Power-over-Ethernet-Adapter

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Einleitung/Disclaimer

Power over Ether­net (PoE) ist eine stan­dar­di­sierte Tech­nik, um Geräte nur über ihren Netz­werk­an­schluss gleich­zei­tig mit Ener­gie und Daten zu ver­sor­gen. Es ist der ein­zige Stan­dard, der welt­weit eine iden­ti­sche Strom­zu­füh­rung defi­niert (Ste­cker, Kabel usw).

Im Artikel wird erklärt, wie man einen ver­ein­fach­ten Power over Ether­net Injec­tor für 100MBit Geräte sel­ber bauen kann. Die Idee ist, von einem achtadrigen Ethernetkabel die für 100MBit Ethernet notwendigen Datenleitungen unangetastet zu lassen und die dafür ungenutzten Leitungen für die Stromversorgung zu verwenden, wie im Standard vorgesehen (mehr dazu s.u.). Damit kann man

  • jedes PoE-fähige Gerät mit maximal 100MBit betreiben, ohne einen PoE-Switch oder PoE-Injector kaufen zu müssen
  • jedes andere Netzwerkgerät mit bis zu 100MBit betreiben, sofern man die stromführenden Leitungen nicht in den Netzwerkport des Geräts einführt, sondern mit einem angelöteten Stecker an den Stromanschluss des Geräts führt

Vom Preis her gibt man 2,50 bis 5 Euro für die Netz­werk­do­sen aus und ver­wen­det als Netz­teil eins, das man her­um­flie­gen hat oder das eigent­lich zum (Nicht)-PoE Gerät mitgelieferte.

Obwohl es bereits gesagt wurde: Geräte ohne PoE-Support kann man an den strom­füh­ren­den Anschluss nicht unge­fähr­det anschlie­ßen, sofern man den Strom nicht vor­her wie­der absplit­tet oder eine stan­dard­kon­forme Schutz­schal­tung einbaut!

IEEE 802.3af (802.3at Type 1) Spezifikation

Diese Spezifikation regelt die gültigen Werte für PoE:

  • Leis­tung am Ver­brau­cher nach Kabel­ver­lus­ten bis 12,95W
  • Volt­be­reich am Ver­brau­cher 37-57V
  • Maxi­male Leis­tung der Ener­gie­quelle 15,4W
  • Volt­be­reich an der Ener­gie­quelle 44-57V
  • Maxi­male Strom­stärke 350mA
  • Ver­ka­be­lung Cat3 und Cat5

Es gibt zwei Betriebsmodi:

  • Mode A (end­span) wird von Swit­ches ver­wen­det und nutzt Pins 1,2 für einen Pol von 48VDC und Pins 3,6 für den ande­ren. Beide Pola­ri­tä­ten sind mög­lich. Hier werden Daten und Strom über die glei­chen Adern trans­por­tiert und benö­tigt wird nur ein 4-adriges Kabel.
  • Mode B (midspan) wird von PoE Injec­tors ver­wen­det und nutzt ein 8-adriges Kabel und belegt für den Strom die Paare (4,5) und (7,8).

802.3at Type 2 ver­wen­det gleich­zei­tig Mode A und Mode B über Phan­tom­spei­sung und ist daher viel schwie­ri­ger zu rea­li­sie­ren, ist aber für 1000MBit notwendig.

Ver­brau­cher­ge­räte müs­sen beide Modi unter­stüt­zen, aber die Ener­gie­quelle gibt den Modus vor.

Ein kon­for­mer Ver­brau­cher hat einen Wider­stand von 25Ω zwi­schen den Strom­füh­ren­den Paa­ren. Ist die­ser nicht von der Ener­gie­quelle detek­tier­bar oder weicht zu stark ab oder besitzt einen Kurz­schluss, so soll keine Ener­gie ein­ge­speist wer­den. Die­sen Test neh­men wir hier nicht vor! Die kom­ple­xere Schutz­schal­tung würde vier bis sie­ben Stu­fen brau­chen und soll hier als Zukunfts­er­wei­te­rung offen gelas­sen wer­den. Der Wikipediaartikel zu PoE hat tabel­la­ri­sche Details.

Umset­zung

Hier wird eine Bele­gung nach Modus B verwendet, um keine Pro­bleme mit den Daten­lei­tun­gen zu haben (funk­tio­niert vmtl. auch nur mit Phan­tom­spei­sung). Der Injector wird in einer Dop­pel­dose installiert, wo die Ader­paare (1,2) und (3,6) intern durchgeschleift werden müssen.

Ein Pol der Span­nungs­ver­sor­gung wird dann an die Pins 4 und 5 der aus­ge­hen­den Dose ange­schlos­sen, der andere an Pins 7 und 8. Bezüglich der Polarität verwendet man die Leitung (4,5) als Pluspol und die Leitung (7,8) als Minuspol.

Man sollte noch dar­auf ach­ten, dass die Dose und das PoE Gerät korrekt geer­det sind und dass beim Netz­werk­ka­bel ent­spre­chend die Schir­mung funktioniert.

Zur Absi­che­rung des Geräts kann man noch eine rück­stel­lende oder gewöhn­li­che Siche­rung an einen Pol der strom­füh­ren­den Adern anbrin­gen, die den gerätespezifischen Span­nun­gen und Strom­stär­ken gerecht wird. Die Sicherung kann aber auch ausgelassen werden.

PoE-Injector1.png

An J1 kann nun ein Switch oder Rech­ner mit einem Patch­ka­bel ange­schlos­sen wer­den, wäh­rend an J2 das PoE-Gerät hängt.

Am ande­ren Ende könnte man vom Prin­zip her auf glei­che Weise die strom­füh­ren­den Adern wie­der vom Ether­net­ka­bel absplit­ten und an einen pas­sen­den Stromstecker löten, um ein nicht-PoE Gerät anzu­trei­ben das jetzt mit nur einem Kabel ver­sorgt wird. Das mit­ge­lie­ferte Netz­teil ver­wen­det man dann sin­ni­ger­weise für J2 am Injector.

Referenzen