Ratgeber zum Thema PoE (Power over Ethernet)

In diesem Ratgeber erfahren Sie alles rund um das Thema PoE und den Zusammenhang zur Video√ľberwachungstechnik.

Was ist PoE?

Mithilfe von PoE (Power over Ethernet) ist es m√∂glich elektrischen Strom √ľber eine bestehende Datenleitung zu transportieren. Gew√∂hnliche Netzwerkkabel (Patchkabel) erlauben die Daten√ľbertragung und zus√§tzlich die Stromversorgung des angeschlossenen Ger√§tes. Zudem ist die Netzwerkfunktion PoE in einem einheitlichen Standard (IEEE) geregelt, sodass PoE herstellerunabh√§ngig und in verschiedenen Systemen genutzt werden kann.

Wof√ľr brauche ich PoE?

Verschiedene Ger√§te wie WLAN Access Points, √úberwachungskameras oder T√ľrsprechstellen k√∂nnen ohne zus√§tzliches Netzteil mithilfe eines einzigen Kabels mit Strom und Daten versorgt werden. Dadurch k√∂nnen zus√§tzliche Kabelwege eingespart werden und die Kabelstruktur wird grunds√§tzlich kompakter. Dar√ľber hinaus werden keine separaten Netzteile f√ľr die Stromversorgung von verschiedenen Ger√§ten mehr ben√∂tigt.

In Zeiten von IoT (Internet of Things) erlaubt der PoE-Standard neue Ma√üst√§be und verringert die Komplexit√§t von netzwerkbasierten Systemen. Besonders f√ľr den Bereich der Video√ľberwachung k√∂nnen mithilfe von PoE eine Menge Ressourcen gespart werden. Die Stromversorgung √ľber PoE erlaubt die Speisung der √úberwachungskamera f√ľr Funktionen, wie Heizung, Licht, Infrarot, Steuerung oder Objektiv-Verstellung.

Das Bild zeigt PoE

Wie funktioniert Power over Ethernet (PoE)?

F√ľr eine Gigabit-Ethernet Verbindung √ľber Kupferkabel werden sogenannte CAT7-Leitungen ben√∂tigt. Neben ihrer hohen Schirmung gegen Fremdeinfl√ľsse zeichnet sich eine CAT7-Datenleitung durch vier Adernpaare aus. √úber diese insgesamt acht Leitungen k√∂nnen Daten mit Gigabit-Geschwindigkeit (max. 10 GB/s) versendet werden. √úber die gleichen Adernpaare ist es mithilfe des PoE-Standards m√∂glich Strom an das Ger√§t zu senden. Fachlich wird dabei zwischen dem PoE sendendem Ger√§t (Power Sourcing Equipment; kurz: PSE-Ger√§t) und dem PoE empfangenem Ger√§t (Powered Device; kurz: PD-Ger√§t) unterschieden.

Sobald eine Verbindung zwischen den Ger√§ten √ľber ein Netzwerkkabel aufgebaut wird, pr√ľfen die Ger√§te gegenseitig ihre PoE-F√§higkeit ab. Damit ist sichergestellt, dass ein Ger√§t ohne PoE-F√§higkeit nicht durch die Bereitstellung von PoE zerst√∂rt wird. Ebenfalls wird das jeweilige Leistungsbudget des PD-Ger√§t abgefragt. Geregelt wird dies mit dem IEEE Standard 802 und deren Unterpunkte. N√§heres dazu folgt im nachfolgenden Kapitel.

Was sind PoE-Klassen?

Verschiedene PoE-betriebene Ger√§te (PD-Ger√§te) ben√∂tigen je nach Anwendungsfall unterschiedlichen Strombedarf. Je mehr Strom verbrauchende Komponenten in einem PD-Ger√§t verbaut sind, desto mehr Leistung wird folglich ben√∂tigt. Daher ist es unumg√§nglich bei der Planung eines Netzwerkes das Leistungsbudget der einzelnen Ger√§te zu kennen und die ben√∂tigte PoE-Leistung einzuplanen. Besonders f√ľr √úberwachungskameras ist das PoE-Leistungsbudget vorab zu kennen und die Stromversorgung durch die Wahl der richtigen Komponenten f√ľr die Stromversorgung (Switch, PoE-Splitter oder PoE-Injektor) sicherzustellen. Jede PoE-Klasse arbeitet mit einer Spannung von maximal 57 Volt. Die nachfolgenden Kapitel stellen die einzelnen PoE-Klassen vor.

