PoE-Entfernungsbegrenzung: Leistung und Reichweite maximieren

Mit Power over Ethernet (PoE) lassen sich Geräte wie IP-Kameras, VoIP-Telefone, WLAN-Zugangspunkte und IoT-Sensoren über eine Standard-Ethernet-Verkabelung mit Strom und Daten versorgen. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, für jedes vernetzte Gerät separate Stromkabel und Steckdosen zu verwenden. PoE macht die Installation und Erweiterung von kabelgebundenen Netzwerken viel einfacher.

Um die Möglichkeiten dieser revolutionären Technologie voll ausschöpfen zu können, müssen Sie die Schlüsselfaktoren kennen, die die PoE-Entfernungsgrenze beeinflussen.

Wie groß ist die maximale PoE-Entfernung?

Die maximale PoE-Entfernung über Ethernet beträgt 100 Meter (328 Fuß) zwischen einem PoE-Anschluss (Power Sourcing Equipment, PSE) und einem mit Strom versorgten Gerät (PD). Diese maximale PoE-Entfernung ist in den IEEE 802.3af/at/bt Ethernet-Standards festgelegt, die PoE definieren, und gilt für alle PoE-Generationen und Ethernet-Kabeltypen gleichermaßen.

Wenn Sie bei einer einzelnen Ethernet-Strecke vom Switch zum mit Strom versorgten Endgerät 100 Meter überschreiten, besteht die Gefahr einer unzureichenden Stromversorgung und von Problemen oder Ausfällen bei der Datenübertragung.

PoE-Standards und PoE-Entfernungsbegrenzungen

Es gibt mehrere Generationen von PoE-Standards, die unterschiedliche Leistungsstufen zur Verfügung stellen und Auswirkungen auf die erreichbaren Entfernungen haben:

PoE Entfernungsbegrenzung (802.3af)

Der 2003 ratifizierte ursprüngliche 802.3af PoE-Standard liefert eine Leistung von bis zu 15,4 W für Geräte. Wie alle PoE-Standards ist die maximale Entfernung auf 100 Meter begrenzt. Aufgrund des Spannungsabfalls in Ethernet-Kabeln beträgt die nutzbare PoE-Entfernung für 15,4-W-Geräte in der Praxis jedoch oft nur 50-60 Meter bei Verwendung einer herkömmlichen Cat5e-Verkabelung.

PoE+ Entfernungsbegrenzung (802.3at)

Eine Aktualisierung von PoE im Jahr 2009 mit der Bezeichnung PoE+ erhöhte die verfügbare Leistung auf 30 W pro Anschluss. Die formale Entfernungsgrenze von 100 Metern bleibt gegenüber früheren Standards unverändert. Allerdings führt die höhere Leistung von 30-W-Geräten zu einem erhöhten Spannungsabfall bei der Übertragung über große Entfernungen.

PoE++ Entfernungsbegrenzung (802.3bt)

Der neueste PoE++-Standard von 2018 hat die verfügbare Leistung weiter auf bis zu 60 W erhöht. Wie Sie erwarten können, sind die nutzbaren Entfernungen für PoE++ bei höherer Ausgangsleistung noch geringer als bei früheren PoE-Versionen. In der Praxis betragen die Entfernungen für PoE++ oft nur 15-25 Meter für Geräte, die die vollen 60W benötigen.

PoE-Entfernungsbeschränkungen für Ethernet-Kabel

Nicht nur der verwendete PoE-Standard, sondern auch die Art des verwendeten Ethernet-Kabels wirkt sich auf die erreichbare PoE-Ethernet-Entfernungsbegrenzung aus:

Cat5e-Kabel

Cat5e-Kabel werden nach wie vor häufig für den Aufbau von Power over Ethernet-Netzwerken verwendet. Als beliebteste Option kann Cat5e technisch gesehen PoE bis zu einer PoE-Entfernungsgrenze cat5 von 100 Metern liefern, unabhängig von der verwendeten PoE-Generation. Die Qualität des Kabels spielt jedoch eine große Rolle, insbesondere bei den PoE-Entfernungsgrenzen cat5e Standards mit höherer Leistung.

Cat6-Kabel

Cat6-Kabel bieten eine höhere Bandbreite und Leistung als Cat5e und werden für 10Gb-Netzwerke verwendet. Wie auch Cat5e unterstützt es offiziell eine maximale Ethernet-Entfernung von bis zu 100 Metern gemäß den Standards. Die meisten Cat6-Kabel verwenden jedoch dünnere 24 AWG-Leiter im Vergleich zu den 23 AWG-Drähten von Cat5e. Die PoE-Entfernungsbegrenzung von Cat6 ist in der Regel gut.

