Erklärte PoE-Standards: 802.3af vs. 802.3at vs. 802.3bt

Power over Ethernet (PoE) ermöglicht die Übertragung von Netzwerkdaten und Gleichstrom über ein einziges Ethernet-Kabel. Für jeden, der einen PoE-Switch, einen Injektor, eine IP-Kamera, einen drahtlosen Zugangspunkt, ein VoIP-Telefon oder ein Gebäudeautomatisierungsgerät spezifiziert, ist der PoE-Standard das Detail, das über zwei Dinge entscheidet: wie viel Strom das Gerät tatsächlich erhält und ob Ihre Geräte überhaupt zusammenarbeiten.

• 802.3af (PoE)Versorgt Geräte mit geringem Stromverbrauch, bis zu 15,4 W am Switch-Port.
• 802.3at (PoE+)deckt Geräte mittlerer{0}}Leistung ab, bis zu 30 W pro Port.
• 802.3bt (PoE++, auch 4PPoE genannt)Bewältigt Hochleistungsgeräte über die Leistungsstufen Typ 3 und Typ 4, bis zu 90 W pro Port.

Welchen Sie benötigen, hängt von drei zusammenwirkenden Zahlen ab: der maximalen Leistung, die Ihr mit Strom versorgtes Gerät verbraucht, der Port-Ausgabe Ihres Switches oder Injektors und dem gesamten PoE-Budget, das auf alle Ports verteilt wird. Wenn einer dieser Fehler auftritt, starten die Geräte in einem herabgesetzten Modus, fallen unter Last offline oder lassen sich nie einschalten.

802.3af vs. 802.3at vs. 802.3bt

Wenn Sie nur einen Abschnitt lesen, lesen Sie diesen. Die folgende Tabelle zeigt den schnellsten Weg, einen Standard einer Leistungsklasse und einer typischen Arbeitslast zuzuordnen.

Für jeden Standard erscheinen aus gutem Grund zwei Zahlen: Die Leistung, die den Schalter verlässt (PSE), ist höher als die Leistung, die das Gerät erreicht (PD), weil ein Teil als Wärme im Kupfer verloren geht. Beim Vergleich von Geräten kommt es auf die PD-Spalte an. Leistungswerte werden durch die Standards IEEE 802.3af, 802.3at und 802.3bt definiert; Die Klassenstruktur und die 71,3-W-PD-Obergrenze für Typ 4 folgen demPoE-Zertifizierungsprogramm der Ethernet Alliance, das Produkte auf Interoperabilität anhand dieser Klauseln testet.

Was sind PoE-Standards?

PoE steht für Power over Ethernet: Das gleiche Twisted-Pair-Kabel überträgt Daten und Gleichstrom an ein angeschlossenes Gerät. Dies ist überall dort nützlich, wo eine separate Wechselstromsteckdose umständlich oder teuer wäre, beispielsweise an einer Decke, einer Außenwand, einem Tor oder einem Kameramast. Sie können die Breite sehenwo PoE in realen Installationen verwendet wird, von der Überwachung über die drahtlose Abdeckung bis hin zu intelligenten{0}Gebäudeendpunkten.

Jeder PoE-Link hat zwei Rollen:

• Stromquellenausrüstung (PSE)liefert den Strom. Dies ist normalerweise ein PoE-Switch oder ein PoE-Injektor.
• Angetriebenes Gerät (PD)erhält es. Zu den gängigen PDs gehören IP-Kameras, drahtlose Zugangspunkte, VoIP-Telefone, Zutrittskontrollleser, Gegensprechanlagen, Sensoren und einige Thin Clients.

Der Punkt, der die Leute stutzig macht: Die auf einem Switch-Port aufgedruckte Wattzahl ist die PSE-Ausgabe, nicht die, die am Gerät ankommt. Nach einem Kabelverlust liefert ein 30-W-PoE+-Port etwa 25,5 W an den PD. Diese Lücke ist genau der Grund, warum PoE-Standards beide Zahlen veröffentlichen.

