Ein Leitfaden für Power over Ethernet (PoE) Switches

Netzwerk-Switche bilden das Rückgrat eines jeden Local Area Network, kurz "LAN". Auf dieser Seite erfahren Sie, was einen PoE-fähigen Switch von einem normalen LAN-Switch unterscheidet, wann Sie einen PoE-Switch und wann einen PoE-Injektor verwenden sollten und was genau die Power over Ethernet-Technologie ist.

Everything to know about PoE Switches
Everything to know about PoE Switches
Was ist Power over Ethernet (PoE)?Was ist ein Netzwerk-Switch?Was ist ein Power over Ethernet (PoE)-Switch?Vorteile von PoE-SwitchesPoE-Switch oder Injektor - wann sollte man was verwenden?Was ist ein PoE-Passthrough-Switch?Berücksichtigung der PoE-LeistungPoE-Switch Einschränkungen

Was ist Power over Ethernet (PoE)?

Power over Ethernet (PoE) ist eine Technologie, die Strom und Daten über Twisted-Pair-Ethernet-Kabel an Wireless Access Points, IP-Kameras und VoIP-Telefone überträgt. Sie ermöglicht es, dass ein einziges RJ45-Patchkabel sowohl eine Datenverbindung als auch Strom für die angeschlossenen Edge-Geräte bereitstellen kann, anstatt für jedes Gerät ein eigenes Kabel zu benötigen. Lesen Sie hier mehr über Power over Ethernet (PoE).

Power over Ethernet Schaubild
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Was ist ein Netzwerk-Switch?

Ein Netzwerk-Switch ist ein Hardware-Gerät, das Geräte ("Netzwerk-Clients") in einem lokalen Computernetzwerk miteinander verbindet. Er ermöglicht es Computern, Wireless Access Points, Druckern und anderen netzwerkfähigen Geräten, miteinander zu kommunizieren. Die häufigste Form eines Netzwerk- oder Ethernet-Switches ist der Layer-2-Switch. Jeder Layer-2-kompatible Ethernet-Switch nach dem OSI-Modell verwendet MAC-Adressen, um den Datenverkehr an das richtige Endgerät zu leiten. Layer-2-Switches führen eine MAC-Adresstabelle aller angeschlossenen LAN-Clients, so dass sie den Verkehr gezielt an den Zielport weiterleiten können, an dem der Empfänger angeschlossen ist. Dadurch unterscheiden sie sich von früheren, einfacheren Geräten, den so genannten Netzwerk-Hubs, die nicht "wussten", an welche Ports Netzwerkgeräte angeschlossen waren. Diese Hubs schickten eingehende Pakete an alle Ports und nicht nur an den vorgesehenen, was zu einem hohen Maß an unnötigem Netzwerkverkehr führte.

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Was ist ein Power over Ethernet (PoE) Switch?

Ein PoE-Switch ist ein normaler Fast-Ethernet- oder Gigabit-Netzwerk-Switch, in den die Power-over-Ethernet-Funktionalität integriert ist. Ein Power-over-Ethernet-Switch ermöglicht sowohl die Kommunikation zwischen Netzwerk-Clients als auch die Stromversorgung von PoE-fähigen Endgeräten wie VoIP-Telefonen, Netzwerküberwachungskameras oder Wireless Access Points über das gleiche RJ45-Netzwerkkabel. Ein PoE-Switch ermöglicht es kompatiblen Geräten, an Orten zu arbeiten, an denen es keine Steckdosen oder Netzwerkverbindungen gibt. Durch diese Hauptfunktion von PoE können Unternehmen viel Geld für die Installation von Strom- und Netzwerkkabeln sparen (mehr dazu weiter unten), während gleichzeitig Edge-Geräte dort funktionieren, wo sie benötigt werden. PoE-Switches gibt es in vielen verschiedenen Varianten.

PoE-Switche lassen sich anhand der folgenden Merkmale kategorisieren:

Anzahl der PoE-fähigen Ports:
PoE-Switches können zwischen vier und 48 PoE-Ausgangsports, auch PSE-Ports (Power Sourcing Equipment) genannt, bieten.

Network Speed

Netzwerk Geschwindigkeit
Die meisten gängigen Power-over-Ethernet-Switches bieten Gigabit-Geschwindigkeiten (1000 Mbit/s) für angeschlossene Geräte. Fast-Ethernet (100 Mbit/s) gibt es jedoch immer noch, und für viele PoE-Edge-Geräte ist dies eine ausreichende Geschwindigkeit.

