PoE-Stromversorgungsstandards

PoE (Power over Ethernet) bezieht sich auf „Ethernet-Stromversorgung“, eine Technologie, die die Stromversorgung von Netzwerkgeräten über Ethernet-Kabel ermöglicht. Es ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Strom- und Datensignalen, sodass keine separaten Stromkabel für Geräte erforderlich sind. PoE bietet effektiv eine zentralisierte Stromversorgung für Endgeräte wie IP-Telefone, drahtlose APs, Ladegeräte für tragbare Geräte, Kartenleser, Kameras und Datenerfassungssysteme. Es bietet die Vorteile hoher Zuverlässigkeit, vereinfachter Konnektivität und standardisierter Kompatibilität.

Basierend darauf, ob PoE-Geräte den drei vom IEEE Standards Committee herausgegebenen PoE-Standards entsprechen, können PoE-Geräte in Standard-PoE und Nicht-{0}}Standard-PoE eingeteilt werden.

Standard-PoE: Bezieht sich auf PoE-Geräte, die den drei vom IEEE Standards Committee herausgegebenen PoE-Standards entsprechen (IEEE 802.3af-Standard, IEEE 802.3at-Standard und IEEE 802.3bt-Standard).

Nicht-Standard-PoE: Bezieht sich auf PoE-Geräte, die nicht den drei vom IEEE Standards Committee herausgegebenen PoE-Standards entsprechen. Diese gelten als nicht-Standard-PoE-Geräte.

PoE-Stromversorgungsstandards und technische Parameter

Stromversorgungstechnik	PoE	PoE+	PoE++	PoE+++
Stromversorgungsstandard	IEEE 802.3af	IEEE 802.3at	IEEE 802.3bt	IEEE 802.3bt
Entfernung der Stromversorgung	100m	100m	100m	100m
Einstufung	0~3	0~4	0~6	0~8
Maximaler Strom	350mA	600mA	1200mA	1730mA
PSE-Ausgangsspannung	44 V DC ~ 57 V DC	50 V DC ~ 57 V DC	50 V DC ~ 57 V DC	52 V DC ~ 57 V DC
Maximale PSE-Ausgangsleistung	Weniger als oder gleich 15,4 W	Weniger als oder gleich 30 W	Weniger als oder gleich 60 W	Weniger als oder gleich 90 W
PD-Eingangsspannung	36 V DC ~ 57 V DC	42,5 V DC ~ 57 V DC	42,5 V DC ~ 57 V DC	42,5 V DC ~ 57 V DC
PD-Maximalleistung	12.95W	25.5W	51W	71.3W
Maximaler Übertragungsleitungsverlust	2.45W	4.5W	9W	18.7W
Kabelanforderungen	Keine besonderen Anforderungen	CAT-5e oder höher Netzwerkkabel	CAT-5e oder höher Netzwerkkabel	CAT-5e oder höher Netzwerkkabel
Stromkabelpaare	2	2	4	4

Komponenten des PoE-Stromversorgungssystems

PoE-Stromversorgung: Das PoE-Netzteil versorgt das gesamte PoE-System mit Strom. Die Anzahl der an die PSE angeschlossenen PDs ist durch die Leistungskapazität der PoE-Stromversorgung begrenzt. Je nachdem, ob sie steckbar sind, werden PoE-Netzteile in zwei Typen eingeteilt: eingebaute und externe.
Stromquellenausrüstung (PSE): Dies bezieht sich auf PoE-Geräte, die PDs über Ethernet mit Strom versorgen und Funktionen wie Erkennung, Analyse und intelligentes Energiemanagement bereitstellen. Abhängig von der Einhaltung der IEEE-Standards werden PSEs in Standard-PSEs und Nicht-Standard-PSEs (z. B. Standard-PoE-Switches und Nicht-Standard-PoE-Switches) kategorisiert.
Angetriebenes Gerät (PD): Dies bezieht sich auf IP-Endgeräte, die von PSEs mit Strom versorgt werden (z. B. IP-Telefone, drahtlose APs, Netzwerkkameras und andere mit Strom versorgte Geräte). Basierend auf der Einhaltung der IEEE-Standards werden PDs in Standard-PDs und Nicht-Standard-PDs eingeteilt.