PoE-Klassen: Zuordnung von Typ 1–4 zu Klasse 0–8

Typ und Klasse sind verwandt, aber unterschiedlich. DerTyp(1 bis 4) sagt Ihnen, welche Standardgeneration gilt. DerKlasse(0 bis 8) ist die Art und Weise, wie PSE und PD gerade genug Strom aushandeln, sodass ein Gerät mit geringem Stromverbrauch nicht das gesamte Budget eines Ports reserviert.PoE-Klassen werden auf acht Ebenen definiertsind wie folgt an die Standards gebunden.

Warum das in der Praxis wichtig ist: Durch die Klassifizierung kann ein 24-Port-Switch mit einem bescheidenen Gesamtbudget eine Mischung aus Kameras der Klasse 2 und Access Points der Klasse 4 betreiben, ohne sich zu erschöpfen. Der Switch weist jeden Port seiner ausgehandelten Klasse zu, anstatt überall maximale Leistung zu reservieren. Planen Sie bei der Dimensionierung eines Systems die Klasse ein, die jedes Gerät tatsächlich anfordert, und nicht die höchste Zahl, die der Port theoretisch bereitstellen könnte.

802.3af PoE: Am besten für Geräte mit geringem Stromverbrauch

IEEE 802.3af ist der ursprüngliche Mainstream-Standard und liefert bis zu 15,4 W von der Quelle und etwa 12,95 W am Gerät. Es deckt bequem VoIP-Telefone, fest installierte IP-Kameras für den Innenbereich, einfache Zutrittskontrollleser, Sensoren mit geringem Stromverbrauch und einfache Zugangspunkte ab.

Wenn 802.3af keinen Platz mehr hat, dann fügt ein Gerät eine stromhungrige Funktion hinzu. Ein einfaches Tischtelefon ist mit 802.3af in Ordnung, aber das gleiche Modell mit einem Videobildschirm oder einem USB-Ladeanschluss benötigt möglicherweise PoE+. Ebenso funktioniert eine fest installierte Innenkamera mit 802.3af, aber wenn man eine Heizung, Infrarotstrahler oder einen Motor hinzufügt, ist das Budget aufgebraucht. Als Faustregel für Installateure gilt: Wenn ein Gerät über einen Bildschirm, eine Heizung, einen Motor oder mehr als ein Radio verfügt, gehen Sie davon aus, dass es 802.3af entwachsen ist.

802.3at PoE+: Die praktische Basis für moderne Netzwerke

IEEE 802.3at oder PoE+ verdoppelt die nutzbare Leistung im Vergleich zu 802.3af ungefähr und ist zum sinnvollen Standard für neue Implementierungen geworden. Der Grund ist eher konkret als erstrebenswert: Die meisten aktuellen Zugangspunkte, Videozugangskontrollleser und Kameras mit höherer{5}}Auflösung verbrauchen jetzt mehr, als 802.3af sicher liefern kann, sodass PoE+ den Spielraum bietet, der verhindert, dass diese Geräte unter Strom stehen.

PoE+ eignet sich gut für Dual-{1}Band- und Wi-Fi 6-Zugangspunkte, Sicherheitskameras mit umfassenderen Funktionssätzen, Videotelefone und Zugangskontrolltafeln. Es gibt jedoch immer noch eine Decke. Einige hochwertige Wi-Fi 6E- und Wi{10}}Fi 7-Zugangspunkte, PTZ-Außenkameras, größere Displays und bestimmte Gebäudegeräte benötigen 802.3bt, um die volle Leistung zu erreichen. Die Strommenge variiert je nach Modell und Funktionsmodus. Überprüfen Sie daher beim Kauf eines neuen Switches, der mehrere Aktualisierungszyklen überstehen muss, ob die Access Points in Ihrer Roadmap Funkgeräte oder USB-Anschlüsse deaktivieren, wenn sie mit PoE betrieben werden.+.

802.3bt PoE++ (4PPoE): Typ 3 vs. Typ 4

IEEE 802.3bt ist der Hochleistungsstandard, der als PoE++, 4PPoE oder 4-Paar-PoE vermarktet wird. Es gibt es für Geräte, die einfach mehr benötigen, als 802.3at bereitstellen kann, und es gibt es in zwei Stufen:

• Typ 3liefert bis zu 60 W an der Quelle und ca. 51 W am Gerät.
• Typ 4liefert bis zu 90 W an der Quelle und ca. 71,3 W am Gerät.

