Die RegelnOhne ein Verständnis der Standards können wir uns nicht eingehender mit der PoE-Technologie befassen. Diese Standards sind strenge Richtlinien für die korrekte Anwendung und müssen unbedingt eingehalten werden.
Der 802.3af PoE-Standard, kurz PoE-Standard, wurde 2003 veröffentlicht. Dieses Dokument legt das Verfahren zur Stromversorgung von Endgeräten (PDs) durch Stromversorgungsgeräte (PSE) fest, zusammen mit einer neuen Generation von PoE-fähigen Ethernet-Switches oder, bei herkömmlichen Installationen, PoE-Injektoren der Mittelklasse. Diese waren für eine Leistung von 15,4 Watt ausgelegt, aufgrund der Kabellängen und potenzieller Verluste in Kabeln und Steckverbindern wurde jedoch eine Gesamtleistung von 12,95 Watt für die angeschlossenen Geräte erwartet.
Im Jahr 2009 wurde der Standard 802.3at veröffentlicht, um den Forderungen einiger Endgerätehersteller nachzukommen, die mehr Leistung benötigten, um ihre Funktionen voll auszuschöpfen. Beispielsweise hatten CCTV-Hersteller mit PTZ-Funktion (Schwenken, Neigen und Zoomen) Probleme mit dem PoE-Standard. Dieser neue Standard erhöhte die Grenzwerte deutlich und verdoppelte die Leistung effektiv auf 34,2 Watt (vom PSE) und 25,5 Watt (vom PD).
Doppelte Leistung?
Die mit PoE-Technologie erreichbare Leistung ist Gegenstand vieler Diskussionen und hat für große Verwirrung gesorgt. Die Antworten finden sich jedoch in den Normen. PoE nutzt zwei Adernpaare. Obwohl die Last, wie in Abbildung 33-5 der Norm dargestellt, an allen vier Adernpaaren anliegen kann, bedeutet dies nicht, dass sich die Leistung durch die Nutzung aller vier Paare verdoppeln lässt.
Zu jedem Zeitpunkt können nur 2 der Paare Strom liefern, selbst wenn 4 Paare verwendet werden, sodass die Leistung in diesem Fall nicht verdoppelt werden kann.
Der folgende Auszug aus dem 802.3at-Standard verdeutlicht diesen Punkt. Bitte beachten Sie, dass „muss“ gemäß der Standardterminologie eine Verpflichtung und „sollte“ eine Empfehlung darstellt.
„PSEs müssen Alternative A, Alternative B oder beide implementieren. Obwohl PSEs entweder Alternative A oder Alternative B implementieren können, dürfen sie nicht beide Alternativen gleichzeitig auf demselben Verbindungssegment verwenden.“
Abbildung 33-7 zeigt dasselbe Alternativenmodell, jedoch mit einer mittleren Reichweite.
Höhere Leistung bedeutet höhere Temperatur.
Manche glauben immer noch, man könne die Wattzahl der verwendeten Energie erhöhen. Für sich genommen mag das stimmen, hat aber Konsequenzen.
Ich erinnere mich an Experimente mit einer Batterie und einer Glühbirne in der Schule. Der einfache Beweis war, dass die Glühbirne aufleuchtete, sobald man den Stromkreis schloss und Strom floss. Dies wurde durch einen dünnen Widerstand verursacht, der sich so lange erhitzte, bis er hell glühte.
Dies beweist lediglich, dass elektrischer Strom Wärme erzeugt. Wenn wir also einem Kupferdraht Energie zuführen, wird er sich ebenfalls erwärmen.
Mit den steigenden PoE+-Leistungspegeln ergeben sich größere Herausforderungen im Bereich der Wärmeableitung. Aus diesem Grund hat ISO/IEC den Technischen Bericht TR29125 „Anforderungen an die Telekommunikationsverkabelung für die externe Stromversorgung von Endgeräten“ zur Wärmeableitung herausgegeben.
Dieses Dokument beschreibt die Auswirkungen der Stromzufuhr auf strukturierte Verkabelung und wie diese minimiert werden können. Tabelle 1 zeigt Beispiele für mögliche Temperaturwerte in einem Kabelbündel.
Anschließend werden verschiedene Methoden zur Reduzierung dieses Temperaturanstiegs vorgestellt. Unter anderem können alle Kabel im Bündel mit Strom versorgt werden. Zusätzlich können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
• Verwendung eines Kabels höherer Kategorie (mindestens 24 AWG Kategorie 5e).
• Wahl eines größeren Leiterquerschnitts, da dies den Gleichstromwiderstand pro Längeneinheit reduziert.
