802.3 OUI
(3 Oktette) 		Subtyp IEEE 802.3
(1 Oktett) 		MDI Power Support[41]
(1 Oktett) 		PSE-Leistungspaar[41]
(1 Oktett) 		Leistungsklasse
(1 Oktett) 		Typ / Quellpriorität
(1 Oktett) 		PD angeforderter Leistungswert
(2 Oktette) 		PSE zugewiesener Leistungswert
(2 Oktette)
127 12 00-12-0F 2 b0-Portklasse: 1 = PSE; 0 = PD
b1 PSE MDI-Stromunterstützung
b2 PSE MDI-Energiezustand
b3 PSE-Paare steuern die Fähigkeit
b7-4 reserviert 		1 = Signalpaar
2 = Ersatzpaar 		1 = Klasse 0
2 = Klasse 1
3 = Klasse 2
4 = Klasse 3
5 = Klasse 4 		b7 Leistungstyp: 1 = Typ 1; 0 = Typ 2
b6 Leistungstyp: 1 = PD; 0 = PSE
b5-4: Stromquelle
b3-2: reserviert
b0-1 Leistungspriorität: 11 = niedrig; 10 = hoch; 01 = kritisch; 00 = unbekannt 		0–25,5 W. im 0,1 W. Schritte 0–25,5 W. im 0,1 W. Schritte
Legacy LLDP Power über MDI TLV IEEE 802.1AB-2009[42]
TLV-Header TLV-Informationszeichenfolge
Art
(7 Bits) 		Länge
(9 Bits) 		IEEE 802.3 OUI
(3 Oktette) 		Subtyp IEEE 802.3
(1 Oktett) 		MDI Power Support[41]
(1 Oktett) 		PSE-Leistungspaar[41]
(1 Oktett) 		Leistungsklasse
(1 Oktett)
127 7 00-12-0F 2 b0-Portklasse: 1 = PSE; 0 = PD
b1 PSE MDI-Stromunterstützung
b2 PSE MDI-Energiezustand
b3 PSE-Paare steuern die Fähigkeit
b7-4 reserviert 		1 = Signalpaar
2 = Ersatzpaar 		1 = Klasse 0
2 = Klasse 1
3 = Klasse 2
4 = Klasse 3
5 = Klasse 4
Legacy LLDP-MED Advanced Power Management[43]::8
TLV-Header MED-Header Erweiterte Leistung über MDI
Art
(7 Bits) 		Länge
(9 Bits) 		TIA OUI
(3 Oktette) 		Erweiterte Leistung über MDI-Subtyp
(1 Oktett) 		Leistungstyp
(2 Bits) 		Energiequelle
(2 Bits) 		Energiepriorität
(4 Bits) 		Leistungswert
(2 Oktette)
127 7 00-12-BB 4 PSE oder PD Normale oder Backup-Erhaltung Kritisch,
Hoch,
Niedrig 		0–102,3 W. im 0,1 W. Schritte

Die Einrichtungsphasen sind wie folgt:

  • PSE (Provider) testet PD (Consumer) physisch unter Verwendung der 802.3af-Phasenklasse 3.
  • PD sendet an PSE: Ich bin ein PD, maximale Leistung = X, maximale angeforderte Leistung = X.
  • PSE sendet an PD: Ich bin eine PSE, maximal zulässige Leistung = X.
    • PD kann jetzt die von der PSE angegebene Energiemenge verwenden.

Die Regeln für diese Machtverhandlung sind:

  • PD darf niemals mehr Leistung als die physische 802.3af-Klasse anfordern
  • PD darf niemals mehr als die von PSE angegebene maximale Leistung verbrauchen
  • PSE kann jedem PD verweigern, der mehr Strom verbraucht als von PSE maximal zulässig
  • PSE darf die der verwendeten PD zugewiesene Leistung nicht reduzieren
  • PSE kann Anfrage reduzierte Leistung über den Erhaltungsmodus[43]::10

Nicht standardmäßige Implementierungen[edit]

Cisco[edit]

Einige Cisco WLAN-Zugangspunkte und VoIP-Telefone unterstützten viele Jahre vor der Einführung eines IEEE-Standards für die Bereitstellung von PoE eine proprietäre Form von PoE. Die ursprüngliche PoE-Implementierung von Cisco kann nicht auf den IEEE 802.3af-Standard aktualisiert werden. Die originalen PoE-Geräte von Cisco können bis zu 10 W. pro Port. Die zu liefernde Energiemenge wird zwischen dem Endpunkt und dem Cisco-Switch basierend auf einem Leistungswert ausgehandelt, der dem Cisco-eigenen Cisco Discovery Protocol (CDP) hinzugefügt wurde. CDP ist auch für die dynamische Kommunikation des Voice-VLAN-Werts vom Cisco-Switch zum Cisco VoIP-Telefon verantwortlich.

