Power over Ethernet (PoE): Normen, Leistung und Umsetzung
Verstehen Sie PSEs, PDs, Erkennung, Klassifizierung, Alternativen A/B, Vier-Paar-Powering und IEEE 802.3af, at und bt Leistungspegel.
Geschrieben und technisch geprüft vonElectroDesignForge Engineering Team
Redaktionsprozess ansehenKernaussage: PoE überträgt Gleichstrom und Ethernet-Daten über dasselbe Twisted-Pair-Kabel. Das PSE erkennt zunächst ein geeignetes Endgerät, bestimmt dessen Leistungsklasse und versorgt anschließend das PD. Vergleichen Sie Geräte anhand von IEEE-Typ, Klasse und verfügbarer Leistung am PD statt anhand von Marketingbezeichnungen wie „PoE++“.
Schnellreferenz
| Historische Generation | IEEE-Typ | Leistungspaare | Maximale PSE-Leistung | Maximale verfügbare Leistung bei PD |
|---|---|---|---|---|
| IEEE 802.3af | Typ 1 | 2 | 15.4 W | 13 W |
| IEEE 802.3at | Typ 2 | 2 | 30 W | 25.5 W |
| IEEE 802.3bt | Typ 3 | 2 oder 4 | 60 W | 51 W |
| IEEE 802.3bt | Typ 4 | 4 | 90 W | 71.3 W |
Die PSE ist die Stromquelle, wie ein Schalter oder Injektor. Die PD ist das angetriebene Gerät: ein Wi-Fi-Zugangspunkt, Kamera, Telefon, Sensor oder Controller. Die Differenz zwischen den letzten beiden Spalten berücksichtigt unter anderem den maximal zulässigen Kabelverlust.
802.3af, 802.3at, und 802.3bt sind die historischen Änderungsnamen, die am häufigsten auf Produkten gedruckt werden. Ihre Anforderungen sind in den konsolidierten IEEE 802.3-Standard integriert.
PSE, PD und PoE Link Startup
Ein Endspan-PSE ist in einen Switch-Port integriert. Ein Midspan-PSE, meist PoE-Injektor genannt, sitzt zwischen einem Switch ohne PoE und dem PD. In beiden Fällen folgt ein IEEE-konformes System einer festgelegten Einschaltfolge:
- Detektion: Die PSE legt eine niedrige Prüfspannung an und sucht nach der elektrischen Signatur einer gültigen PD.
- Klassifizierung: Die PSE entdeckt die angeforderte Leistung und teilt der PD mit, wie viel sie ziehen kann.
- Einbruch: Strom ist begrenzt, während sich die PD-Eingangskondensatoren aufladen.
- Antrieb: Die PSE überwacht Strom, Strom, Kurzschlüsse und Abschaltung.
Die Erkennung verhindert, dass ein IEEE PSE seine volle Spannung an ein gewöhnliches Ethernet-Gerät anlegt. Eine sogenannte passive PoE Der Injektor führt diese Überprüfung nicht unbedingt durch. Überprüfen Sie die Spannung, Polarität und Pin-Zuordnung separat, da sie inkompatible Geräte beschädigen können.
Alternative A, Alternative B und Pin Zuordnung
PoE gruppiert die vier Paare des 8P8C-Anschlusses in zwei Paarsätzen. Mode und Alternative werden in diesem Zusammenhang als Synonyme verwendet.
| PoE-Paarpaket | Stifte | Datennutzung mit 10/100BASE-TX | Datennutzung mit 1000BASE-T und schnelleren PHYs |
|---|---|---|---|
| Alternative A/Modus A | 1–2 und 3–6 | Datenpaare | Datenpaare |
| Alternative B/Modus B | 4–5 und 7–8 | unbenutzt für Daten | Datenpaare |
PoE Alternative A/B hat keine Beziehung zu T568A/T568B. T568A und T568B weisen Pins Drahtfarben zu; die PoE-Alternativen identifizieren die Paare, die Strom führen.
