Power over Ethernet: Stromversorgung ohne eigene Leitung

Am Internet der Dinge führt kein Weg vorbei. Bis 2020 sollen laut IBM bereits über 30 Milliarden Geräte miteinander kommunizieren – Tendenz steigend. Bei so einer großen Gerätezahl bietet sich eine Stromversorgung über bereits vorhandene Datenkabel an. Dabei muss allerdings einiges beachtet werden.

Die eingesetzten Netzwerktester sollten Kupfer- und Glasfaser-Netzwerkverbindungen testen können. Bildquelle: © NETSCOUT

Die eingesetzten Netzwerktester sollten Kupfer- und Glasfaser-Netzwerkverbindungen testen können.

Nicht nur für IoT-Geräte ist Power over Ethernet (PoE) interessant, auch viele netzwerkfähige Endgeräte können über die Ethernet-Schnittstelle – und damit unabhängig vom Stromnetz – versorgt werden. Der größte Vorteil dieser Methode liegt darin, dass bei der Installation weniger Stromversorgungskabel, Steckdosen und Netzteile benötigt werden, da PoE-Injektoren oder Switches bzw. Hubs als Stromquellen dienen.

PoE eignet sich daher besonders für Installationsorte, an denen Leitungen nur aufwendig oder gar nicht verlegt werden können. Beispiele hierfür sind Zwischendecken oder Objekte unter Denkmalschutz. Die Zahl der Anwendungsmöglichkeiten ist enorm und reicht von nachträglich installierten Überwachungskameras an einem Gebäude bis hin zu Leuchten im Rahmen der Gebäudeautomation. Die gesteigerte Ausfallsicherheit verbundener Geräte über eine zentrale und unterbrechungsfreie Stromversorgung ist ein weiterer Pluspunkt.

 

Limitierte Leistungsabgabe

Das größte Manko von PoE ist allerdings die limitierte Leistungsabgabe, die das Verfahren aufbringt. Netzwerk- und Elektrotechniker sowie Unternehmen müssen also beachten, dass nur bestimmte Kleingeräte für eine Stromversorgung über das Netzwerkkabel qualifiziert sind. Dazu zählen beispielsweise sparsame Kameras, IP-Telefone, NAS-Systeme und vereinzelt kleine Notebooks. Ein zusätzlicher Nachteil ist die begrenzte Gesamtleistung von PoE. Es können dadurch nicht alle Ports gleichzeitig über die volle Stromentnahme verfügen. Soll ein Netzwerk mehrere Endgeräte gleichzeitig mit Energie versorgen, ist ein Power Hub notwendig.

 

Risikofaktor Wärmeentwicklung

Wie es der Name schon erahnen lässt, sind Datenkabel vorrangig darauf ausgelegt, digitale Signale zu übermitteln, nicht für die Stromübertragung. Die Versorgung mit Strom bedeutet für das Kabel eine zusätzliche Belastung, die meist einen Temperaturanstieg im Kabelbündel zur Folge hat. Erwärmt sich das Kabel, kann dies die Datenübertragung abdämpfen. Dadurch werden Signale möglicherweise nicht mehr richtig oder gar nicht mehr zum Empfänger übertragen, und der Datenstrom reißt ab. Eine starke Überlastung kann sogar zur Funkenbildung führen, die die Steckverbindungen beschädigen kann.

Maßgeblich wird die Wärmeentwicklung durch drei Faktoren beeinflusst: Stärke des Stroms, Länge der Übertragungsstrecke und Größe des Leiterwiderstands. Diese Faktoren sind bei einer normalen und handelsüblichen Nutzung von PoE allerdings so gering, dass es in der praktischen Anwendung nicht zu den geschilderten Problemen kommen sollte.

 

Kontinuierlich überwachen

Besonders in geschäftskritischen oder sicherheitsrelevanten Einsatzgebieten, wie dem Anschluss einer Steuerung, Not-Aus-Schaltern oder Zugangskontrollen zu einem Gebäude, müssen die über PoE versorgten Geräte fortlaufend im Netzwerk überwacht werden. Nur so kann ein Ausfall schnell und ohne kostenintensiven Vor-Ort-Einsatz eines Technikers lokalisiert und behoben werden.

Ein geeignetes Monitoring des Netzwerks und der PoE-Geräte hilft Technikern dabei, fehlerhaft kommunizierende Endpunkte zu ermitteln – und das verhindert eine kostspielige Abschaltung geschäftskritischer Endgeräte.

 

  PoE-Standard Max. Leistungsabgabe nutzbare Leistung
PoEIEEE 802.3af15,4 Watt12,95 Watt
PoE+IEEE 802.3at30 Watt25,5 Watt
4PPoEIEEE 802.3bt45 – 90 Watt40 – 72 Watt
Tabelle: Die PoE-Standards

 

Netzwerktester sind das passende Werkzeug

Auch an anderer Stelle ergibt sich die Notwendigkeit der Überwachung eines Netzwerks: Eine bestehende Datenverbindung ist essenziell, um die Geräte mit Strom versorgen zu können. Bricht die Datenverbindung ab, können auch die Geräte nicht mehr erreicht werden. Aktuell sind die meisten IP-Geräte über 802.3 Ethernet oder 802.11 WLAN angeschlossen. An diesen Verbindungen muss auch der Leistungsdurchsatz gemessen werden.

Um den bisher aufgeführten Herausforderungen gerecht zu werden, sollten die verantwortlichen Personen einen PoE-fähigen Netzwerktester einsetzen, der Kupfer- und Glasfaser-Netzwerkverbindungen testen kann. Außerdem sollte der Tester in der Lage sein, PoE unter Last am Verbindungspunkt zu messen und die geforderte mit der letztlich empfangenen Leistung vergleichen zu können. Ein idealer Tester wertet zusätzlich die Prüfergebnisse automatisch aus und liefert eine Übersicht zu den Verbindungen zwischen Buchse und Switch-Slot.

 

Porträtfoto: Dr. Martin Klapdor, Senior Solutions Architect, NETSCOUT Bildquelle: © NETSCOUT

Dr. Martin Klapdor ist Senior Solutions Architect bei NETSCOUT.

Riesiges Wachstumspotenzial

Wie eingangs erwähnt, ist der Markt für IoT-Geräte noch lange nicht erschöpft. Die zunehmende Verbreitung und Beliebtheit vernetzter Geräte, ob in Unternehmen oder der Gebäudeautomation, wird dazu führen, dass auch PoE immer stärker an Bedeutung gewinnt.

Das Analystenhaus Dell´Oro rechnet bis 2020 mit der Implementierung von über 750 Millionen PoE-fähigen PSE-Switch-Ports. Sind Techniker und Netzwerk-Experten dafür verantwortlich, PoE-Geräte zu überwachen, benötigen sie dafür das passende Werkzeug. Damit erhalten sie einen Überblick über alle verbundenen Geräte im Netzwerk sowie über die erforderlichen Maßnahmen zur Sicherheit und Wartung.