Die zehn größten Herausforderungen bei der Installation

Power over Ethernet (PoE)

Power over Ethernet (PoE) ist eine Methode, um Netzwerkgeräte über dasselbe Kabel mit Strom zu versorgen, das auch für den Datenverkehr verwendet wird.Mittels PoE können Verbraucher (Powered Devices, PD) wie IP-Telefone, Wireless Access Points und Netzwerk-Kameras über die vorhandene Infrastruktur sowohl mit Strom als auch mit Daten versorgt werden, ohne dass Erweiterungen erforderlich sind.

Dadurch lassen sich Installation und Wartung im Netzwerk vereinfachen, indem der Switch als zentrale Stromquelle auch für andere Netzwerkgeräte verwendet wird.

Für PoE gibt es derzeit zwei Standards:

  • IEEE 802.3af bietet maximal 15,4 W je Port.
  • IEEE 802.3at bietet maximal 25,5 W je Port. Diese Option wird als High PoE bezeichnet.

Obwohl der Energieversorger (Power Sourcing Equipment, PSE) bei PoE IEEE 802.3af eine maximale Ausgangsleistung von 15,4 W je Port bereitstellt, geht ein Teil dieser Leistung in einem Twisted-Pair-Kabel verloren.Die garantiert für den Verbraucher verfügbare Leistung beträgt damit nur noch 12,95 W.

Im Standard IEEE 802.3af werden zudem verschiedene Leistungsstufen für PoE-Geräte, sogenannte Leistungsklassen definiert.Unterstützt der PSE diese Leistungsklassifizierung, dann wird die an den jeweiligen Port gelieferte Leistung automatisch an die Leistungsklasse 1 - 4 des angeschlossenen Verbrauchers angepasst.Die Standardklasse ist Klasse 0 mit einer maximalen Leistung von 15,4 W.Die Klassen 1 - 3 liefern eine geringere und Klasse eine höhere als die Standardleistung. Klasse 4 ist jedoch nur für Verbraucher verfügbar, die dem Standard IEEE 802.3at entsprechen.

Unterstützt der angeschlossene Verbraucher keine Leistungsklassifizierung, dann liefert der PSE die Standardleistung der Klasse 0, also 15,4 W.

In der folgenden Tabelle sind die Leistungsstufen für Versorger (PSE) und Verbraucher (PD) aufgeführt.

Klasse Verwendung Ausgangsleistung am Versorger (Power Sourcing Equipment, PSE) Maximale Leistung am Verbraucher (Powered Device, PD)
0 Default 15,4 W 0,44 - 12,95 W
1 Optional 4,0 W 0,44 - 3,84 W
2 Optional 7,0 W 3,84 - 6,49 W
3 Optional 15,4 W 6,49 - 12,95 W
4 Optional: nur IEEE 802.3at 30 W 12,95 - 25,5 W

 

Tabelle 1: Werte für die unterschiedlichen PoE-Klassen zur Berechnung des Leistungsbudgets eines Systems

Ein PSE liefert normalerweise eine bestimmte maximale Gesamtleistung, typischerweise 300 - 500 W. Diese wird als Leistungsbudget bezeichnet.Unterstützen die angeschlossenen Verbraucher keine Leistungsklassifizierung, dass müssen für jeden PoE-Port die vollen 15,4 W der Standardklasse 0 reserviert werden. Damit kann ein 300-W-Switch nur 20 der 48 Ports mit Strom versorgen.Melden sich jedoch alle Verbraucher gegenüber dem PSE als Geräte der Klasse 1 (4 W), dann reichen 300 W aus, um alle 48 Ports mit Strom zu versorgen.

Der gesamte Energieverbrauch aller Geräte, die an einen bestimmten Netzwerk-Switch angeschlossen werden sollen, muss berechnet werden, damit er nicht das Leistungsbudget des Switches übersteigt.