Die entscheidende Änderung besteht darin, dass 802.3bt alle vier Twisted Pairs mit Strom versorgt, während früher bei PoE zwei verwendet wurden. Die Verteilung des Stroms auf vier Paare macht die höhere Wattzahl praktisch und reduziert die Erwärmung, die die Lieferung über zwei Paare andernfalls bei diesen Leistungsstufen verursachen würde. Daher stammt auch der Name „4-pair PoE“.

Zu den typischen 802.3bt-Lasten gehören Multi-{1}Funk- und High-End-WLAN-Zugangspunkte, PTZ-Kameras, Außengeräte mit Heizungen, LED-Beleuchtung, intelligente{3}Gebäudesteuerungen, Digital Signage, Thin Clients und industrielle IoT-Gateways. Eine Warnung für Switch-Käufer: Wenn ein Gerät 802.3bt spezifiziert, gehen Sie nicht davon aus, dass ein PoE+-Switch problemlos damit zurechtkommt. Das Gerät schaltet sich möglicherweise ein, deaktiviert jedoch Funktionen, startet bei Lastspitzen neu oder verhält sich unregelmäßig, anstatt ordnungsgemäß auszufallen.

PoE, PoE+, PoE++ und Anbieterbenennung

Bei der Benennung beginnt die meiste Verwirrung. Die Standards sind IEEE 802.3af, 802.3at und 802.3bt, aber auf Produktseiten gibt es Marketingbezeichnungen: PoE, PoE+, PoE++, 4PPoE, Ultra PoE, High-Power PoE, UPOE und ähnliche Anbieterbegriffe. Diese werden nicht konsequent angewendet. „PoE++“ eines Herstellers ist 60 W Typ 3; das andere ist 90 W Typ 4. Einige proprietäre Schemata verhalten sich überhaupt nicht genau wie standard-basiertes PoE, und genau das ist das ProblemPoE-Zertifizierungsprogramm der Ethernet Alliancewurde geschaffen, um dieses Problem zu lösen, indem Produkte gekennzeichnet werden, die mit dem IEEE-Standard zusammenarbeiten.

Ignorieren Sie bei Kaufentscheidungen den Marketingnamen und bestätigen Sie stattdessen diese sieben Details:

• IEEE-Standard: 802.3af, 802.3at oder 802.3bt
• PoE-Typ: Typ 1, 2, 3 oder 4
• Leistungsabgabe pro-Port
• Gesamtbudget für Switch-PoE
• Der Eingangsbedarf des mit Strom versorgten Geräts
• Kabelkategorie und Installationsbedingungen
• Ob das Gerät aktives PoE oder passives PoE erwartet

Aktives PoE vs. passives PoE

Aktives PoE ist standardbasiertes-PoE. Bevor die volle Leistung bereitgestellt wird, führt die Quelle einen Handshake durch, um zu bestätigen, dass ein echtes PoE-Gerät angeschlossen ist. Cisco beschreibt, wie das gehtErkennungs- und Klassifizierungsschrittfunktioniert, einschließlich des Signaturwiderstands, nach dem das PSE sucht, sodass es niemals versehentlich ein Nicht-PoE-Gerät mit Strom versorgt.

Passives PoE überspringt diese Aushandlung und legt einfach eine feste Spannung, beispielsweise 24 V, 48 V oder 54 V, an das Kabel an. Da es keinen Handshake gibt, ist passives PoE nicht automatisch mit standardbasiertem IEEE PoE kompatibel, und der Anschluss einer passiven Quelle an das falsche Gerät kann zu Schäden führen. Die sichere technische Regel ist eng gefasst: Sofern im Datenblatt des Geräts nicht ausdrücklich angegeben ist, dass es passives PoE mit genau dieser Spannung und Pinbelegung akzeptiert, schließen Sie es nicht an eine passive Quelle an.