PoE (802.3af)

Die erste PoE-Klasse orientiert sich am IEEE-Standard nach 802.3af und erlaubt insgesamt drei verschiedene Leistungslevels. Nach Verbindung des PD-Gerätes mit dem PSE-Geräte (Beispiel: Patchkabel der Überwachungskamera wird mit dem PoE-Switch verbunden.) wird die mögliche Leistung abgefragt. Danach einigen sich die Geräte auf eine der drei Leistungslevels. Die maximale Leistungsaufnahme in der ersten PoE-Klasse liegt bei 12,95 Watt. Dies bedingt eine Ausgangsleistung des PSE-Gerätes von 15,40 Watt pro Port.

Die Standard PoE-Klasse reicht f√ľr die meisten PD-Ger√§te aus und ist auch im Bereich der Video√ľberwachung f√ľr die meisten √úberwachungskameras vollkommen ausreichend. Mit dieser Leistung k√∂nnen sowohl Infrarotscheinwerfer, Scheibenheizung oder Objektivsteuerung vollumf√§nglich versorgt werden. H√§ufig liegt die durchschnittliche Leistung weit unter 12,95 Watt.

PoE+ (802.3at)

Die zweite PoE-Klasse gilt nach IEEE-Standard 802.3at und ist vielmehr unter dem Begriff PoE+ bekannt. Diese PoE-Klasse erlaubt bis zu vier verschiedene Leistungslevels. Die maximale Leistungsaufnahme eines PD-Geräte beträgt in dieser Klasse 25,50 Watt. Dies bedingt eine Ausgangsleistung des PSE-Gerätes von 30 Watt pro Port.

Viele Switche verf√ľgen nur bei einem Teil ihres Portbereiches √ľber diese Leistung, da sonst ein enormes Gesamtleistungsbudget ben√∂tigt werden w√ľrde. PoE+ kann beispielsweise von √úberwachungskameras mit besonders starkem Infrarotscheinwerfer ben√∂tigt werden. Mithilfe von PoE+ k√∂nnen bis zu 600 mA pro Kabelpaar eines gew√∂hnlichen Netzwerkkabels transportiert werden, wodurch viele IoT-Ger√§te ohne ein herk√∂mmliches Netzteil auskommen.

PoE++ (802.3bt)

Die leistungsst√§rkste PoE-Klasse ist nach IEEE-Standard 802.3bt geregelt und wird PoE++ genannt. In dieser Klasse sind bis zu acht verschiedene Leistungsklassen verf√ľgbar. Dabei verf√ľgt die maximale Aufnahmeleistung eines PD-Ger√§tes √ľber 71,3 Watt. F√ľr diese Leistungsaufnahme ist eine Ausgangsleistung des PSE-Ger√§tes von bis zu 100 Watt notwendig. Dies kann in der Spitze bis zu 960 mA pro Kabelpaar eines Netzwerkkabels bedeutet. Die gew√∂hnliche RJ45-Steckverbindung kommt dabei an Ihre Grenzen. Besonders beim Trennen oder Verbinden dieser Verbindung ohne abgeschaltete PoE++ Versorgung k√∂nnen Sch√§den an PD oder PSE-Ger√§t entstehen.

Mit der Spannungsversorgung √ľber PoE++ ist in der aktuellen Netzwerkumgebung eine Grenze erreicht. Erst mit neuen Steckverbindungen oder leistungsf√§higeren Netzwerkkabeln k√∂nnen noch h√∂here Leistungen f√ľr die Stromversorgung von IoT-Ger√§ten realisiert werden. Im Bereich der Stromversorgung f√ľr Ger√§te aus der Video√ľberwachung erlaubt PoE++ die Stromversorgung von leistungsf√§higen Infrarotscheinwerfern, Bewegungsantrieb f√ľr Schwenkkopfkameras mit schwerem Wetterschutzgeh√§use oder die Versorgung von Heizelemente f√ľr die Betrieb von √úberwachungskameras in besonders kalten Regionen.

Bislang verf√ľgen nur sehr wenig PoE-Switche √ľber einen PoE++ Portbereich. Daher werden in diesem Fall spezielle PoE-Injektoren f√ľr die Speisung von PoE++ Ger√§ten eingesetzt. Das gesamte Leistungsbudget eines PoE-Switchtes w√ľrde mit viele PoE++ Ports unverh√§ltnism√§√üig steigen.

