Power over Ethernet PoE
Inhaltsverzeichnis
Einführung
Zu dem Thema ist erstaunlich wenig für den gemeinen Thinkerking im Internet zu finden. Und wieder einmal kann man zum Eingewöhnen Wikipedia zurate ziehen. Die Seite des Elektronik-Kompendiums gefällt mir tatsächlich fast besser. Wer jetzt keine Lust hat sich die Normierung nach IEEE 802.af / IEEE 802.3at / IEEE 802.3bt im Original durchzulesen kann ja erst mal hier weiterlesen. Ein paar Begriffe die auch bei der Internetrecherche hilfreich sind:
- Stromquelle Power Sourcing Equipment (PSE)
- Verbraucher Powered Devices (PD)
- Endspan-Devices
- Midspan-Devices
- Mode B Spare-Pairs-Verfahren
- Mode A Phantom-Speisung
Da ich noch 48er Cisco-Switche (kein PoE) im Einsatz habe und nicht unbedingt beide durch PoE-fähige ersetzen möchte, beschränke ich erst einmal auf die Midspan-Devices, also externe Injektoren und Splitter zum Nachrüsten.
Negativbeispiele
Wer an meiner Behauptung im ersten Satz zweifelt kann ja mal "Resistive Power Directory" als Suchbegriff recherchieren und nach Schaltbeispielen suchen. Stand Februar 2021 weltweit 90 Treffer (!) und keine Schaltung. Wenn man die Suche um 'schematic' ergänzt, sind es noch 4 Treffer. (?!?:-()
Also muss ich günstige Hardware ausfindig machen und nachschauen wie 'die' das machen. Ein schlechtes Gefühl habe ich bei dem Spare-Pairs-Verfahren. Wenn da jemand auf die Idee kommt einfach mal Spannung an die nicht genutzten Adern bei 10/100 MBit/s zu legen den soll der Blitz beim .....
Dummerweise ist das Internet voll solcher passiven Adapter die den Tod unzähliger aktiven Netzkomponenten heraufbeschwören. Also Finger weg. Das Problem nur, wie erkennt man einen guten oder schlechten Injektor oder Splitter. Der Preis ist nicht immer ein Garant für Standardkonformität. Bei dem Beispiel ist des ziemlich eindeutig.
Wenn man weiß was man tut es es OK, aber halt nur dann. Nicht weniger übel sieht es bei folgenden Beispielen aus. Die Link-/Statusleds und die 48 V suggerieren, dass da wenn man Glück hat für den Preis standarderfüllende Elektronik verbaut ist.
Wer schließt hier schon ruhigen Gewissens seine IP-Kamera an?
Licht ins Dunkel
Zum Einstieg zwei kurze Artikel.
Großes Lob an ELV, die mit ihren beiden Bausätzen viel zu meinem Verständnis beigetragen haben. Leider sind die beiden Bausätze Komplettbausatz Power over Ethernet Einspeisung PoE-I (9,41 €) und Power over Ethernet Splitter PoE-S, Komplettbausatz (2,88€ !?) nicht mehr im aktuellen Sortiment verfügbar. Dabei waren gar nicht so sehr die Bausätze von Interesse, sondern die Beschreibungen in der Bau- und Bedienungsanleitung. ELV geht mit diesen Anleitungen ein wenig sparsam um. Hier veröffentlichen darf ich sie aufgrund fehlender Kopier- und Veröffentlichungsrechte natürlich nicht, aber Informationen, die daraus hervorgehen und frei im Internet zu finden sind, darf ich natürlich schon bekanntgeben.
Injector (Midspan)
Es scheint sich die Information zu verdichten, dass Injectoren grundsätzlich die ungenutzten Adernpaare 45 und 78 benutzen. Da ich leider nicht im Besitz der Normungsunterlagen bin kann ich diese Information nicht verifizieren. ELV hat in seinem Bausatz im Wesentlichen das Referenzdesign von Silicon Labs benutzt. Die beiden ICs, die zum Sucherfolg geführt haben sind Si3460 und MIC4417. Der Schaltplan auf Seite 14 des Datenblattes entspricht fast komplett der Lösung von ELV. Die Bausätze dienen mir als Grundlage kleinerer Messungen, die ich hier noch beschreiben werde. Die beiden nebenstehenden, in China gekauften Injektoren repräsentieren jeweils einen rein passiven und einen aktiven Typ.
Der passive 8-fach Einspeiser sollte schon durch die Aufschrift 12V-56V DC zu denken geben. Um normgerecht auf die geforderten 44-57V zu kommen, bräuchte es wenigstens einen Stepup-Wandler, von dem aber innen nichts zusehen ist. Geschweige denn von der Elektronik zum normgerechten Ausführen des Signalisierungsprotokolls (Anmeldungs- und Klassifizierungsprozedur). Wenn man dieser Gerät einsetzt sollte man unbedingt das Kabelende oder die Patchdose unmissverständlich beschriften, oder gleich ganz auf das Auflegen in einer Dose verzichten. Beim Einsatz mit 12V sollte auch der Schleifenwiderstand nachgemessen werden, sonst bleibt u.U. von den 12V eh nur noch 5V übrig. Auch die maximale Leistung von knapp 13W (bei Cat5 eher weniger) sollte beachtet werden.
Einen besseren Eindruck macht da schon der mit AT-8 gekennzeichnete aktive Injektor. Zumindest wird klar mit dem Aufdruck auf die Versorgung mit 44-57V und der Angabe der Norm darauf hingewiesen und der Eindruck erweckt, dass alles mit rechten Dingen zugeht. Dies ist zwar noch kein Garant, aber der Blick ins Innere gibt Anlass zu Hoffnung. Der verwendete PoE-Controller von Maxim räumt dann erst einmal jeden Zweifel aus.
An dieser Stelle noch eine kleine Grafik, die einem das Leben erleichtern kann. Wenn man mit Netzwerken und Kabel zu tun hat, kommt irgendwann unweigerlich der Punkt nach Aderfarben und Kontaktbelegung zu fragen. Ich habe hier bewusst mal nur die Belegung nach T568B angeführt, da sie am häufigsten angewandt wird. Am besten man prägt sich nur diese Abbildung ein und merkt sich folgende Regeln:
Orientierung: Kontaktfläche vorne, Nase hinten, Kabelzuführung unten (Man schaut einem Menschen sozusagen auf den Hinterkopf.)
- Nummerierung der Kontakte von links nach rechts
- Nummerierung der Adernpaare von der Mitte (Hals) beginnend im Uhrzeigersinn
- Reihenfolge von links nach rechts orange, blau, braun und drüber grün (Der Mensch sitzt auf einer grünen Wiese und hat die Füße im Wasser. Die Beine sind gekreuzt. In der linken Hand hat er ein Bier und in der rechten einen Schwenker.)
- Weiß zuerst außer bei blau
Bei der Belegung nach T568A sind nur orange und grün vertauscht. Sind beide Enden einer Leitung gleich belegt hat man ein Straight-Through-Kabel. Dies wird fast immer Patchkabel genannt. Ist ein Ende nach T568A und das andere Ende nach T568B belegt hat man ein Cross-Over-Kabel. Weitere Eselsbrücken bitte in das Kommentarfeld eintragen.
Kommt nun PoE dazu werden die nicht benutzten Aderpaare 3 (Plus) und 4 (Minus) mit 48 Volt beaufschlagt.
Da bei 1000 MBit/s alle 4 Aderpaare benutzt werden muss zwangsläufig eine Phantomspeisung stattfinden.
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