Prinzip der PoE-Stromversorgung

Gemäß den Standards IEEE 802.3af, IEEE 802.3at und IEEE 802.3bt muss das PSE innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens die Erkennung und Klassifizierung des angeschlossenen Netzwerkendgeräts abschließen und dann entscheiden, ob und wie viel Strom es mit Strom versorgt. Diese Regelung stellt sicher, dass inkompatible Netzwerkgeräte nicht durch die 48V-Stromversorgung beschädigt werden. Zu den Hauptfunktionen des PSE gehört daher die Erkennung, ob ein kompatibles Gerät (PD) mit dem System verbunden oder davon getrennt ist, die Klassifizierung des Strombedarfs des PD und die entsprechende Bereitstellung der entsprechenden Stromversorgung bzw. die Unterbrechung der Stromversorgung.

PoE-Stromversorgungsprozess

Zustand	Funktion	Bemerkungen
Erkennung	Das PSE-Gerät erkennt die Anwesenheit eines PD-Geräts. Das PSE gibt regelmäßig eine niedrige, strombegrenzte Spannung an den Port aus, um die Widerstands- und Kapazitätswerte des PD-Geräts zu erkennen und so festzustellen, ob das PD vorhanden ist. Der typische Spannungsbereich für diese Erkennung liegt zwischen 2,7 V und 10,1 V und der Erkennungszyklus beträgt 2 Sekunden.	Das PSE geht nur dann zum nächsten Schritt über, wenn ein gültiger PD erkannt wird. Die Kriterien zum Erkennen des Vorhandenseins eines PD sind: ein Widerstandswert zwischen 19 kΩ und 26,5 kΩ und ein Kapazitätswert von nicht mehr als 150 nF.
Einstufung	PSE ermittelt den PD-Stromverbrauch. Nachdem das PSE ein gültiges PD erkannt hat, liefert es eine Spannung zwischen 15 V und 20 V an das PD und bestimmt die Leistungsklasse des PD durch Messung der Stromaufnahme. Unterschiedliche Leistungsklassen entsprechen unterschiedlichen Leistungsstufen.	Die Klassifizierung der Leistungsstufen und die Leistungsabstufungstabelle sind unten aufgeführt.
Einschalten	Nachdem die PSE die Leistungsklasse des PD ermittelt hat, beginnt sie, das Gerät entsprechend der entsprechenden Leistungsstufe mit Strom zu versorgen.	Das PSE-Gerät beginnt mit der Stromversorgung des PD-Geräts bei einer niedrigen Spannung und erhöht diese auf bis zu 48 V Gleichstrom. Dieser Vorgang erfolgt innerhalb einer Startphase (normalerweise weniger als 15 μs).
Echtzeittransport Protokoll (RTP) und Leistung Management (PM)	Sobald die Spannung 48 V erreicht, versorgt das PSE das PD-Gerät mit stabiler und zuverlässiger Gleichstromspannung von 48 V und stellt so sicher, dass der Stromverbrauch des PD die maximale Ausgangsleistung des PSE nicht überschreitet.	Während dieser Phase überwacht das PSE kontinuierlich die PD-Trennung während der Stromversorgung. Ausgangsspannung: -48V.
Trennung	Während des Stromversorgungsprozesses überwacht das PSE kontinuierlich den Eingangsstrom zum PD. Wenn der Stromverbrauch des PD unter einen Mindestschwellenwert fällt oder abrupt ansteigt-z. B. wenn das Gerät vom Stromnetz getrennt wird, oder im Falle einer PD-Stromüberlastung, eines Kurzschlusses oder einer Überschreitung der Stromversorgungskapazität des PSE-, unterbricht das PSE den Strom und startet den Erkennungsprozess neu.	Wenn das PD getrennt wird, schaltet das PSE die Ausgangsspannung des Ports schnell ab (normalerweise innerhalb von 300–400 ms). Der Portstatus kehrt dann zum Status „Erkennung“ zurück.