PoE-fähiger Ethernet-Switch mit Anschlusskabeln
Connectivity

Power over Ethernet (PoE): So sparen Sie sich den Stromanschluss

Mit Power over Ethernet (PoE) ist die Stromversorgung von netzwerkfähigen Geräten über ein Standard-Ethernetkabel möglich. So sparen Sie sich die Installation oder die Nutzung einer Steckdose für bestimmte Peripheriegeräte.

Je mehr Geräte sich auf einem Schreibtisch ansammeln, desto unübersichtlicher wird das Kabelgewirr auf und unter dem Arbeitsplatz. Der Power-over-Ethernet (PoE)-Standard schafft hier zumindest teilweise Abhilfe, indem er bei vielen Telefonen das sonst benötigte Stromkabel überflüssig macht. Doch es gibt gewisse Bedingungen, damit dies funktioniert.

Inhaltsverzeichnis

Power over Ethernet: So funktioniert die Stromversorgung über Netzwerkkabel

Die meisten internetfähigen Geräte in aktuellen Büros sind über ein sogenanntes Ethernet-Kabel mit dem Internet verbunden. Dazu zählen auch sogenannte IP-Telefone, die die Sprachverbindung ebenfalls über das Internet herstellen. Außerdem verfügen sie normalerweise über ein Stromkabel mit dazugehörigem Netzteil, das irgendwo unter dem Tisch in einer Steckdosenleiste verschwindet.
Größere Geräte wie Drucker, stationäre PCs, aber auch Kopiergeräte und herkömmliche Laptops sind aufgrund ihres hohen Strombedarfs nicht für den Anschluss via PoE (also der Stromversorgung über ein Internetkabel) geeignet. Kleinere Geräte hingegen schon. Dazu zählen unter anderem:
  • IP-Telefone
  • Hubs
  • Überwachungskameras
  • kleine Server wie der Raspberry Pi
  • WLAN-Zugangspunkte und Repeater
  • Bestimmte Bluetooth-Geräte
Ein handelsübliches Ethernet-Kabel verfügt gemäß geltendem Standard über vier sogenannte Adernpaare. Von diesen werden jedoch in herkömmlichen Netzen nur zwei Paare für die eigentliche Datenübertragung genutzt – die anderen beiden stehen somit innerhalb gewisser Grenzen für die Stromversorgung zur Verfügung.
Selbst bei Gigabit-Netzen, in denen alle vier Adernpaare für die Datenübertragung zum Einsatz kommen, kann Strom an das Endgerät übertragen werden: Das Datensignal wird als Oberwelle auf eine Spannung von etwa 48 Volt überlagert und die Spannung kann zur Energieversorgung genutzt werden.
Voraussetzung hierfür sind entweder einer oder mehrere PoE-fähige Switches (je nachdem, wie viele Geräte Sie versorgen wollen) oder ein sogenannter PoE-Injektor, der die benötigte Stromversorgung in das jeweilige Ethernet-Kabel sozusagen „injiziert”.
Der Einsatz von PoE-fähigen Switches oder Injektoren und eine entsprechende Netzwerkplanung haben gleich mehrere Vorteile:
  • Die meisten externen Netzteile lassen sich bei den oben genannten Geräten komplett einsparen.
  • Hierdurch schaffen Sie durch weniger Kabel mehr Ordnung an den Arbeitsplätzen.
  • Es werden weniger Steckdosen belegt beziehungsweise benötigt.
  • Mit Hilfe einer zentralen unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) können Sie die Ausfallsicherheit der angeschlossenen Geräte verbessern.
Doch wie bei den meisten Technologien hat auch dieses Konzept seine Grenzen.
Mann freut sich im Garten am Notebook

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Unterschiedliche Leistungen je nach Standard möglich