Das Bild zeigt eine √úberwachungskamera mit PoE

Wie viel Strom verbraucht ein PoE-Gerät bzw. eine PoE-Überwachungskamera?

Die meisten PoE-Ger√§te kommen mit einer maximalen Leistung von unter 12 Watt vollkommen aus. Erst wenn gro√üe Stromverbraucher in den Ger√§ten verbaut sind, kann ein h√∂herer Bedarf ben√∂tigt werden. F√ľr die Wahl des richtigen PSE-Ger√§tes (Bspw. PoE-Switch) ist es erforderlich vorab die Stromverbr√§uche der angeschlossenen Ger√§te zu kennen.

Es empfiehlt sich dabei den maximalen Stromverbrauch aller Ger√§te zu summieren. Im Ergebnis ergibt sich das maximal ben√∂tigte Leistungsbudget des PSE-Ger√§tes. F√ľr gew√∂hnlich wird die maximale Leistung h√∂chstens Phasenweise ben√∂tigt, weshalb f√ľr jedes einzelne Ger√§t stets eine Leistungsreserve zur Verf√ľgung steht.

√úberwachungskameras ben√∂tigten bei Dunkelheit und bei K√§lte am meisten Energie. Der Infrarotscheinwerfer, die eingebaute Heizung f√ľr das Geh√§use und die Scheibe ben√∂tigen dabei die gr√∂√üte Leistung. Besonders PTZ-Kameras mit leistungsstarkem Infrarotscheinwerfer kommen ohne PoE++ nicht aus.

Vorteile von PoE

Der gr√∂√üte Vorteil besteht in der einfachen Verkabelung: Es wird nur ein Kabel f√ľr Strom und Daten ben√∂tigt.

Dank PoE können Netzwerkgerät, wie zum Beispiel VoIP-Telefone autark und getrennt von der Hausstromversorgung betrieben werden.

Die Gefahr durch tödliche 230V Spannung nimmt ab, da an den Gerätestandorten lediglich Niederspannung mit maximal 57 Volt anliegt.

Der einheitliche Standard PoE erm√∂glicht den Betrieb von Ger√§ten herstellerunabh√§ngig und ohne gro√üen Konfigurationsaufwand f√ľr den Einsatz von PoE f√ľr PD-Ger√§te.

Durch die gemeinsame Zuf√ľhrung von Strom und Daten k√∂nnen zus√§tzliche Stromleitungen und Elektromaterial eingespart werden.

PoE erm√∂glicht durch die zentrale Stromversorgung √ľber einen PoE-Switch eine Notfallebene, da bei einem Stromausfall das Netzwerk √ľber eine USV gesichert werden kann.

Nachteile von PoE

Der Einsatz von PoE erfordert teurere Netzwerkkomponenten. Ein Netzwerkswitch mit ausreichen PoE-Budget kostet mehr als ein Switch ohne PoE.

In der standardisierten Netzwerkumgebung ist mit PoE++ die maximale Leistung erreicht. Mehr Leistung w√ľrde ein neues Steckersystem und h√∂heren Kabelquerschnitt erfordern.

PoE-betriebene Ger√§te verf√ľgen oftmals √ľber keine zus√§tzliche Stromversorgung. F√§llt PoE aus ist das Ger√§t nicht mehr einsatzbereit.

Lange Kupfer-Kabelwege f√ľhren zu einer abfallenden PoE-Leistung. Zus√§tzliche aktive Komponenten werden ben√∂tigt.

Worauf muss ich bei der Nutzung von PoE-Geräten achten?

Im Umgang mit PoE ist es erforderlich die notwendige Leistung der angeschlossenen Ger√§te zu kennen. Dar√ľber hinaus sollte der Stromverbrauch von PSE-Ger√§ten nicht untersch√§tzt werden. Im Bereich der Video√ľberwachung wird h√§ufig deutlich mehr PoE-Leistung ben√∂tigt als in einer gew√∂hnlichen Netzwerkumgebung. Die Wahl der richtigen Komponenten und die Berechnung der Leistungsverluste im Videonetzwerk sind unumg√§nglich.

Ohne entsprechenden Sachverstand k√∂nnen sich Fehler im System einschleichen, die zu unerw√ľnschten Ph√§nomenen im Videosystem f√ľhren k√∂nnen. Ruckelige Bilder, Ausfall der Kamera oder Ausfall des Infrarotlichts sind nur ein Teil m√∂glicher Probleme in Zusammenhang mit PoE.

25. Juli 2022

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