Nach dem vorstandardisierten Schema von Cisco sendet die PSE (Switch) einen Fast Link Pulse (FLP) auf das Sendepaar. Die PD (Gerät) verbindet die Sendeleitung über ein Tiefpassfilter mit der Empfangsleitung. Die PSE erhält dafür den FLP. Die PSE liefert einen Gleichtaktstrom zwischen den Paaren 1 und 2, was dazu führt 48 V DC[44] und 6,3 W.[45] Standard der zugewiesenen Leistung. Der PD muss dann eine Ethernet-Verbindung innerhalb bereitstellen 5 Sekunden zum Switch-Port für den Auto-Negotiation-Modus. Eine spätere CDP-Nachricht mit einem Typ-Längen-Wert teilt der PSE ihren endgültigen Strombedarf mit. Ein Unterbrechen der Verbindungsimpulse schaltet die Stromversorgung ab.[46]

Im Jahr 2014 erstellte Cisco eine weitere nicht standardmäßige PoE-Implementierung namens Universelle Stromversorgung über Ethernet (UPOE). UPOE kann nach Verhandlung alle 4 Paare verwenden, um bis zu 60 W zu liefern.[47]

Lineare Technologie[edit]

Eine proprietäre Hochleistungsentwicklung namens LTPoE ++, die ein einzelnes CAT-5e-Ethernet-Kabel verwendet, kann unterschiedliche Pegel bei 38,7, 52,7, 70 und 90 W liefern.[48]

Microsemi[edit]

PowerDsine, das 2007 von Microsemi übernommen wurde, verkauft seit 1999 Midspan-Power-Injektoren mit seinem eigenen Unternehmen Power over LAN Lösung. Mehrere Unternehmen wie Polycom, 3Com, Lucent und Nortel nutzen PowerDines Power over LAN.[49]

Passiv[edit]

In einem passiven PoE-System kommuniziert der Injektor nicht mit dem angetriebenen Gerät, um dessen Spannungs- oder Leistungsanforderungen auszuhandeln, sondern liefert zu jeder Zeit lediglich Strom. Die gängigen passiven 100-Mbit / s-Anwendungen verwenden die Pinbelegung von 802.3af-Modus B (siehe § Pinbelegung) – mit positivem Gleichstrom an den Pins 4 und 5 und negativem Gleichstrom an den Pins 7 und 8 und Daten an den Pins 1-2 und 3-6. Passive Gigabit-Injektoren verwenden einen Transformator an den Datenpins, damit Strom und Daten das Kabel gemeinsam nutzen können. Sie sind normalerweise mit 802.3af-Modus A kompatibel. Passive Midspan-Injektoren mit bis zu 12 Ports sind verfügbar.

Geräte, die 5 Volt benötigen, können PoE bei 5 V über ein Ethernet-Kabel in der Regel nicht über kurze Entfernungen (ca. 4,6 m) verwenden, da der Spannungsabfall des Kabels zu hoch wird, sodass 24 V oder 48 V bis 5 V DC-DC Am entfernten Ende ist ein Konverter erforderlich.[50]

Passive PoE-Stromquellen werden häufig mit einer Vielzahl von drahtlosen Funkgeräten für den Innen- und Außenbereich verwendet, am häufigsten von Motorola (jetzt Cambium), Ubiquiti Networks, MikroTik und anderen. Frühere Versionen von passiven PoE 24-VDC-Stromquellen, die mit Funkgeräten auf 802.11a-, 802.11g- und 802.11n-Basis geliefert werden, haben normalerweise nur 100 Mbit / s.

Es gibt auch passive DC-DC-Injektoren, die eine 9-V- bis 36-V-DC- oder 36-V- bis 72-V-DC-Stromquelle in eine stabilisierte PoE-Einspeisung von 24 V 1 A, 48 V 0,5 A oder bis zu 48 V 2,0 A umwandeln mit ‘+’ an den Pins 4 und 5 und ‘-‘ an den Pins 7 und 8. Diese DC-DC-PoE-Injektoren werden in verschiedenen Telekommunikationsanwendungen verwendet.[51]

Leistungskapazitätsgrenzen[edit]

Die Normenentwürfe ISO / IEC TR 29125 und Cenelec EN 50174-99-1 beschreiben den Temperaturanstieg des Kabelbündels, der bei Verwendung von 4PPoE zu erwarten ist. Es wird zwischen zwei Szenarien unterschieden:

  1. Bündel, die sich von innen nach außen erwärmen, und
  2. Bündel, die sich von außen erwärmen, um der Umgebungstemperatur zu entsprechen.

Das zweite Szenario hängt weitgehend von der Umgebung und der Installation ab, während das erste ausschließlich von der Kabelkonstruktion beeinflusst wird. Bei einem ungeschirmten Standardkabel steigt der PoE-bedingte Temperaturanstieg um den Faktor 5. Bei einem abgeschirmten Kabel sinkt dieser Wert je nach Ausführung auf 2,5 bis 3.

Pinbelegung[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ 802.3af-2003, Juni 2003
  2. ^ IEEE 802.3-2005, Abschnitt 2, Tabelle 33-5, Punkt 1
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Externe Links[edit]