Power over Ethernet PoE

Fachartikel aus PROTECTOR Special Videoüberwachung 2012, S. 48 bis 49

Stromversorgung über Ethernet in Videoüberwachungslösungen

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Die Stromversorgung von IP-Endgeräten über das LAN erspart extra Verkabelungen. Durch die Neufassung des IEEE 802.3at-Standards liefern verfügbare Ethernet-Schnittstellen bis zu 30 Watt elektrische Energie. Durch Midspan-Lösungen können auch Endgeräte mit bis zu 95 Watt versorgt werden.

Bild: Get Power
Midspan-Komponenten in einer LAN-Verkabelung von Verbrauchern mit höherem Strombedarf. (Bild: Get Power)

IP-Endgeräte werden über die Ethernet-Verkabelung nicht nur mit Daten, sondern auch mit Strom versorgt (Power over Ethernet). Ein extra Stromanschluss bei jedem Endgerät ist nicht erforderlich. Den ersten Schub erhielt die Technologie mit dem im Jahr 2003 verabschiedeten Standard IEEE 802.3af. Dieser sieht eine Schutzkleinspannung von 48 Volt DC vor. Der Standard begrenzt die Stromaufnahme im Dauerbetrieb zwischen zehn bis 350 Milliampere.

Die maximale Versorgungsleistung ist auf 15,4 Watt, die maximale Leistungsaufnahme des Endgeräts nach Abzug der Leitungsverluste über eine Kabellänge von 100 Metern auf 12,95 Watt begrenzt. Sollten die Endgeräte nicht PoE-kompatibel sein, stehen PoE-Splitter zur Verfügung, um den Strom und die Daten zu trennen und somit dennoch Kosten für eine zusätzliche Steckdose zu sparen.

IEEE 802.3at und Midspan

Gemäß des Standards IEEE 802.3at liefern Ethernet-Schnittstellen bis zu 33,6 Watt an elektrischer Energie. Darüber hinaus können PDs („Powered Devices“) über Midspan-Komponenten mit bis zu 95 Watt versorgt werden. So lassen sich über die LAN-Verkabelung Verbraucher mit höherem Strombedarf, wie zum Beispiel PTZ-Dome-Kameras mit Leistung versorgen (siehe Grafik). Der Stromversorger wird als PSE („Power Source Equipment“) bezeichnet. Dafür stehen PoE-Midspan zur Verfügung.

Der Strom wird über einen Injektor in das PoE-Netz eingespeist, der im Leitungsnetz zwischen einem normalen Switch und der abgehenden Netzwerkleitung zum Endgerät eingeschaltet wird. Durch die Einschaltung von Injektoren können Leistungsentnahmen bis zu 95 Watt bei Endgeräten realisiert werden. Diese Leistungen sind im Standard zugelassen, werden aber von den PoE-Switches nicht bereitgestellt.

PoE-Midspan bieten „line detection“, eine Eigenschaft, die hochwertige Endgeräte gegen Überlast und Kurzschluss aufgrund inkompatibler Verbindungen oder defekter Geräte schützt. Mittels „line detection“ wird die aktuelle Leistung erkannt und eventuell abgelehnt, um Schäden zu vermeiden.

    Zu den Besonderheiten von PoE-Lösungen zählen:

  • Einfachheit: Durch „Plug & Play“ können Midspan aufgrund geringer Einstellung direkt verwendet werden.
  • Freiheit: Niederspannung und sicher zu handhaben; keine Notwendigkeit, Netzleitungen an schwer zugänglichen Stellen zu installieren, dadurch signifikante Kosteneinsparungen möglich; Verwendung von Splittern, um PoE in DC-Spannung und Daten zu trennen, um nicht PoE-kompatible Geräte zu versorgen.
  • Auswahl: Eine breite Palette an Ausgangsleistungen von 15,4 bis 95 Watt pro Port sind auf dem Markt verfügbar. Beginnend von Single-Port-Injektoren bis hin zu 4, 8, 16 und 24-Port-Varianten stehen verschiedene Ausgangsleistungen pro Port zur Verfügung. Innovative Lösungen tragen zur Erweiterung des Netzwerkes über größere Distanzen im Innen- wie im Außenbereich bei. PoE wurde entwickelt, um alle Anforderungen bei Netzwerk-Anwendungen von Kleinbetrieben bis hin zu großen Unternehmen zu ermöglichen.
  • Investitionsschutz: Stellt eine solide Basis für Investitionen in die Netzwerk-Hardware dar und unterstützt zukünftige PoE-Anwendungsanforderungen; Ausfallsicherheit; nutzt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für Backups, um Stromausfälle zu vermeiden.