• Auswahl von Trassen und Abstandshaltern mit guter Luftzirkulation.
• Auswahl von Anwendungen und Geräten mit geringerem Stromverbrauch
Alle Wärmeberechnungen basieren auf Normen, da diese die einzigen verfügbaren Daten darstellen.
Ein weiterer Grund, warum das Verständnis von Wärme so wichtig ist, besteht darin, dass erhöhte Betriebstemperaturen die kompatible Kabellänge einer Anwendung verringern können. Die Normenreihe EN 50173 enthält Informationen zu Referenzanwendungen bei Temperaturen über 20 °C.
Norm
hebt einen weiteren wichtigen Faktor hervor: die Auswirkungen des Stroms auf angeschlossene Geräte. Bei jedem Ein- und Ausstecken des RJ45-Steckers entsteht ein Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktpunkten. Im getrennten Zustand kann es vorkommen, dass Strom durch einen einzelnen Pin fließt. Dies kann mit der Zeit zu Schäden führen und die Lebensdauer des Produkts verkürzen. Die in der Norm für Komponenten zulässige Anzahl von Verbindungen wird für Steckverbinder unter einer Last von 600 mA von 750 auf nur noch 200 reduziert.
TR29125 empfiehlt, die Stromversorgung jedes Mal auszuschalten, wenn Steckdosen ein- und ausgesteckt werden, aber es ist schwer vorstellbar, dass sich in der Realität jemand jedes Mal diese Mühe machen wird, wenn er ein Gerät bewegen und wieder anschließen muss.
Was kommt als Nächstes?
Da immer mehr Geräte mehr Strom benötigen, steigen die Erwartungen an die PoE-Technologie stetig.
Jede Leistungssteigerung muss irgendwohin führen. Im Allgemeinen wird sie vom Endgerät genutzt, aber wir haben bereits festgestellt, dass ein Teil bei der Übertragung verloren geht, was sich in einem Temperaturanstieg im Kabel niederschlägt.
Wir haben die Vergleichbarkeit von PoE und PoE+ anhand verschiedener Standards aufgezeigt, doch einige Hersteller von PSE-Geräten benötigen mehr als 100 Watt.
Das bereitet mir Sorgen. Wenn sich, wie im Beispiel des TR29125, ein Bündel von 170 Cat-5e-Kabeln um 16,9 °C erwärmt, welche Auswirkungen hätte eine Verdreifachung der Leistung? Könnte sich die Temperatur verdoppeln? Falls ja, hätte dies Konsequenzen für die Datenübertragungskapazität. Eine einfache Rechnung zeigt: Für jedes Grad über 20 °C sinkt die Systemleistung um 0,2 %. Demnach reduziert eine Temperaturerhöhung um 20 Grad die Leistung um mindestens 4 %.
Das zweite Problem besteht darin, wie dieser Temperaturanstieg in der Umgebung kontrolliert werden kann. Wird in Bereichen mit Doppelböden eine zusätzliche Belüftung erforderlich sein?
Das IEEE untersucht bereits die nächste Stufe von PoE, befindet sich aber noch in der Anfangsphase. Eine Gruppe von Herstellern, die HDBase-T Alliance, hat jedoch die Führung übernommen. Ihr Ziel ist es, IP-Fernsehen für Zuhause anzubieten, indem sie LCD-Bildschirme im gesamten Haus über eine Entfernung von bis zu 100 Metern mit externem Strom versorgen. Da internationale Normungsgremien ihnen nicht genügend Spielraum eingeräumt haben, haben sie einen eigenen Standard für die Übertragung von 100 Watt über bis zu 100 Meter Cat-5e-Kabel veröffentlicht.
Meine größte Sorge ist, dass das Kabel hinter Wänden verlegt wird, die verschiedene Dämmstoffe für Hohlwände enthalten, was bedeutet, dass die entstehende Wärme ständig zunimmt, da es keine Möglichkeit gibt, sie abzuleiten.
Es ist eindeutig möglich, aber die Konsequenzen müssen bedacht werden. Die Regeln sind dazu da, uns zu helfen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass
PoE eine begrüßenswerte Technologie ist und das Wachstum konvergenter IP-basierter Systeme fördern wird. Bei korrekter Planung und Installation kann es sich um eine einfache „Plug-and-Play“-Lösung handeln. Mit zunehmender Leistung und Installationsgröße steigt jedoch auch das Problempotenzial.
Ich empfehle die Nutzung, rate aber dringend davon ab, die Technologie zu verstehen und sie zu überstrapazieren.
Autor:
Artikel bereitgestellt von EXCEL
