Power-over-Ethernet: PSE, PD und die Standards 802.3af, at und bt

Power-over-Ethernet (PoE) überträgt Versorgungsspannung und Daten über dasselbe Netzwerkkabel. Für verteilte Messtechnik ist das ein enormer Vorteil: kein Netzteil und kein Schaltschrank an jeder Messstelle, eine einzige Leitung bis 100 m, und die Versorgung lässt sich zentral überwachen und schalten. Wir setzen deshalb seit Jahren konsequent auf PoE.

PSE und PD: die zwei Rollen

Jede PoE-Strecke hat zwei Enden. Das PSE (Power Sourcing Equipment) speist die Leistung ein – typischerweise ein PoE-Switch oder ein Midspan-Injektor. Das PD (Powered Device) ist der Verbraucher: Kamera, Access Point oder eben ein Messgerät. Wer eigene Elektronik über PoE versorgen will, braucht also ein PD-Interface; wer eigene Geräte speisen will, ein PSE.

• PSE-seitig bieten wir das 4-Kanal-PoE-PSE-Modul mit TPS23861 und den skAInet Edge-Compute mit 7× M12 PoE+.
• PD-seitig die edgy-Boards b075 (13 W), b093 (7 W) und das PoE++-Frontend b027.

Die Standards im Überblick

Die Differenz zwischen PSE- und PD-Leistung ist das Budget für die Verluste auf bis zu 100 m Kabel. Daher stammt auch die Angabe „15,4 W, effektiv 13 W“ bei 802.3af-Geräten.

So läuft der Verbindungsaufbau ab

1. Detection: Das PSE legt eine kleine Prüfspannung an und sucht nach dem Signaturwiderstand von rund 25 kΩ. Nur wenn es ihn findet, wird überhaupt Spannung zugeschaltet – nicht PoE-fähige Geräte bleiben unbeschadet.
2. Classification: Das PD meldet über einen definierten Klassifizierungsstrom seine Leistungsklasse. Das PSE reserviert das passende Budget.
3. Power-up: Das PSE schaltet die Betriebsspannung von nominal 48 V zu (44–57 V bei 802.3af, 50–57 V ab 802.3at).
4. Überwachung: Zieht das PD zu wenig Strom (Maintain Power Signature) oder zu viel (Überlast), schaltet das PSE den Port ab.

Mode A, Mode B und 4-Paar-Betrieb

Bei 802.3af/at fließt die Leistung über zwei Adernpaare: entweder als Phantomspeisung über die Datenpaare 1/2 und 3/6 (Mode A) oder über die bei 10/100 Mbit/s ungenutzten Paare 4/5 und 7/8 (Mode B). Ein normgerechtes PD muss beide Varianten und beide Polaritäten akzeptieren – deshalb sitzen am Eingang jedes PD-Frontends Brückengleichrichter oder ideale Dioden. 802.3bt nutzt alle vier Paare gleichzeitig.

Was das für die Messtechnik bedeutet

• Galvanische Trennung: Die Norm fordert eine Isolation zwischen PoE-Seite und berührbaren Teilen. Für Sensorik mit Kontakt zur Anlage ist ein isoliertes PD meist Pflicht – mehr dazu unter Flyback oder Step-Down?
• Leistungsbudget planen: Ein Sensor-Knoten braucht oft nur 1–3 W. Ein kleines PD-Modul spart dann Verlustleistung und Wärme an der Messstelle.
• Robuste Steckverbinder: In der Anlage ersetzt M12 den RJ45-Stecker.
• Ein Netz nach unten, aggregierte Daten nach oben: Ein Edge-Gerät wie der skAInet Edge-Compute versorgt die Messstellen, spannt ein eigenes Netz auf und gibt nur verdichtete Ergebnisse ins Firmennetz weiter.

Alle PoE-Komponenten finden Sie in der Kategorie Netzwerk.