Im PoE-Standard gibt es, wie bereits erwähnt, verschiedene Klassen, die unter anderem von der benötigten Netzwerkgeschwindigkeit beziehungsweise der Auslegung des Netzwerks abhängig sind. Doch es gibt noch weitere Faktoren, die die maximale Leistung eines PoE-Netzwerks begrenzen, wenn es um die Stromversorgung geht:
  • Strom erzeugt Wärme: Wenn Sie durch die vergleichsweise dünnen Ethernet-Kabel größere Mengen Strom übertragen wollen, erzeugen Sie hierdurch unweigerlich Wärme. Diese wiederum dämpft und stört die Signalübertragung über das Kabel, sodass diese bei zu großer Last irgendwann unmöglich wird.
  • Spannungsabfall: Je länger der Übertragungsweg ist, umso mehr Spannung geht auf dem Weg zum Empfänger verloren (und die verfügbare Leistung sinkt). Achten Sie somit darauf, dass Sie die PoE-Peripheriegeräte mit möglichst kurzen Anschlusskabeln versehen und diese Tatsache auch bei der Verkabelung im Serverraum beachten. Die maximale Kabellänge sollte vom Switch bis zum Endgerät nie mehr als 100 Meter betragen.
Und noch ein Faktor beeinflusst die Stromversorgung mittels Power over Ethernet: Je dicker das Kabel ist, desto geringer ist dessen Widerstand. Damit lassen sich weitere Strecken überbrücken oder alternativ leistungshungrigere Geräte versorgen.
Während ein sogenanntes CAT-5e-Kabel beispielsweise einen Leitungsquerschnitt von 0,51 Millimetern besitzt, liegt dieser bei einem CAT-7-Kabel bei 0,64 Millimetern, sodass hier mehr Strom fließen kann. In vielen Büros werden aber noch CAT-5e-Kabel verwendet. Die genaue Kabelbezeichnung finden Sie auf dem Kabel selbst.
Seit dem Jahr 2003, in dem der PoE-Standard als IEEE 802.3af-2003 definiert wurde hat sich einiges getan. So gibt es seit 2009 einen weiterentwickelten Standard (IEEE 802.3at), der die verfügbare Leistung gegenüber der ursprünglichen Entwicklung um fast 70 Prozent erhöht.
Mit der letzten Neuerung IEEE 802.3bt-2018 ist es darüber hinaus möglich, eine Leistungsaufnahme von bis zu 70 Watt bei einem angeschlossenen Gerät zu erreichen. In diesem Fall werden alle vier Adern des Ethernet-Kabels (auch) für die Stromversorgung genutzt.
Damit ließe sich prinzipiell auch ein Laptop betreiben, ohne dass dieser ein eigenes Netzteil bräuchte. Der PoE-Standard IEEE 802.3bt-2018 kann im Gegensatz zu den herkömmlichen Standards auch in Gigabit-Infrastrukturen zum Einsatz kommen:
Schaubild zu PoE-Standards und den zugehörigen Leistungsstufen
Schaubild zu PoE-Standards und den zugehörigen Leistungsstufen

PoE lässt sich problemlos in fast alle Strukturen einbinden

Gängige Netzwerkinfrastrukturen in Büros und in der Industrie bestehen naturgemäß aus einer Vielzahl von Komponenten wie Switches, Kabeln, Netzwerkdosen und natürlich den angeschlossenen Endgeräten. Dabei gilt, dass sich der am Endgerät verfügbare Standard stets nach der „schwächsten” Komponente richtet.
Wenn Sie also ein PoE-Netzwerk nach neuestem Standard aufbauen wollen, müssen sämtliche Komponenten denselben Standard unterstützen. Das gilt natürlich insbesondere für den Switch. Doch auch die Netzwerkkabel müssen für hohe Leistungsaufnahmen nach neuestem Standard der modernen CAT-7-Spezifikation entsprechen.
Die meisten handelsüblichen Geräte wie IP-Telefone oder Hubs kommen jedoch mit den geringeren Leistungsreserven der ursprünglichen PoE-Spezifikation aus. Sie arbeiten somit auch in herkömmlichen Büroinfrastrukturen zuverlässig und ohne dass Hardware-Umrüstungen notwendig wären. Die von Vodafone empfohlenen IP-Telefone liegen alle unterhalb des maximal möglichen Strombedarfs für den herkömmlichen IEEE 802.3af-2003-PoE-Anschluss.
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Auch andere Geräte, die überhaupt nicht PoE-fähig sind, können Sie ganz normal über ein solches Netzwerk verkabeln: Ein Gerät dieser Bauart kann durch die zusätzliche Stromversorgung auf dem Ethernet-Kabel nicht beschädigt werden.
Laut Standard schalten ein PoE-Switch oder eine andere PoE-Stromversorgung erst dann die 48-Volt-Versorgungsspannung ein, wenn am anderen Ende (also beim Verbraucher) ein Abschlusswiderstand mit 25 Kilo-Ohm erkannt wurde. Anschließend findet eine automatische Erkennung der Leistungsklasse statt und erst danach wird die eigentliche Spannungsversorgung zwischen 36 und 57 Volt eingeschaltet.
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Zusammenfassung

  • Im Jahr 2003 wurde der Power-over-Ethernet-Standard eingeführt.
  • Er ermöglicht die Stromversorgung von Geräten mit Ethernet-Anschluss über ein normales Netzwerkkabel.
  • Auf diese Weise können Sie für mehr Ordnung an Ihren Büroarbeitsplätzen sorgen und benötigen weniger Steckdosen.
  • Die maximale Leistungsaufnahme der angeschlossenen PoE-Geräte ist jedoch begrenzt.
  • Außerdem muss der Leitungsquerschnitt ausreichen und die Kabellänge darf 100 Meter nicht überschreiten.
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