Modus A vs. Modus B und angetriebene Paare

PoE kann Strom über verschiedene Adernpaare im Kabel liefern.Modus Asendet Strom an die Paare, die auch Daten übertragen;Modus Bnutzt die Ersatzpaare in 10/100 Ethernet. Bei standardbasiertem aktivem PoE wählen Sie selten einen Modus manuell aus, da ein konformes PD so konzipiert ist, dass es Strom von einer konformen Quelle in beide Richtungen akzeptiert.

Wo Modus A und Modus B immer noch wichtig sind, liegt die chaotische Mitte: Lesen von Injektorspezifikationen, Fehlerbehebung bei älteren Zwei-Paar-Geräten und Arbeiten mit passivem PoE, bei dem Polarität und Pinbelegung nicht für Sie ausgehandelt werden. Bei modernen Gigabit-Verbindungen übertragen alle vier Paare Daten, und 802.3bt nutzt alle vier auch für die Stromversorgung, was ein weiterer Grund dafür ist, dass es als 4-Paar-PoE bezeichnet wird. Fehler zeigen sich hier normalerweise darin, dass ein Gerät über einen Schalter, aber nicht über einen bestimmten Injektor mit Strom versorgt wird. Dabei handelt es sich eher um eine Nichtübereinstimmung des Modus oder der Pinbelegung als um ein fehlerhaftes Gerät.

So berechnen Sie Ihr PoE-Strombudget

Ein Switch mit vielen PoE-Ports kann nicht unbedingt an allen gleichzeitig die maximale Leistung liefern. Das gesamte PoE-Budget ist eine separate, kleinere Zahl als „Ports × maximale Wattzahl“, und diese Zahl bestimmt, wie viele echte Geräte Sie betreiben können.

Eine praktikable Formel zur Größenbestimmung lautet:

Erforderliches PoE-Budget ≈ (Summe aller Stromverbraucher des Geräts) × (1 + Headroom)

Nutzen Sie 20–30 % Spielraum, um Einschaltströme beim Einschalten, zukünftige Ports und thermische Leistungsreduzierung in warmen Racks zu absorbieren. Zwei ausgearbeitete Beispiele machen den Unterschied deutlich.

Beispiel A, unterdimensioniert:ein 16-Port-PoE+-Switch mit einem Gesamtbudget von 150 W, der acht Access Points mit jeweils 18 W versorgt. Der Bedarf beträgt 8 × 18 = 144 W bei einem Budget von 150 W, was nur etwa 4 % Reserve entspricht. Wenn diese APs beim Start einen Spitzenwert aufweisen, unterbindet der Switch möglicherweise die Stromversorgung einiger Ports oder löst Neustarts aus.

Beispiel B, dimensioniert mit Kopffreiheit:Dieselben acht 18-W-APs, die bei 25 % Headroom geplant sind, benötigen 144 × 1.25 = 180 W, daher geben Sie einen Switch mit mindestens 180 W PoE-Budget und 802.3at--fähigen Ports an.

Ein einfaches Beschaffungsarbeitsblatt: Listen Sie jeden PD und seine Nennauslastung auf, addieren Sie sie, multiplizieren Sie sie mit 1,2–1,3 und bestätigen Sie dann sowohl das Gesamtbudget als auch den Porttyp pro-auf dem Switch, den Sie verwendenAuswahl als Netzwerk-Switch. Das Gesamtbudget und die Pro-Port-Bewertung sind zwei unabhängige Prüfungen; Das Bestehen des einen garantiert nicht das andere.

So wählen Sie den richtigen PoE-Standard aus

Eine wiederholbare Möglichkeit zur Auswahl, in der Reihenfolge:

• Maximale Geräteauslastung.Beginnen Sie mit dem PD-Datenblatt und ermitteln Sie die genaue Standard--Wattleistung und den Worst-Case-Wattwert. „Unterstützt PoE“ reicht nicht aus; Sie benötigen den Typ und die Nummer.
• Pro-Port-Bewertung.Bestätigen Sie, dass jeder Port die Klasse dieses Geräts bereitstellen kann. Ein 802.3af-Port genügt einer 802.3at-Kamera nicht und ein 802.3at-Port kann einen 802.3bt-Zugangspunkt in einem reduzierten Modus belassen.
• Gesamtbudget.Addieren Sie alle Geräte und wenden Sie den Spielraum aus dem obigen Abschnitt an.
• Kabelzustand.Berücksichtigen Sie die Lauflänge, die Kabelkategorie und die Bündeldichte, die bei steigender Leistung immer wichtiger werden.
• Funktionsmodi.Prüfen Sie, ob das Gerät mehr Strom benötigt, um Heizungen, zusätzliche Radios oder USB-Anschlüsse zu ermöglichen.
• Zukünftige Erweiterung.Lassen Sie Platz für die nächste Aktualisierung, damit Sie nicht in zwei Jahren eine Neuverkabelung vornehmen müssen.

Noch eine Grenze, die es wert ist, deutlich zu benennen: Passives PoE und aktives IEEE PoE sind nicht austauschbar. Wenn ein Gerät passives 24-V-PoE benötigt, kann ein normaler 802.3af/at-Switch es nicht mit Strom versorgen; Wenn ein Gerät standardmäßig aktives PoE erwartet, kann ein passiver Injektor unsicher sein. Wenn die beiden Welten aufeinander treffen, befolgen Sie die vom Gerätehersteller empfohlene Stromquelle.

PoE-Standard vs. Gerätetyp

Ein praktischer Ausgangspunkt nach Geräteklasse. Behandeln Sie es als ersten Schnitt und bestätigen Sie es dann anhand des spezifischen Modells, da eine einzelne Produktlinie je nach Optionen zwei Standards umfassen kann.

PoE-Entfernung, Kabelkategorie und Wärme

Auf Standards-basiertes PoE folgt der gleichen Kanalbegrenzung von 100-Metern wie die Daten, auf denen es basiert. Innerhalb dieser Spanne bestimmt die Qualität des Kabels, wie viel Strom den Lauf übersteht: Längere oder dünnere Kabel verlieren mehr an Widerstand, daher reagieren Verbindungen mit hoher -Leistung empfindlicher darauf als Verbindungen mit niedriger Leistung.

Für einfache -Geräte mit geringem Stromverbrauch ist eine normale strukturierte Verkabelung unkompliziert und die meisten Installationen erfüllen diese Anforderungen bereits. Bei 802.3bt bei 60 W oder 90 W beginnen der Leiterquerschnitt, die Kabelkategorie und die Größe des Bündels eine Rolle zu spielen, da ein höherer Strom mehr Hitze bedeutet und die Hitze in der Mitte eines großen, dicht gepackten Bündels in einem Kabelkanal am schlimmsten ist. Hier ist dieEthernet-Kabelkategorien von Cat5e bis Cat8werden zu einer echten Designentscheidung und nicht zu einer Standardeinstellung. Cat5e kann PoE übertragen, einschließlich PoE mit höherer-Leistung auf kurzen, gut-belüfteten Strecken, aber für dichte Bereitstellungen mit hoher-Leistung ist eine schwerere-Spurkategorie wie z. Bgeschirmte Cat6A-VerkabelungBietet mehr thermischen Spielraum und Spielraum.

Planen Sie bei 802.3bt-Projekten mit hoher Dichte die Paketgrößen bewusst und befolgen Sie die relevanten Verkabelungsstandards und lokalen Vorschriften. das kannst du auchVerwalten Sie die Kabelbündeltemperaturenmit lockererer Bündelung, besserer Luftzirkulation und gegebenenfalls Kabeln, die für einen begrenzten -Stromverbrauch ausgelegt sind. Der Temperaturanstieg in einem Bündel ist eine Funktion des Gesamtstroms und der Installation des Kabels, nicht einer einzelnen Verbindung.