Network Speed

Managed oder Unmanaged
Um komplexere Netzwerkanforderungen zu erfüllen, kann ein managebarer PoE-Switch viel mehr als nur den Datenverkehr zielgerichtet weiterzuleiten und Geräte mit Strom zu versorgen. Neben seinen vielen Funktionen und Vorteilen kann ein managebarer PoE-Switch den Netzwerkverkehr in Gruppen aufteilen und einen viel besseren Einblick in den Status des Netzwerks, der angeschlossenen Clients und des Stromversorgungsstatus geben.

LCD Anzeige
Einige nicht managebarer PoE-Switches verfügen über ein LCD-Display an der Vorderseite. Diese LCD-Statusbildschirme liefern Netzwerkadministratoren Echtzeit-Strominformationen, z. B. wie viel Strom jedes angeschlossene PoE-Gerät verbraucht, wie viel Strom alle angeschlossenen Geräte zusammen verbrauchen und wie viel Strom insgesamt zur Verfügung steht. Sie sind auch sehr nützlich, wenn es darum geht, auf mögliche Probleme hinzuweisen und Warnungen vor Überlastung, hoher Temperatur, Kurzschlussschutz und anderen zu geben.

Network Speed

PoE Budget
Die Fähigkeit des Power-over-Ethernet-Switches, angeschlossene Geräte mit Strom zu versorgen, wird weitgehend durch die Größe seiner Stromversorgung bestimmt, die von knapp über 50 Watt bis weit über 500 Watt reichen kann. Dieses Leistungsbudget wirkt sich direkt darauf aus, wie viel Leistung der Switch pro Anschluss an die angeschlossenen Geräte abgeben kann.

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Welche Vorteile bietet die Verwendung eines PoE Switches?

Einsparung von Installationskosten

Es kostet viel Geld, eine Standardstromversorgung an Orte zu bringen, an denen es keine gibt. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie möchten in einem Lagerhaus, in dem es keine Steckdosen gibt, Kameras installieren. Ohne PoE müssten Sie einen zertifizierten Elektriker hinzuziehen, da ein Netzwerkadministrator höchstwahrscheinlich nicht in der Lage wäre, die elektrische Installation durchzuführen. Dank der Niederspannungsanwendung von Power over Ethernet kann jedoch jeder Netzwerkkabel (oder PoE-Netzwerkkabel) von den Kameras zu einem PoE-Switch verlegen. Die Verwendung von PoE bedeutet auch, dass Sie keine Steckdosen, Stromkabel und Verteilerkästen installieren müssen, was noch mehr Geld spart.

Größere Flexibilität

PoE-Edge-Geräte können problemlos an Standorten ohne Steckdosen eingesetzt werden. Da sie nicht mehr auf eine Standardsteckdose angewiesen sind, können sie nun auch an schwer zugänglichen Orten eingesetzt werden. Die Installation einer PoE-Netzwerkkamera hoch oben an der Wand oder auf dem Dach ist nicht mehr so schwierig, da Sie nur ein Netzwerkkabel für die Stromversorgung und die Netzwerkverbindungen benötigen.

(Remote) Power Management

Eine sehr hilfreiche Funktion von managed PoE-Switches ist, dass Sie über das Internet oder ein lokales Netzwerk auf sie zugreifen können. Dieser Zugriff ermöglicht es Ihnen, ausgefallene Edge-Geräte aus der Ferne auszuschalten. Die Netzwerkkamera, die abgestürzt ist, oder das VoIP-Telefon, das neu gestartet werden muss, müssen nicht mehr von einer Person vor Ort bedient werden. Für den erforderlichen Neustart eines Geräts genügt es, einen solchen über die Switch-Verwaltungsschnittstelle zu initiieren.

PoE Watch Dog / Guard / Powered Device Monitor

Einige managed Power-over-Ethernet-Switches können alle angeschlossenen PoE-Geräte überwachen und automatisch den Neustart eines Geräts einleiten, das über einen bestimmten Zeitraum nicht kommuniziert hat. Eine solche Funktion kann zum Beispiel besonders nützlich sein, wenn eine Sicherheitskamera mitten in der Nacht ausfällt.


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Wann sollte man einen PoE-Switch und wann einen PoE-Injektor verwenden?

Ein Power-over-Ethernet-Injektor kann verwendet werden, um ein einzelnes PoE-Edge-Gerät mit Ihrem Netzwerk zu verbinden

Lesen Sie mehr über PoE-Injektoren hier.

Die Entscheidung, ob Sie einen PoE-Switch oder einen PoE-Injektor verwenden, hängt davon ab, wie viele PoE-Geräte Sie anschließen möchten. Einzelne PoE-Geräte, wie z. B. die eine oder andere Netzwerk-IP-Kamera auf der Baustelle oder der einzelne Wireless Access Point, können problemlos über PoE-Injektoren angeschlossen werden. Sobald Sie mehr PoE-Geräte anschließen müssen, ist ein PoE-Switch die bessere Wahl. Wenn ein neues Netzwerk installiert wird, ist die Verwendung von gemanagten PoE-Switches, die alle VoIP-Telefone mit Strom versorgen und den Sprachverkehr isolieren und priorisieren können, ein sicherer Weg, die Installation zukunftssicher zu gestalten.

