Die größten Unterschiede zwischen dem heutigen PoE und dem der vergangenen Jahre liegen in den Leistungsgrenzen und Datenraten. Die neuesten Technologien und Standards erhöhen die Leistungsgrenzen für Stromversorgungsgeräte (PSE) und Endgeräte (PDs) auf 90 W bzw. 71 W, und die unterstützte Datenrate kann bis zu 10 Gbit/s betragen.
Früher musste PoE lediglich 15,4 W an der Stromversorgung bereitstellen, was für die meisten IP-Telefone und 802.11a/b/g-Zugangspunkte ausreichte. Als der IEEE-802.3at-Standard 2009 veröffentlicht wurde, spezifizierte das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) daher 30 W an der PoE-Quelle.
Aufbauend auf diesen ersten Lösungen und parallel zu den Arbeiten des IEEE an den neuesten Technologien und Standards wurden Anstrengungen unternommen, die an Endgeräte versorgbare Leistung zu erhöhen. Diese Bemühungen begannen mit dem IEEE 802.3af-2003 PoE-Standard, der über zwei Adernpaare der Kategorie 5e (Cat5e) bis zu 15,4 W Ausgangsleistung pro Gerät bereitstellte. Der nächste Schritt war der IEEE 802.3at-2009-Standard, auch bekannt als PoE+, der den „Typ 2“ PSE/PD einführte und 30 W Ausgangsleistung sowie 25,5 W Ladeleistung unterstützte. Anschließend standardisierte die HDBaseT Alliance das HDBaseT-Protokoll, das HDMI-Verbindungen über Cat5e- oder höherwertige Kabel auf bis zu 100 mA erweitert. Schließlich entwickelte die HDBaseT Alliance 2011 den Power over HDBaseT (PoH)-Standard, der die maximal über vier Adernpaare übertragbare Leistung auf 95 W erhöht.
Heutzutage benötigen immer mehr Stromverteilungsgeräte (PDs) mehr Leistung, als bisherige Standards unterstützen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, nutzt der neue IEEE-802.3bt-Standard, der im September 2018 ratifiziert wurde, alle vier Adernpaare strukturierter Verkabelung und erweitert die während der ersten Aushandlung ausgetauschten Leistungsdaten, um deutlich verbesserte Energiemanagementfunktionen zu ermöglichen. Dadurch werden mehrere PoE-Klassen unterstützt, während gleichzeitig die Abwärtskompatibilität gewährleistet wird.
Zusätzlich zur Möglichkeit, die Eingangsleistung von PDs auf bis zu 95 W zu erhöhen, sofern die Kanallänge bekannt ist, bietet der IEEE-802.3bt-Standard weitere wichtige neue Funktionen. 
Abb. 1: Die Eingangsleistung der DPs kann bis zu 60 W für PSE/PDs vom Typ 3 und bis zu 90 W für PSE/PDs vom Typ 4 erreichen, vorausgesetzt, die Kanallänge ist bekannt.
Die beiden neuen PSEs/PDs vom Typ 3 und Typ 4 wurden eingeführt, ebenso wie die Möglichkeit, über vier Adernpaare zu arbeiten. Der Standard unterstützt außerdem PD-Konstruktionen mit einfacher und doppelter Signatur und ergänzt die Klassen 5 bis 8 zur Verbesserung der gegenseitigen Identifizierung. Die automatische Klassenzuordnung wurde hinzugefügt, und IEEE 802.3bt unterstützt zudem einen niedrigen Standby-Stromverbrauch sowie 10GBASE-T mit PoE. Die folgende Tabelle fasst die neuen PoE-Funktionen des ratifizierten IEEE 802.3bt-Standards zusammen
(Abb. 1)
Die Leistung darf gemäß IEEE 802.3bt-Standard 100 W pro Port nicht überschreiten. Dies gewährleistet die Einhaltung der Sicherheitsanforderungen für begrenzte Stromversorgung und Kleinspannung (SELV) nach ISO/IEC 60950. Diese Leistungsgrenze eignet sich weiterhin für Anwendungen, die von früheren IEEE-Standards nicht unterstützt wurden, und ermöglicht so eine breitere Palette von PoE-Port-Implementierungen.
