Was ist 802.3af?

IEEE 802.3af ist ein Standard, der die Stromversorgung eines Endgeräts mit bis zu 12,95 Watt über ein LAN-Kabel ermöglicht. Wichtig ist dabei, dass das Endgerät mit Power over Ethernet kompatibel ist, da es sonst zu Beschädigungen kommen kann.

Im Jahr 2003 verabschiedete das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) einen Standard für die Stromversorgung von Geräten über ein Netzwerkkabel. Der Standard für das sogenannte Power over Ethernet (PoE) mit einer Wattleistung von 15 Watt am Ausgangspunkt und bis zu 12,95 Watt am Endgerät trägt den Namen IEEE 802.3af oder kurz 802.3af. Er ermöglicht die Stromversorgung und gleichzeitige Datenübertragung über ein einziges LAN-Kabel. Neben 802.3af gibt es auch die Nachfolgestandards 802.3at (PoE+) und 802.3bt (PoE++ oder 4PPoE), die die Übertragung noch höherer elektrischer Leistungen ermöglichen. Für Single-Pair-Ethernet steht der Standard 802.3bu (PoDL) zur Verfügung.

IEEE 802.3af nutzt also ein Kabel, das für den Datentransfer gedacht ist, und versorgt ein Endgerät damit mit Strom. Dies betrifft meistens Geräte, die nur wenig Strom benötigen, wie z. B. Überwachungskameras, IP-Telefone, Wireless Access Points (WAP), Hubs oder kleinere Server. 802.3af eignet sich für Ethernet (10BASE-T) sowie Fast Ethernet (100BASE-TX). Hierbei werden lediglich die beiden Adernpaare 1/2 und 3/6 für den Datentransfer verwendet. Die beiden anderen Adernpaare 4/5 und 7/8 können hingegen für die Energieversorgung genutzt werden. Für die Einspeisung sind daher zwei Varianten möglich:

• Spare-Pairs-Speisung: Hierbei werden lediglich die beiden unbenutzten Adernpaare für die Stromzufuhr genutzt. Die beiden anderen Paare sind weiterhin dem Datentransfer vorbehalten.
• Phantom-Speisung: Bei dieser Variante werden neben den unbenutzten Adernpaaren auch die beiden übrigen für die Energieversorgung verwendet. Der Datentransfer wird dafür überlagert.

Der Gleichstrom wird dann mit einer Spannung von bis zu 44 Volt eingespeist. Dazu werden bei der aktiven Speisung Netzwerkswitches verwendet. Bei der passiven Speisung schaltet man PoE-Injektoren dazwischen.

In Ethernet-Kabeln, die bei 802.3af nicht mehr nur für den Datentransfer, sondern auch für die Energieversorgung genutzt werden, wird von einem Sender in jede der jeweiligen Doppeladern von einer Seite eine positive und der anderen Seite eine negative Spannung eingespeist. Ein Empfänger differenziert die beiden Spannungen dann voneinander und ermittelt aus der Differenz das Datensignal. Indem dann die Spannung auf das benötigte Potenzial der Stromversorgung angehoben wird, kann das Kabel auch für Strom verwendet werden, sofern es für diese Art der Spannung ausgelegt ist.

Bis zu 175 Milliampere können bei IEEE 802.3af pro Adernpaar eingespeist werden. Somit kommt man mit zwei Adernpaaren auf insgesamt 350 Milliampere, wobei beim Einschalten kurzzeitig bis zu 400 Milliampere erlaubt sind. Die Ausgangsleistung liegt bei bis zu 15,4 Watt pro Leitung und die Nutzleistung bei höchstens 12,95 Watt. Es kommt somit also zu einem Energieverlust, da während des Transfers die Wärmeentwicklung eine Rolle spielt und auch an den Netzteilen Verluste entstehen. Die Spannung bei 802.3af liegt zwischen 44 Volt und 57 Volt, pendelt sich in der Regel allerdings bei 48 Volt ein.

Der größte Vorteil von IEEE 802.3af ist der Verzicht auf mindestens ein Kabel. Gerade bei Geräten, die schwer zugänglich sind oder über schwer zugängliche Kabelanschlüsse verfügen, schafft 802.3af Abhilfe. Auch der Einsatz einer Batterie fällt durch diese Methode weg und die Belegung der Steckdosen ist besser. Dazu müssen die Geräte nicht mehr in der direkten Nähe der Stromversorgung platziert werden und auch klobige Netzteile gehören der Vergangenheit an.

802.3af ist eine hervorragende Methode, um kleine Geräte mit geringem Energiebedarf platzsparend und unkompliziert über nur ein Kabel zu betreiben. Für die oben genannten Kleinstgeräte ist der Standard somit eine gute Wahl. Bei einen größeren Strombedarf eignet sich diese Technik allerdings nicht. Der Leistungsabfall durch Wärme und Distanz muss außerdem bei der Stromversorgung einberechnet und bei der Platzierung der Geräte berücksichtig werden. Nicht jedes Endgerät ist mit IEEE 802.3af kompatibel. Schließen Sie ein falsches Gerät an, kann dieses durch die Gleichspannung beschädigt oder sogar zerstört werden.

802.3af verfügt aus diesem Grund über einen Prüfmechanismus, der bei aktiver Speisung feststellt, ob ein Endgerät kompatibel ist oder nicht. Hierzu wird ein Klassifizierungsstrom mit geringer Spannung verwendet, der überprüft, welcher Klasse ein Endgerät angehört und ob es PoE-tauglich ist. Dieses Verfahren nennt sich Resistive Power Directory und misst u. a. Parameter wie Widerstand und Kapazität. Wenn der Innenwiderstand zwischen 19 und 26,5 Ohm liegt und eine Kapazität von höchstens 10 Farad hat, wird eine Energieversorgung nach IEEE 802.3af hergestellt.