Cat6a-Kabel

Cat6a-Kabel verwenden dickere 23 AWG-Leiter, die denen von Cat5e entsprechen und einen geringeren Gleichstromwiderstand und bessere Stromversorgungsmöglichkeiten bieten. Bei vergleichbarem Qualitätsniveau kann Cat6a die Stromversorgung über PoE-Entfernungen effektiver aufrechterhalten als Cat5e oder Cat6.

Cat7-Kabel

Cat7-Kabel werden gegenwärtig in der Regel nicht für PoE-Ethernet-Entfernungen verwendet. Obwohl die PoE-Entfernungsbegrenzung Cat7 eine hohe Bandbreite und Leistung bietet, bietet es keinen praktischen Vorteil gegenüber Cat6a, um längere PoE-Entfernungen zu erreichen.

Faktoren, die die PoE-Entfernungsbegrenzungen beeinflussen

Neben der PoE-Generation und der Qualität des Kabels gibt es weitere wichtige Faktoren, die sich auf die erreichbaren PoE-Entfernungen in realen Installationen auswirken:

Stromverbrauch der Geräte

Die Reichweite eines Kabels wird umso kürzer, je höher der Stromverbrauch der angeschlossenen PoE-Geräte ist. Ein VoIP-Tischtelefon verbraucht vielleicht nur 5 W, was unter guten Bedingungen PoE-Entfernungen von fast 90 Metern ermöglicht. Eine PTZ-Überwachungskamera, die das volle PoE-Budget von 15,4 W benötigt, wird jedoch Schwierigkeiten haben, mehr als 60 Meter zuverlässig zu erreichen.

Qualität des Ethernet-Kabels

Die Bauqualität des verwendeten Ethernet-Kabels ist von entscheidender Bedeutung. Besser isolierte, paarweise verflochtene Kupferkabel mit hoher Aderzahl erhalten die Signalintegrität über viel längere PoE-Entfernungen. Die Verwendung von extrem billigen Kabeln kann die nutzbare PoE-Reichweite stark reduzieren. Achten Sie auf die Qualität des PoE-Kabels.

Gesamter Spannungsabfall

Der gesamte Spannungsabfall, der sich über die gesamte Länge des Ethernet-Kabels ansammelt, muss für einen ordnungsgemäßen PoE-Betrieb begrenzt werden. Geräte mit höherer Leistung ziehen mehr Strom, wodurch der Spannungsabfall auf der Empfängerseite über große Entfernungen zunimmt.

Stromversorgungsgeräte

Die Fähigkeiten des PSE-Ports, der den PoE-Strom liefert, beeinflussen auch die maximale Entfernung. Robustere PoE+- und PoE++-PSE-Ports an neueren Switches können den erforderlichen Strom für längere Kabelstrecken liefern als herkömmliche PoE-Switches, die auf 100 m begrenzt sind.

Umweltbedingungen

Kabel, die in Wänden, Rohren oder im Freien verlegt werden, unterliegen mit der Zeit mehr elektrischen Störungen, Dämpfungen, Hitze und physischen Schäden. Dies verschlechtert die PoE-Leistung im Vergleich zu Installationen in offenen Rechenzentren. Enge Kabelwindungen und Biegungen erhöhen ebenfalls den Widerstand.

PoE-Entfernungsbegrenzung in der Praxis

Bei der Planung von Projekten mit verschiedenen Gerätetypen ist es wichtig, die Grenzen der PoE-Entfernung zu kennen:

PoE-Entfernungsbegrenzung für IP-Kameras

Eine moderne 4K- oder 16MP-PoE-Überwachungskamera, wie die Reolink Duo 3 PoE, kann im Betrieb zwischen 8 und 15 W benötigen. Damit sind die Entfernungen für zuverlässige Ethernet-Kabel oft auf 50-60 Meter begrenzt, selbst bei Cat6a-Verkabelung mit dem 15-W-Budget von 802.3af PoE. Mit Extendern und Switching mit höherer Kapazität können Sie die 100-Meter-Marke überschreiten, wenn Sie eine bestimmte Kamera platzieren möchten.

