Der Fachausschuss Technik des VAF beschreibt in seinem aktuellen Arbeitspapier (August 2008) wichtige technische Aspekte von PoE und gibt in Verbindung mit einer kritischen Bestandsaufnahme Tipps zur Praxis sowie einen kurzen Ausblick auf mögliche Abhilfen durch 802.3at.


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Mit Power over Ethernet (PoE) werden netzwerkfähige Geräte über das Ethernet-Kabel mit Strom versorgt. Erhöhter Stromhunger, falsche Leistungsberechnungen und Kabelspezifikationen führen oftmals zu Problemen in der Praxis.

PRAKTIKER-TIPPS

1. Leistungsverluste nicht unterschätzen
2. Besonderheiten von Gigabit-Ethernet beachten
3. Leistungsberechnung umfassend auslegen
4. VoIP erfordert adäquates USV-Konzept
   

1. Leistungsverluste nicht unterschätzen
Aus exemplarischen Berechnungen (siehe Arbeitspapier) kann man ersehen, dass die Verluste in den vorgegebenen Bereichen sehr gering sind. Der maximale Strom von 350 mA stellt für ordnungsgemäße Kabelinstallationen keinen Problemen dar. Bei schlechten Verbindungen kann es zu stärkeren Verlusten kommen, die bei einer Nutzung als reines Datenkabel nicht auffallen.

Bei Ethernet sind nur maximale Kabellängen von 100 Metern (Link-Längen) zulässig. Diese berechnen sich wie folgt: 5m Patchkabel + 90 m fest installiertes Kabel + 5m Anschlusskabel zum Endgerät = 100 m. Bei vielen Ethernet-Verbindungen übersteigt die Linklänge jedoch die geforderten 100 Meter deutlich . Da bei diesen Überlängen die Datenverbindung in den meisten Fällen noch funktioniert, bemerkt man dies nicht. Wird jedoch der Strom aus der Datensteckdose für die Versorgung des Ethernet-Endgeräts entnommen, kann der Spannungsabfall auf der überlangen Link-Verbindung die geforderten Werte übersteigen und das Endgerät arbeitet nicht ordnungsgemäß oder lässt sich nicht aktivieren. In solchen Fällen empfiehlt es sich, die Kabellängen mit einem entsprechenden Messgerät zu überprüfen.


2. Besonderheiten von Gigabit-Ethernet beachten
Bei Gigabit-Ethernet funktioniert prinzipiell nur die Phantomspeisung, denn 1000BaseT nutzt alle vier Aderpaare zur Datenübertragung. Bei Gigabit-Ethernet ist PoE zwar prinzipiell möglich, aber aus hier nicht weiter erörterten  Gründen wurde die Realisierung in dem 802.1af Standard nicht aufgenommen. Somit gibt es offiziell keine PoE-tauglichen 1000Base-T-fähige Endgeräte.

Einige Hersteller haben inzwischen eigene proprietäre Implementationen von Gigabit-Ethernet mit PoE vorgenommen. Diese Geräte arbeiten nur mit den Chipsets bzw. Lösungen des gleichen Herstellers ordnungsgemäß.


3. Leistungsberechnung umfassend auslegen
Beim Einsatz von Power over Ethernet bedarf die Infrastruktur besonderer Aufmerksamkeit: Adäquate Verkabelung, Berechnung der benötigten Leistung, Kühlung der Verteilerräume und das Management einer solchen Lösung sind wichtige Voraussetzungen zur Nutzung von PoE. Der Switch muss über genügend Leistung verfügen, um sich selbst und die angeschlossenen PoE-fähigen Endgeräte zu versorgen. Der Standard sieht eine maximale Leistung von 15,4 Watt vor. Dies hat Auswirkungen auf die gesamte Stromversorgung: die benötigte Leistung, die Verteilung des Stroms im Switch, die Kontingentierung des Stroms durch den Switch und die Anforderungen an Schaltschrank und Kühlung.

Ein Schaltschrank, der 100 Endgeräte versorgt, muss nur für die Powered Devices bereits 1540 Watt bereitstellen. Da die meisten Switches zwischen 100 und 500 Watt für die eigene Stromversorgung benötigen, beträgt das gesamte Leistungsbudget zwischen 2000 und 4000 Watt. Dieses Budget muss die Strominfrastruktur abdecken. Zudem ist bei der Kalkulation der Kühlungsleistung der Klimaanlage im Verteilerraum die veränderte Wärmeabstrahlung der Switches zu berücksichtigen.

Einige Switches nutzen zur Stromversorgung der PoE-Komponenten das für die Redundanz der Stromversorgung optionale Netzteil. Möchte man die Stromversorgung des Switches aus Sicherheitsgründen redundant auslegen, kann es passieren, dass das redundante Netzteil bereits für die PoE-Versorgung genutzt wird.

Darüber hinaus sollte eine eventuell vorhandene unterbrechungsfreie Stromversorgung überprüft werden, um einen erhöhten Leistungsbedarf bei Stromausfall abzusichern.


4. VoIP erfordert adäquates USV-Konzept
Bei der Absicherung von VoIP-Installationen gegen Stromausfall bestehen gravierende Unterschiede zu klassischen Telefonanlagen. Bei VoIP-Anlagen ist jede im VoIP-Netz integrierte Kommunikationskomponente anfällig gegen Störungen oder Ausfälle der Stromversorgung. Heute gehört zwar in vielen Unternehmensnetzen eine USV zur Stromabsicherung für Server und wichtigen Routern/Switches zur Grundausstattung. Meist sind die Anlagen aber nicht in der Lage, die gesamte VoIP-Installation (bis hin zu den Etagen-Switches) zusätzlich mitzuversorgen. Aus diesem Grund ist es notwendig, für die Telekommunikation im VoIP-Netz ein eigenes Notstromkonzept zu entwickeln, um eine durchgängige Kommunikation gewährleisten zu können.

Die Überbrückungszeit liefert einen wichtigen Eckpunkt zur Berechnung der USV. Im VoIP-Umfeld haben Erfahrungen gezeigt, dass bei 70 bis 80 Prozent aller Arbeitsplätze etwa 30 Minuten ausreichen, um Vorgänge ordentlich zu beenden oder letzte Maßnahmen zu treffen, bevor die Kommunikation nicht mehr umfassend zur Verfügung steht. Die restlichen 20 bis 30 Prozent entfallen auf Kommunikationsgeräte, die mindestens 1 Stunde oder länger zur Verfügung stehen müssen.

Bei der Dimensionierung einer USV für eine VoIP-Umgebung, müssen alle aktiven Komponenten, die ein VoIP-Netz beeinflussen, mit in die Kalkulation einbezogen werden. Da es hierfür keine Tabellen oder feste Formeln gibt, sollten die Leistungswerte für die USV durch eine Leistungsmessung ermittelt werden. Als Faustformel für die VoIP-Praxis gilt: der Leistungsbedarf pro Anwender liegt zwischen 20 und 40 Watt.

Die Kosten für eine adäquate USV liegen nach Schätzungen von APC bei etwa 4 bis 6 Prozent des gesamten Investitionsvolumens für die komplette VoIP-Lösung (www.apc.com).