Die aktuelle IEEE 802.3bt-Spezifikation unterscheidet sich von früheren PoE-Standards dadurch, dass sie die automatische Kompatibilität älterer Geräte des Typs 1 und 2 mit dem IEEE 802.3bt-System garantiert. Dies gilt, sofern PSE und PD mit dem Standard kompatibel sind und die PSE über die erforderliche Leistungskapazität verfügt. Benötigt das PD die maximale Leistung gemäß IEEE 802.3bt und die PSE (z. B. eine IEEE 802.3af/at PSE) kann diese nicht bereitstellen, bleibt das PD entweder ausgeschaltet oder schaltet sich ein, nutzt aber nur die von der PSE bereitgestellte Leistung.
Microchip bietet beispielsweise einen PSE-Chipsatz an, der die Interoperabilität von älteren Switches mit neuen, IEEE 802.3bt-2018-konformen Produkten ermöglicht. Dieser Chipsatz basiert auf dem vorherigen PSE-Chipsatz des Unternehmens und implementiert den weit verbreiteten 95-W-PoH-Standard mit vier Adernpaaren für DP. Er bildet außerdem die Grundlage für die IEEE 802.3bt-2018-konformen PoE-Injektoren und -Midspans, die zwischen den DPs und einem vorhandenen Switch installiert werden. Diese Systeme lösen das Interoperabilitätsproblem für Anwender und ermöglichen die Stromversorgung beliebiger Kombinationen von älteren und IEEE 802.3bt-2018-konformen PDs. Dank der Auswahl an Single- oder Multiport-Optionen können IEEE 802.3bt-konforme Switches auch ältere PDs mit Strom versorgen.
Aktuelle PoE-Chipsätze ermöglichen Systementwicklern die Erstellung eines Single-Board-Designs, das sowohl die für ältere PoE-Standards erforderlichen Zwei- und Vierpaarsysteme als auch die neuesten, dem IEEE 802.3bt-2018-Standard entsprechenden Funktionen integriert. Diese Chipsätze sorgen für eine gleichmäßige Wärmeableitung im gesamten System und beinhalten die notwendigen Management- und Controller-Funktionen für PSE-Geräte mit einer Leistung von 90 bis 99,9 Watt pro Port. Gleichzeitig unterstützen diese Geräte bis zu 48 Ports für IEEE 802.3bt Typ 3 (Klassen 1–6) und Typ 4 (Klassen 7–8). Für die Migration von älteren Standards auf IEEE 802.3bt ist lediglich ein Software-Update erforderlich.
Ein weiterer Unterschied zwischen den PoE-Lösungen von gestern und heute liegt in ihrer Fähigkeit, Leistungselektronik (PDs) vor Verpolung zu schützen und gleichzeitig den Platzbedarf und die Kosten der Stromversorgung gemäß IEEE 802.3bt Typ 4 Klasse 8 zu reduzieren. Dies wird durch den Einsatz von Vollbrückengleichrichtern auf der Stromversorgungsseite der PoE-Verbindung erreicht.
In den fast zwei Jahrzehnten seit der Ratifizierung der ersten PoE-Standards wurden große Fortschritte erzielt. Die derzeitige PoE-Leistung von 90 W über vier Adernpaare von Cat5e-Kabeln und mehr dürfte das vom IEEE definierte Maximum darstellen. Es gilt als allgemein anerkannt, dass höhere Leistungen die bestehende Verkabelungs- und Steckerinfrastruktur belasten können. Der IEEE-802.3bt-Standard wird alle bisherigen Lösungen mit 60 W/75 W/95 W ablösen, einschließlich solcher, die UPOE oder 4-paariges PoE unterstützen. Während diese Anbieter ihre jeweiligen Produkt-Roadmaps vorantreiben, können sie darauf vertrauen, dass ihre PDs vor der Standardisierung und die neuen IEEE® 802.3bt-2018-konformen PDs bei ordnungsgemäßer Implementierung in derselben Ethernet-Infrastruktur koexistieren können, ohne dass Änderungen an bestehenden Switches oder der Verkabelung erforderlich sind.
Autorin: Galit Mendelson, Direktorin für Marketing und Geschäftsentwicklung, Mikrochip-Technologie
Kontakt:
Kelly Poffenberger, Magnet PR Group,
Editor:
Bill Wong,
