Power-over-Ethernet-Adapter
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.
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
- http://www.ieee.com
- http://de.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
- Ein 8-Port Patchpanel PoE-fähig machen: https://wiki.linz.funkfeuer.at/funkfeuer/HowTo/passive_PoE