Häufige PoE-Kompatibilitätsfehler

• Vorausgesetzt, PoE+ reicht immer aus.Für viele Geräte ist PoE+ in Ordnung, aber moderne PTZ-Kameras, Multi-{1}Radio-Zugangspunkte und Smart-{2}Gebäudegeräte können 802.3bt erfordern.
• Häfen zählen, nicht Budget.Für einen 24-Port-Switch ist das Gesamtbudget möglicherweise noch begrenzt. Addieren Sie den tatsächlichen kombinierten Bedarf, bevor Sie der Portanzahl vertrauen.
• Verwechslung von PSE-Leistung mit PD-Leistung.Ein 30-W-PoE+-Port versorgt das Gerät nicht mit 30 W. Vergleichen Sie mit der PD-Seitenbewertung.
• Verwendung von passivem PoE ohne Spannungsprüfung.Passives PoE muss zur Gerätespannung und Pinbelegung passen; Die falsche Kombination kann zur Zerstörung der Ausrüstung führen.
• Funktionsbasierte-Leistung wird ignoriert.Ein Gerät kann mit PoE+ betrieben werden, benötigt jedoch PoE++, um alle Funkgeräte einzuschalten, und eine Kamera, die bei mildem Wetter zufrieden ist, kann mehr verlangen, wenn die Heizung anspringt.

Beispiele für die PoE-Auswahl aus der Praxis-

Zwölf Wi-Fi 6-Zugangspunkte.Jeder AP hat einen Spitzenwert von etwa 22 W, sodass der Gerätebedarf 12 × 22 = 264 W beträgt. Bei 25 % Headroom sind das 330 W, Sie wählen also einen 802.3at-Switch mit einem PoE-Budget von mindestens 330 W. Stellen Sie vor der Bestellung sicher, dass keiner der APs 802.3bt benötigt, um ein zweites 5-GHz- oder 6-GHz-Funkgerät zu aktivieren. Wenn dies der Fall ist, verschieben Sie diese Ports auf einen Typ-3-Switch. Die gleiche Disziplin gilt, wennAuswahl eines WLAN-Zugangspunktsan erster Stelle.

Acht PTZ-Außenkameras mit Heizungen und IR.Diese kombinieren einen Motor, Beleuchtungskörper und eine Heizung, die nur die Kälte ansaugt, sodass die Leistung im ungünstigsten Fall deutlich über PoE liegt+.. Geben Sie 802.3bt Typ 3 oder Typ 4 gemäß dem Datenblatt der Kamera an und kalkulieren Sie das Budget entsprechend der Heizungszahl-, nicht der Zahl für mildes{6}Wetter.

Einführung von VoIP-Telefonen.Standard-Handys haben einen geringen Stromverbrauch, sodass ein einfacher 802.3af-Switch normalerweise ausreicht. Wenn die Telefone über Videobildschirme oder USB-Anschlüsse verfügen, prüfen Sie, ob sie PoE+ unterstützen, bevor Sie sich nur für Hardware entscheiden.

Intelligentes Gebäude und Beleuchtung.LED-Leuchten, Präsenzmelder, Zutrittskontroll- und Automatisierungsgeräte haben ganz unterschiedliche Ansprüche. Legen Sie für diese Projekte sowohl die Anforderungen pro-Port als auch das gesamte Switch-Budget frühzeitig im Design fest, da die Nachrüstung der Kapazität nach der Verkabelung die kostspielige Option ist.

Abschluss

Die Wahl eines PoE-Standards ist eigentlich eine Matching-Übung und kein Ratespiel. Lesen Sie den erforderlichen Typ des Geräts und die Wattleistung im ungünstigsten Fall{1}, stellen Sie sicher, dass der Port diese Klasse liefern kann, addieren Sie das Gesamtbudget mit Headroom und prüfen Sie, ob das Kabel den Strom über die erforderliche Entfernung transportieren kann. . 802.3AF ist für einfache Endpunkte mit geringem Stromverbrauch- zuständig. 802.3at ist die praktische Basis für die meisten aktuellen Netzwerke, und 802.3bt versorgt die anspruchsvolle Ausrüstung mit Strom: High-End-Zugangspunkte, PTZ-Kameras, Beleuchtung und Gebäudeautomation.

Die einzige Angewohnheit, die die meisten Probleme vor Ort verhindert, besteht darin, sich beim Design am tatsächlichen Strombedarf des Geräts und einem realistischen Budget zu orientieren und nicht an der Anzahl der Ports am Switch oder dem Marketingnamen auf der Verpackung.