Mit Zwei-Paar-Powering verwendet die PSE ein Pairset. Mit Vier-Paar-Powering nehmen beide Pairsets teil. Die beiden Leiter in einem Paar haben das gleiche DC-Potential; das differenzielle Ethernet-Signal wird dieser Gleichtaktspannung überlagert und bleibt über die Portmagnetik verfügbar.
nicht ein universelles + oder − Zeichen für einen Pin in einem generischen Diagramm. Mehrere Polaritätskonfigurationen sind zulässig, und eine konforme PD muss sie durch Eingangskorrektur akzeptieren. Siehe: Ethernet PoE Pinout und RJ45 T568A/T568B Pinout für Pin-Level-Ansichten.
Typen, Klassen und Paarzahl
Die Typ definiert die Generation und breite Fähigkeiten. Die Klasse beschreibt die Verhandlungsmacht genauer. Eine höhere Typnummer bedeutet nicht, dass jeder Port automatisch das Typmaximum liefert: Unterstützte Klasse, Grenze pro Port und das Gesamtenergiebudget des Switches sind immer noch wichtig.
- Typ 1 und Typ 2 PSE können nur zwei Paare nutzen.
- Ein Zwei-Paar-nur Typ 3 PSE kann bis Klasse 4 unterstützen, was einer 25,5 W PD entspricht.
- Ein vierpaariger Typ 3 PSE kann bei der PD die Klasse 6 und 51 W erreichen.
- Ein Typ 4 PSE ist vierpaarig und kann bei der PD die Klasse 8 und 71,3 W erreichen.
- Bei den Klassen 1 bis 4 kann ein Typ 3 oder Typ 4 PSE zwei oder vier Paare verwenden. Klasse 5 und höher erfordern vierpaarige Stromversorgung.
Die Etiketten PoE, PoE+ und insbesondere PoE++ sind daher für die Produktauswahl nicht ausreichend. Je nach Anbieter kann "PoE++" Typ 3 oder Typ 4 bedeuten. Fragen Sie stattdessen: welcher Typ, welche Klasse und wie viel Leistung ist bei der PD garantiert?
Daten und Power teilen sich die Paare
10BASE-T und 100BASE-TX verwenden die Pins 1–2 und 3–6 für Daten. Alternative B könnte daher als Leistung über die "Ersatzpaare" bezeichnet werden. Diese Formulierung wird mit Gigabit Ethernet irreführend: 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T und 10GBASE-T verwenden alle vier Paare für Daten.
PoE bleibt mit diesen Raten kompatibel, da DC-Leistung im gemeinsamen Modus eingespeist wird, während die Daten differenziell sind. Eine Gigabit- oder Multigigabit-Installation muss dennoch alle acht Leiter haben und die erforderliche Kabelkategorie erfüllen. Eine alte Patch-Leitung mit zwei Paaren kann eine 10/100-Verbindung herstellen, ist jedoch für Gigabit und alle PoE-Konfigurationen ungeeignet.
Die Ethernet-BASE-T-Geschwindigkeit Seitenlisten Paarzahl, Kabelkategorie und Reichweite für jeden PHY.
Kabel, Abstand und Heizung
Ein Standard-Kupferkanal erreicht in der Regel 100 m: bis zu 90 m permanente Verbindung plus 10 m kombinierte Ausrüstungskabel. Dies ist eine Konstruktionsgrenze, keine Garantie unabhängig von Temperatur, Leiterlehre, Steckverbindern und Kabelbündelung.
Für eine robuste PoE-Installation:
- Wählen Sie eine Kategorie aus, die die Datenrate unterstützt, und überprüfen Sie dann die PoE-Ratings für Kabel und Konnektivität.
- Verwendung von konformen Vollkupferleitern, niemals verkupfertem Aluminium, das falsch als Kabelkategorie dargestellt wird;
- paarweise Verdrillungen bis zum Abschluss aufbewahren und alle acht Leiter verwenden;
- Regelkreiswiderstand und Gleichstromwiderstandsunwucht innerhalb und zwischen Paaren;
- Befolgen Sie die Regeln des Herstellers für Bündelung, Temperatur und Abscheidung, insbesondere für Typ 3 und Typ 4.
