Auf dem Sprung

Bislang stieß Power over Ethernet (PoE) in der Industrie aufgrund der geringen Ausgangsleistung von 15W auf wenig Interesse. Dies könnte sich mit der für Ende 2008 geplanten Verabschiedung des Standards IEEE802.3at (PoE+) ändern.

Bislang stieß Power over Ethernet (PoE) in der Industrie aufgrund der geringen Ausgangsleistung von 15W auf wenig Interesse. Dies könnte sich mit der für Ende 2008 geplanten Verabschiedung des Standards IEEE802.3at (PoE+) ändern.

Der neue PoE-Standard verspricht eine Verdoppelung der Ausgangsleistung auf 30 W je PoE-Port. Dies eröffnet im Gefolge der kontinuierlichen Ausbreitung von Industrial Ethernet in den Werkshallen neue Anwendungsmöglichkeiten, wobei vor allem solche Anwendungen erfolgreich sein werden, die die Vorteile von Gigabit Ethernet (1000Base-T) und Power over Ethernet kombinieren können. Hierbei werden alle vier Kabelpaare eines Ethernet-Kabels zur Datenübertragung genutzt, zwei davon zusätzlich für die Energieversorgung mit bis zu 30 W. Und für die Zukunft ist aus technischer Sicht nicht auszuschließen, das PoE+ optional von einer derzeitigen Zwei-Paar-30-Wauf eine Vier-Paar-60-W-Lösung erweitert werden kann.

Der PoE-Standard IEEE802.3af unterscheidet zwischen energieversorgenden Geräten (Power Sourcing Equipment, PSE) sowie PoE-fähigen Endgeräten (Powered Devices, PD). Das PSE wird typischerweise in Form eines Ethernet- Switches mit integrierter PoE-Funktionalität realisiert. Die PoE-Funktionalität umfasst zunächst standardisierte Funktionen wie das Erkennen der PoE-fähigen Endgeräte anhand ihres Signatur-Widerstandes, das Klassifizieren der Geräte nach Leistungsbedarf, das Zuschalten der Energieversorgung nach erfolgreicher Klassifizierung und das permanente Überwachen der Ausgänge, um bei Bedarf die Spannung schnell abschalten zu können. Idealerweise wird ein PSE mit einer zentralen, unterbrechungsfreien Stromversorgung kombiniert. Noch sicherer wird die Energieversorgung durch PoE mit einem erweiterten Power-Management, das beispielsweise eine priorisierte Versorgung von sicherheitskritischen Endgeräten ermöglicht und eine effiziente Nutzung der zur Verfügung stehenden Leistung garantiert.

Grundsätzlich gibt es drei unterschiedliche Strategien, PoE-Funktionalität in einen Ethernet-Switch zu integrieren:

  • Die Schaltung der PoE-Steuerung, die komplett aus diskreten Bauteilen besteht, befindet sich auf der Leiterplatte des Ethernet-Switches. Als Steckverbinder kommen RJ45-Buchsen mit vorzugsweise integrierten, PoE-fähigen Ethernet-Übertragern („PoE-Enabled“) zum Einsatz.
  • Die Schaltung der PoE-Steuerung befindet sich auf einer Steckkarte mit DIMM-ähnlicher Bauform, ebenfalls kombiniert mit PoE-fähigen RJ45-Steckverbindern.
  • Die gesamte PoE-Schaltung ist gemeinsam mit den Ethernet-Übertragern in einem komplett geschirmten RJ45-Steckverbinder- Modul integriert (PoE-ICM).

Die erste Variante sieht zunächst kostengünstig aus, erfordert aber einen recht hohen Entwicklungsaufwand. Die bereits beschriebene Problematik der fehlenden Isolation zwischen Netzwerk und PoE-Schaltung macht sich bei dieser Variante besonders stark bemerkbar und birgt ein hohes Risiko. Die wegen fehlender Hochspannungstrennung erforderlichen höheren Isolationsabstände erschweren zudem ein sauberes Routen der Datenleitungen von den PHYs zu den einzelnen Ethernet- Ports.