Aktives PoE – Passives PoE wo sind die Unterschiede

In letzter Zeit kam öfter das Thema „Power over Ethernet“ auf, was abgekürzt „PoE“ genannt wird.

Leider gibt es wie immer viele Halbwahrheiten im Netz oder es wird einfach der Begriff „PoE“ inflationär benutzt. Dabei gibt es ganz massive Unterschiede, die in diesem Artikel beschrieben werden.  Für den Raspberry Pi und andere Microcontroller gibt es da viele und unterschiedliche Ansätze.

Disclaimer:
Dieser Artikel beschreibt nicht was PoE im Detail ist oder die Normen „PoE (802.3af-2003) “ , „PoE Plus (802.3at-2009) “ , „4-paar PoE (802.3bt-2018) “ oder andere Standards 802.3af  bzw. Klassifizierungen. Bitte dazu andere Artikel bei Wikipedia konsultieren. 

Dieser Artikel beschreibt ausschließlich den Unterschied im Detail zwischen passives und aktives PoE. Wer den Begriff „Passives PoE“ nicht kennt kann ja den Begriff mal bei Google eingeben oder einfach den Artikel hier lesen. Darüber hinaus entstand dieser Artikel im Zusammenhang mit einem LoRaWAN Gateway Workshop. Dort wurde passives PoE eingesetzt, was aber schlussendlich durch einen nachgeschalteten DC/DC Converter 12 Volt -> 5 Volt massive VHF Störungen im 144-146 MHz Band verursacht hat. Deshalb suchten wir eine Alternative.

Der Artikel handelt vor allem im Zusammenhang mit einer PoE Spannungsversorgung für alle Raspberry Pi Modelle.

Eine Stromversorgung über Ethernet, PoE bezeichnet ein Verfahren, mit dem netzwerkfähige Geräte über das achtadrige Ethernet-Kabel mit Strom versorgt werden können.

Betrachten wir erst mal das „Passive PoE“ und seine Komponenten.

Grundsätzlich können alle 8 adrigen Netzwerkkabel genutzt werden und haben folgende Belegung:

  • 10/100 Mbit Kabel – Pin 1/2 DC Plus / Pin 3/6 DC Minus
  • 1000 Mbit Kabel – Pin 4/5 DC Plus / Pin 7/8 DC Minus

Bei einem passiven PoE wird die Spannung mit einem zusätzlichen Netzteil z.B. 12 Volt zur Verfügung gestellt. Hierzu braucht es keine zusätzlichen Netzwerk Schwitches. Dies kann zum Beispiel direkt an die AVM Fritzbox an die Ethernet Schnittstelle angeschlossen werden mit Zuhilfenahme eines sogenannten Splitter. Benötigt werden 2 passive PoE Splitter die dann die Spannung und das Netzwerk auftrennen wie unten das Bild abbildet und ein zusätzliches Netzteil.

Passiver PoE Splitter
Passiver PoE Splitter (*)
Hierzu muss ein passendes Netzteil gewählt werden was der Ausgangsspannung entsprechen muss.

Dazu wird das Netzteil mit dem 5,5 mm Stecker in den einen passiven Adapter angeschlossen. Am zweiten Adapter wird nur das Endgerät angeschlossen, wie z.B ein Raspberry Pi. Es ist darauf zu achten dass hier kein 12 Volt Netzteil benutzt wird, sondern ein 5 Volt Netzteil. Die Spannung die unten eingespeist wird kommt oben dann 1:1 am anderen Ende an. Deshalb hier das Thema passives PoE. Die beiden passiven Adapter nun mit einem Netzwerkkabel verbinden und schon wird Strom/Spannung und Ethernet übertragen. Der Raspberry Pi benötigt hier kein weiteres Netzteil und darf auch nicht angeschlossen werden, da es sonst den Raspberry Pi zerstören wird.

Hinweis: Auch möchte ich drauf hinweisen dass Geräte die per USB an den Raspberry Pi angeschlossen werden, ebenfalls zusätzlich Strom benötigen. Deshalb ist das 5 Volt Netzteil entsprechend auszuwählen dass den Gesamtstrom eines Rapsberry Pi mit allen angeschlossenen USB Geräte und HAT’s entspricht. Hier kann ein Powermeter (*) Auskunft geben wie viel Strom der Rapsberry Pi wirklich zieht.

Das sollte es mal soweit gewesen sein zum Thema „Passives PoE“.

Nun zum Thema –> AKTIVES POE <–

Beim Thema „Aktives PoE“, sieht die ganze Sache zur Stromversorgung anders aus.

Bei ein aktivem PoE müssen passende Netzwerk Komponenten vorhanden sein, sonst funktioniert PoE nicht. Zum Beispiel, eine AVM Fritzbox kann kein aktives PoE. Eine Erweiterung der Netzkomponente ist nötig und nennt sich „Aktiver PoE Switch“.  Hier gibt es eine Auswahl von Switches
https://amzn.to/2KKrmHm  (*)

Kürzlich habe ich diesen 4 Port Switch (1 GBit Ethernet) für mich bestellt und diesen an einen bereits bestehenden Managed Switch angeschlossen.

Netgear GS305P PoE Switch
Netgear GS305P PoE Switch (*)
Der Vorteil hier ist, dass mehrere Raspberry Pi oder andere Geräte wie z.B WLAN-Kameras etc. mit Strom versorgen kann ohne zusätzliches Netzteil. Ein Raspberry Pi benötigt ca. 15 Watt Leistung und der Switch liefert ca. 55 Watt. Dh. wir können dort problemlos 4 Raspberry Pi anschließen.
Damit der Strom und Ethernet auf den Raspberry Pi kommen, benötigen wir ebenfalls einen PoE Splitter Adapter wie hier unten im Bild angezeigt mit den richtigen Steckern und Anschlüssen.
Aktive POE Splitter für Raspberry-Pi
Aktive POE Splitter für Raspberry Pi (*)
Raspberry Pi 2 mit PoE
Raspberry Pi 2 mit PoE
RaspberryMatic mit PoE
RaspberryMatic mit PoE

Und so sieht die Lösung aus, ist das nicht ultraschick, ich finde schon. Somit konnte ich mehrere Netzteile schon bei mir stilllegen und mein LoRa-WAN Gateway läuft ebenfalls mit dieser Lösung.

Fazit : Alle Raspberry Pi Modelle inkl. Raspberry Pi Zero können mit PoE betrieben werden. Es gibt keine Einschränkung in der Nutzung, Strom, Spannung, Ethernet, WLAN. Die Splitter müssen nicht krampfhaft in die Raspberry Pi Gehäuse integriert sein, sondern werden außerhalb des Gehäuse betrieben.

Raspberry Pi PoE HAT
Raspberry Pi PoE HAT

Es gibt ja noch den PoE Hat für den Raspberry Pi 3B+, der eben nur für dieses Modell funktioniert. Alle älteren Modelle funktionieren damit nicht inkl. Pi Zero. Es ist ebenfalls ein gewaltiger Aufwand wie passendes Gehäuse, Wärmeentwicklung etc. welches bedacht werden muss.

So nun viel Spaß beim umbauen, basteln und umstellen auf PoE 🙂 wünscht, Joachim

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