Eine kurze Geschichte
In den 1990er Jahren, bevor das IEEE eingriff, war „Power Injection“ die Bezeichnung für das Konzept der Stromversorgung über ein Ethernet-Kabel. Sogenannte „Power-Injektoren“ hatten kein intelligentes Protokoll oder Sicherheitsaspekte. Sie funktionierten nur durch die Stromversorgung über Ethernet, entweder Wechsel- oder Gleichstrom, und nutzten die Ersatzpaare, die 100Base-TX-Ethernet nicht nutzte. Dabei ahmten Power-Injektoren im Grunde die Funktionsweise herkömmlicher Festnetztelefone im PSTN-Netz (Public Switched Telephone Network) nach.
Die Standardisierung von PoE wurde erstmals 1999 von der IEEE 802.3-Arbeitsgruppe vorgeschlagen. Der ursprüngliche Standard der Gruppe – IEEE 802.3af – wurde 2003 ratifiziert und gewährleistet so die Interoperabilität über ein breiteres Spektrum angeschlossener Geräte hinweg.
IEEE 802.3af etablierte eine einheitliche und sicherere Methode zur Bereitstellung von PoE. Es definierte Powered Devices (PDs) als Geräte, die Strom erhielten, und Power Sourcing Equipment (PSE) als solche, die Strom lieferten. PDs und PSEs würden in einem Spannungsbereich von 44-57V mit einer maximalen Ausgangsleistung von 15,4 W pro Port betrieben. Strom könnte über zwei der vier verdrillten Paare, die in typischen Kabeln der Kategorie 5 (Cat 5) verfügbar sind, über die Pins 4 und 5 oder 7 und 8 an ein PD gesendet werden, oder über Daten über vier verdrillte Paare über die Pins 1 und 2 oder Pins 3 und 6.
Insbesondere enthielt der IEEE 802.3af-Standard einen Mechanismus zum Schutz angeschlossener Geräte, die PoE nicht unterstützen. Konkret wird zwischen den Leistungspaaren des mit Strom versorgten Geräts ein 25--kW-Widerstand platziert, sodass die Sendeleistung nur dann von der Stromquelle bereitgestellt wird, wenn ein Wert in der Nähe dieses Widerstandswerts erkannt wird.
Erhöhter Leistungsbedarf
Wie bereits erwähnt, spezifiziert IEEE 802.3af eine maximale Leistung von 15,4 W pro Port. Im Falle eines Kabelstromausfalls beträgt die am PD verfügbare Mindestleistung jedoch nur 12,95 W pro Port. Das ist zwar ausreichend Leistung für einfache Geräte, reicht jedoch nicht aus, um den Leistungs- und Verbrauchsbedarf neuer Geräte mit höherer Wattzahl zu decken, die in Anwendungen des industriellen Internets der Dinge (IIoT) eingesetzt werden.
Um dieser Situation abzuhelfen, genehmigte die IEEE 802.3-Arbeitsgruppe 2009 IEEE 802.3at. Dieser PoE-Standard verfügte über eine neue Leistungsklasse, die bis zu 30 W am Port und eine maximale garantierte Leistung von 25,5 W an ein PD liefern konnte. Obwohl dadurch der bestehende Standard geändert wurde, lieferte IEEE 802.3at weiterhin Strom über zwei Paare und erreichte eine sichere Portspannung von 57 V. IEEE 802.3at ermöglichte die Stromversorgung hochstromintensiver Geräte wie Schwenk-/Neige-/Zoomkameras, Alarmsysteme und drahtlose Zugangspunkte über einen nahegelegenen PoE-fähigen industriellen Ethernet-Switch oder andere Stromquellengeräte (PSE). IEEE 802.3at ist außerdem abwärtskompatibel mit dem ursprünglichen Standard.
Der neueste PoE-Standard, IEEE 802.3bt: Typ 3- 45W oder 60 W (PSE) / 51 W (PD); Typ 4- 90W (PSE) und 71,3 W (PD) wurde 2018 ratifiziert. IEEE 802.3bt wurde entwickelt, um dem Leistungsbedarf gerecht zu werden, da es in einem Netzwerk einfach nicht viele Geräte gibt, die mehr Leistung als 90 W benötigen in PoE-Lieferung heute.
Im Gegensatz zu früheren Standards konzentriert sich IEEE 802.3bt auf die Verwendung aller vier Twisted-Pair-Kabel in einem einzigen Kabel oder Standard-Ethernet-Kabel statt zwei. Der Standard umfasst Unterstützung für 2,5GBASE-T, 5GBASE-T und 10GBASE-T, während frühere PoE-Standards eine maximale Geschwindigkeit von 1 Gbit/s haben.
Aufgrund von IEEE 802.3bt wird sich der fortschreitende Übergang zu Ethernet-basierten industriellen Steuerungssystemen und die Zusammenführung von IT- und Datenleitungen in OT-Netzwerken (Operations Technology) mit Sicherheit beschleunigen. Die Bereitstellung von Daten und 90-W-PoE über eine einzige Ethernet-Verbindung läutet eine neue Ära für industrielle Netzwerke ein.
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