Anwendungen

Eine Vielzahl an IP-Endgeräten fordert eine immer höhere Leistungseinspeisung: Videoüberwachungskameras, Access-Points, RFID-Scanner sowie Zubehör für IP-Kameras, einschließlich Heizgeräte, Mikrofone und Beleuchtungen. Gerade IP-Kameras im Außenbereich gilt es, mit hoher Leistung zu versorgen. Die Möglichkeit, mittels PoE die Anwendungen innerhalb eines Netzwerkes zu versorgen, bietet über die Stromversorgung hinaus weitere Vorteile.

Bild: Get Power

PoE-Leistungsklassen nach IEEE 802.3at.
(Bild: Get Power)

Ebenso wichtig sind die Erschließungskosten. Insbesondere für Überwachungskameras, die an wichtigen Standorten angebracht werden müssen, können die Kosten durch Verkabelung und Installation zusätzlicher Steckdosen in die Höhe schnellen. Der Anwender muss oft einen Kompromiss zwischen Platzierung und Kosten eingehen. Durch PoE-Midspans können auch Verbraucher mit höherem Leistungsbedarf im Bereich von Sicherheitseinrichtungen über das Netzwerk mit Strom versorgt werden, ohne dass bereits vorhandene Standard-Switches ersetzt werden müssen.

Management für Sicherheitslösungen

Mithilfe von SNMP (mmm mmm mmm) ist es möglich, Informationen über den Stromverbrauch zu erhalten. Die Funktion kann auch in SNMP-fähigen Midspans realisiert werden und ist vorteilhaft bei Sicherheitsanwendungen. Sie ermöglicht die Überwachung, Fern-Diagnose und Fehlersuche. Mit der Möglichkeit, Resets durchzuführen, können aufwändige Anwendungen an Kameras, die aufgrund von Netzstrom-Problemen abdunkeln und deren Zurücksetzen Arbeiten vor Ort erfordern, entfallen. Zeitfenster mit Überwachungslücken werden minimiert.

SNMP-fähige Midspan erlauben ihren Anwendern den Zugriff auf Port-Kontrolle und Sicherheitseinstellungen. SNMP kann man über das LAN entweder per GUI-Software oder den Internet-Browser bedienen. Die GUI kann von Einzelpersonen über USB-/RS232-Anschluss oder für den lokalen Zugriff über SNMP verwendet werden. GUI (Graphical User Interface) ist kompatibel mit allen Versionen von SNMP einschließlich der neuesten Version 3. Die aktuelle SNMPv3 hält die Verschlüsselung über Authentifizierungs- und Privatsphäre-Einstellungen für die sichere Handhabung auf dem neuesten Stand.

PoE und USV-Anlagen

Heute werden die zentralen Komponenten eines Netzwerks über eine USV gegen Ausfälle abgesichert. Dies gilt umso mehr in sensiblen Anwendungen. Je nach Größe der USV ist ein Vorteil von PoE die Fähigkeit zur Überwachung und temporären Aufrechterhaltung aller relevanten Systeme bei Netzausfall.

In vielen Netzwerken gehört inzwischen zwar eine USV zur Stromabsicherung für Server und wichtige Switches zur Grundausstattung. Es ist aber ratsam, ein eigenes Notstromkonzept zu entwickeln. Sei es, um eine durchgängige Kommunikation zu gewährleisten oder um in einer Überbrückungsphase Vorgänge ordentlich beenden zu können.

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