- bevorzugen eine ordnungsgemäß zertifizierte Cat 6A-Infrastruktur für neue Hochleistungs- oder Multi-Gigabit-Installationen.
Aktuelle schafft I²R Verlust. Übermäßiger Widerstand reduziert die Spannung an der PD und erhitzt das Bündel. Widerstandsunwucht verteilt den Strom ungleichmäßig und kann auch die Ethernet-Magnetik stören. Ein Kontinuitätstest allein qualifiziert keinen Hochleistungs-PoE-Kanal.
Siehe Ethernet-Kabelkategorien von Cat 5 bis Cat 8 bei der Auswahl des Mediums.
Sizing eines PoE-Systems
- Notieren Sie die maximale Eingangsleistung des PD, nicht nur seinen durchschnittlichen Verbrauch.
- Geben Sie den Typ und die Klasse an und überprüfen Sie dann, ob die PSE diese Klasse auf dem ausgewählten Port bereitstellt.
- Überprüfen Sie den Schalter Gesamtbudget24 30 W-fähige Ports bedeuten nicht notwendigerweise, dass 720 W gleichzeitig verfügbar sind.
- Reservemarge für Kanalverlust, Temperatur, Start und Zwischenzubehör.
- Überprüfen Sie Kategorie, Länge, Leiterquerschnitt, Leitermaterial und Linkzertifizierung.
- Für ein kundenspezifisches Produkt, Größe der PD-Controller, Gleichrichtung, Isolation, DC / DC-Wandler und transienten Schutz gegen die Standard- und Komponentendatenblätter.
Wenn das Produkt mit Strom durch LLDP wirbt, gehen Sie nicht davon aus, dass dies die elektrische Klassifizierung ersetzt; beide Mechanismen können zur Allokation beitragen. Verwenden Sie für die Fehlerbehebung einen PoE-Tester, der Pairset-, Typ-, Klassen- und Ladeleistungsfähigkeit meldet, anstatt sich auf einen unbelasteten Voltmeter zu verlassen.
Schnelle Fehlersuche
| Symptom | Wahrscheinliche Ursachen | Nützliche Kontrollen |
|---|---|---|
| Kein Strom | PD nicht erkannt, inkompatibler passiver Injektor, deaktivierter Anschluss, unvollständiges Kabel | PSE/PD-Typ, alle acht Leiter, Switch Log, PoE-Tester |
| PD startet und startet dann neu | unzureichende Klasse, erschöpftes Budget, Spannungsabfall, Inrush | ausgehandelte Leistung, tatsächliche Last, Kanallänge und Widerstand |
| Link ist auf 100 Mb/s begrenzt | offenes Paar, Zwei-Paar-Kabel, schlechter Abschluss | Vier-Paar-Wiremap und Link-Verhandlung |
| Fehler erscheinen, wenn mehr Ports geladen werden | Gesamtbudget oder thermische Grenze erreicht | PSE-Haushalt, Luftstrom, Bündel und Temperatur |
| Heißer oder intermittierender Anschluss | beschädigter Kontakt, nicht konformes Kabel, wiederholtes Trennen unter Last | Kontaktzustand, Zertifizierung und Kabelersatz |
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Quellen
- Ethernet Alliance - Überblick über IEEE 802.3bt Power over Ethernet Typen, Klassen, PSE/PD-Leistung, Detektion, Pairsets und Polarität.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bt-2018 Vier-Paare Power over Ethernet Änderung.
- IEEE 802.3 — 4-Paar-PoE-Aufruf für Interesse Alternativen A und B über die Steckerpins.
- Mikrochip-Entwicklerhilfe — PoE-Stromschnittstellen PSE, PD, Midspan und Pairset Terminologie.
- Fluke Networks — DC-Widerstandsunwuchtprüfung für PoE Widerstand, Heizung und nicht konforme CCA-Leiter.