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Was ist ein PoE PassThrough Switch?

Ein PoE-Passthrough-Switch ist ein spezieller Typ von PoE-Switch, der seinen Strom von einem vorgeschalteten PoE-Switch oder Injektor bezieht und Strom an andere PoE-Geräte, wie VoIP-Telefone und Kameras, weiterleitet. Kurz gesagt, der PoE-Passthrough-Switch arbeitet gleichzeitig als PD (Powered Device) und PSE (Power Sourcing Equipment). Hier ist ein Beispiel für die Funktionsweise: Der PoE-Passthrough-Switch erhält 30 Watt von einem PoE-Injektor oder PoE-Switch mit hoher Leistung. Der Passthrough-Switch nimmt etwa 5 Watt für sich selbst in Anspruch, um seine internen Schaltkreise mit Strom zu versorgen, damit er als Netzwerk-Switch funktionieren kann. Die anderen 25 Watt gibt er dann an andere angeschlossene PoE-Geräte weiter, so dass er als PoE-Switch fungieren kann.

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Maximale Ausgangsleistung pro Port

Wenn Sie wissen wollen, wie viel Leistung Sie pro Port benötigen, damit Ihre PoE-Geräte funktionieren können, sollten Sie sich für den richtigen Switch entscheiden. Sie möchten keinen Switch kaufen, der nicht genug Leistung pro Port für die verschiedenen Geräte hat, die Sie anschließen möchten. Wie viel Strom pro Port für PoE-Geräte im Durchschnitt zur Verfügung steht, hängt von folgenden Faktoren ab: 1. Gesamtleistungsbudget des Switches 2. Anzahl der PoE-Ports 3. Systemleisung – wie viel Leistung der Switch selbst benötigt, um zu arbeiten Um zu ermitteln, wie viel Strom pro Port zur Verfügung steht, verwenden Sie diese Formel:

Maximum Per Port Power Average = (Maximum Power Consumption – System Power)/Number of PoE Ports

Beispiel: Nehmen wir einen managed Gigabit-PoE-Switch mit 24 Ports und einem PoE-Budget von 430 Watt. Auf dem technischen Datenblatt des Switches finden Sie eine maximale Leistungsaufnahme von 500 Watt. Basierend auf diesen Zahlen erhalten Sie:

Max. Leistungsaufnahme: 500 Watt Systemleistung: 70 Watt Leistungsbudget: 430 Watt Durchschnittliche Leistung por Port: 17.9 Watt

Einige Geräte, die Sie an einen PoE+-Switch anschließen, können bis zu 30 Watt pro Port verbrauchen, andere wiederum nicht so viel. Alle PoE-Geräte, die Sie anschließen, erschöpfen jedoch das verfügbare Energiebudget. Wenn Sie also 10 PoE+-Geräte, die jeweils 30 Watt verbrauchen, an den obigen Switch anschließen, beträgt die durchschnittliche Anschlussleistung für die verbleibenden 14 Geräte nur etwa 9,28 Watt statt der ursprünglichen 17,9 Watt. Wenn die restlichen Geräte, die Sie anschließen möchten, mit dieser Leistung auskommen, ist das großartig. Ist dies nicht der Fall, sollten Sie einen weiteren Switch in Erwägung ziehen, um die restlichen Geräte, die mehr Leistung pro Port benötigen, anzuschließen.

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Was sind die Nachteile von PoE Switches?

Hardware-Kosten:
Der typische Power-over-Ethernet-Switch kostet viel mehr als seine nicht PoE-fähigen Geschwister. Seien Sie bei der Planung des Netzwerks vorsichtig. Wie viele PoE-Ports benötigen Sie? Wie viele PoE-Anschlüsse werden Sie in Zukunft benötigen? Genügen ein paar PoE-Injektoren an strategischen Standorten den Anforderungen?

Zentraler Ausfall des Systems::
Wenn der PoE-Switch ausfällt, hat das dramatische Folgen. Ihr gesamtes Telefonsystem könnte ausfallen, oder Ihre Sicherheitskameras könnten offline sein. Auch Nicht-PoE-Geräte wären betroffen. Als Vorsichtsmaßnahme wird eine Notstromversorgung über eine USV als obligatorisch angesehen, und ein Aktionsplan für das Szenario, dass eine geschäftskritische Komponente wie ein PoE-Switch ausfällt, sollte erstellt werden. Fairerweise muss man sagen, dass dieser Nachteil nicht nur für Power-over-Ethernet-Switches gilt, sondern auch für normale Ethernet-Switches.

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