PoE-Entfernungsbegrenzung für IoT-Sensoren

Viele IoT-Sensoren, die 1 W oder weniger verbrauchen, ermöglichen PoE-Entfernungen von fast 90 Metern über gute Cat5e-Kabel mit minimalen Spannungsabfällen. Allerdings können konzentrierte Cluster von vielen PoE-IoT-Geräten PoE-Switches erfordern, die näher als 100 Meter platziert werden.

PoE-Entfernungsbegrenzung für WLAN-Zugangspunkte

Ein typischer WiFi-Zugangspunkt in einem Unternehmen benötigt im Normalbetrieb nur 5-8 W PoE-Strom. Aufgrund der Platzierungsanforderungen befinden sich die Zugangspunkte jedoch oft weit entfernt von PoE-Switches an der maximalen Reichweite der Ethernet-Verkabelung. Qualitativ hochwertiges, gut verlegtes Cat6a ermöglicht zuverlässige PoE-Strecken von mehr als 80 Metern für WLAN.

PoE-Entfernungsbegrenzung für VoIP-Telefone

Mit einem PoE-Strombedarf von nur 3-5 W kann ein VoIP-Tischtelefon im Idealfall über Cat5e bis zu 90 Meter weit reichen. Die Hauptbegrenzung ist die Länge des Ethernet-Kabels zu den Schreibtischen. Die PoE-Reichweite ist für Telefone weniger wichtig als für Kameras oder Zugangspunkte.

So erweitern Sie die Entfernungsbegrenzung für PoE-Geräte

Es gibt einige Möglichkeiten, Strom über die 100-Meter-PoE-Grenze hinaus zu liefern:

• Glasfaser-Konverter - Ethernet-zu-Glasfaser-Medienkonverter halten PoE über viel längere Glasfaserkabelstrecken aufrecht.
• PoE-Repeater - Strategisch platzierte PoE-Repeater laden das PoE-Signal in bestimmten Abständen auf und verstärken es.
• Höhere Spannung - Einige PSE-Switches können bis zu 57 V für kürzere PoE-Kabelstrecken von mehr als 100 Metern ausgeben.
• Überwachtes PoE - Powered Midspan-Geräte überwachen und regulieren PoE über größere Entfernungen.

Mit sorgfältiger Planung und der richtigen Ausrüstung kann PoE zuverlässig über die üblichen Entfernungsbegrenzungen hinaus genutzt werden.

Häufig gestellte Fragen

Über welche Entfernung kann ich eine PoE-Kamera betreiben?

Die maximale PoE-Entfernung hängt von der verwendeten PoE-Generation, dem Stromverbrauch der jeweiligen Kamera und dem gewählten Ethernet-Kabeltyp ab. Bei einer modernen 4K-Kamera, die 15 W benötigt, beträgt die maximale PoE-Reichweite etwa 50 Meter über ein hochwertiges Cat6a-Kabel mit 802.3af-Leistungsstufen.

Wie groß ist die Reichweite von PoE-Switches?

Der Switch selbst legt die maximale Entfernung nicht standardmäßig fest. Vielmehr gilt für jedes einzelne Ethernet-Kabel, das von einem PoE-Switch-Port zu einem mit Strom versorgten Gerät geführt wird, eine absolute Entfernungsgrenze von 100 Metern.

Wie kann ich meine PoE-Verbindung über 100 Meter hinaus verlängern?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, PoE-Entfernungen über 100 Meter hinaus zu verlängern: Die Verwendung von Medienkonvertern zur Umwandlung in Glasfaserkabel auf halber Strecke, die Installation von PoE-Repeatern, um den Strom in Intervallen wieder aufzuladen, die Verwendung von PoE-Switching-Geräten mit höherer Spannung (57 V) oder der Einsatz von stromversorgten Midspans, um PoE über größere Entfernungen zurück zum Quell-Switch zu regulieren und zu überwachen.

Fazit

Zwar ist 100 Meter die formale Höchstdistanz für Power over Ethernet, doch in der Praxis sind die nutzbaren PoE-Entfernungen aufgrund des Kabelwiderstands und der Spannungsabfälle oft geringer, insbesondere wenn der Strombedarf steigt. Netzwerkadministratoren müssen bei der Planung von PoE-fähigen Geräten und Netzwerken sorgfältig zwischen dem Energiebudget der Geräte, den Kabeltypen, den PoE-Standards und den erforderlichen Kabelentfernungen abwägen.

Kennen Sie die Entfernungsgrenze Ihrer PoE-Geräte? Teilen Sie Ihre Erfahrungen mit uns im Kommentarbereich unten! Lassen Sie uns gemeinsam darüber diskutieren!