Beispiele für PoE- und Leistungsspezifikationen für Axis-Kameras

Die folgenden Beispiele verdeutlichen das Konzept hinter den PoE- und Leistungsberechnungen für eine Axis-Kamera.Die genauen Zahlen und Produkte, die im Beispiel verwendet werden, können sich mit der Zeit verändern.

Abbildung 2: Beispiel für den Energiebedarf in einem PoE-System.

Im obigen Bild sind sechs Kameras der Klasse 2 an einen einzelnen PoE-Switch angeschlossen.Ein Klasse-2-Gerät benötigt maximal 7 W vom Switch, damit errechnet sich der gesamte Energiebedarf als 6 x 7 W = 42 W.Diese Zahl entspricht dem PoE-Leistungsbudget. Das heißt, Sie benötigen einen Switch, der noch mindestens 42 W für PoE bereitstellen kann.

High PoE mit AXIS Q6044-E

Die Leistungsaufnahme der AXIS Q6044-E wird im Datenblatt mit max.60 W angegeben und der Leistungsbedarf des Midspans AXIS T8124 mit max.74 W.
Das liegt daran, dass der Midspan selbst Strom verbraucht und das RJ45-Kabel vom Midspan zur Kamera einen Leitungsverlust bewirkt.Damit die Kamera ausreichend mit Strom versorgt ist, benötigt der Midspan also eine Eingangs-/Ausgangsleistung, die über dem Gesamtbedarf der Kameras liegt.

PoE mit P13xx-E

Einige Kameras verfügen über zwei verschiedene PoE-Klassen.Die unterschiedlichen Wattzahlen hängen davon ab, ob diese Kameras mit Zusatzgeräten wie Heizung oder Kühlung betrieben werden.Die erste angegebene Wattzahl gilt für das Produkt selbst und die zweite gilt für das Produkt einschließlich Zusatzausrüstung.Die AXIS P13xx-E ist ein Produkt mit Gehäuse und wird mit “PoE IEEE 802.3af  max.12,95 W oder High PoE max. 25,5 W” angegeben.

Wie lässt sich der zu verwendende Switch ermitteln?

PoE-Switch-Hersteller geben häufig drei Parameter an, die bei der Entscheidung, welcher Switch zu verwenden ist, berücksichtigt werden können. Das könnten zum Beispiel die folgenden drei Parameter sein:

  • Leistungsabgabe an Verbraucher: bis 15,4 W
    Dieser Wert ist die maximale PoE-Leistung, die der Switch je Port bereitstellen kann. Er hat aber nichts mit dem gesamten Leistungsbudget zu tun.Es ist zu beachten, dass der Wert mit “bis zu” angegeben wird.
  • PoE-Budget: 
    Das PoE-Budget ist die PoE-Leistung, die der Switch insgesamt für alle Ports bereitstellen kann.Ein hohes PoE-Budget bei nur wenigen Ports bedeutet eine höhere Wattzahl je Port.Ein geringes PoE-Budget bei vielen Ports bedeutet eine geringere Wattzahl je Port. 
  • PoE-Durchschnitt W/Port:13
    Beispiel:Das PoE-Budget beträgt 50 W und der Switch hat 4 Ports:52 W/4 = 13 W
    Diesen Wert kann der Switch je Port bereitstellen, wenn alle PoE-Ports mit Strom versorgt werden.Dabei ist es wichtig, eine Sicherheitsreserve zu behalten. 

Die PoE-Versorgung eines Gerätes wird je nach Umgebungstemperatur kritischer.Viele Geräte können auch bei verschiedenen Temperaturen funktionieren, wenn genügend Strom verfügbar ist.Stellen Sie unbedingt sicher, dass Sie für Kameras im Außenbereich den korrekten Midspan verwenden.Die folgenden technischen Daten besagen, dass die AXIS P1353-E mit High PoE auch noch bei Temperaturen bis zu -40 °C betrieben werden kann. 

Abbildung 3:  Datenblatt für AXIS P1353-E

Umgebungsbedingungen