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What is PoE?

Power over Ethernet

Power over Ethernet (PoE) makes it possible to supply network-compatible devices such as cameras or access points with power directly via the network cable.


Supplying large networks with power or implementing new devices in them sometimes poses challenges in terms of the required power supply. Network-compatible devices sometimes only require a small amount of power, which is why a lot of reactive power is generated by the power supply units used, which cannot be utilised by them. Furthermore, existing server rooms often do not have additional sockets to expand a network in a meaningful way. The standardised Power over Ethernet (PoE) method provides a remedy for such problems.
Der Standard wurde erstmals 1996 eingeführt, um die Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Geräten zu erleichtern. USB ermöglicht die Übertragung von Daten und die Stromversorgung über ein einziges Kabel. Dadurch wurde es möglich, eine Vielzahl von Geräten einfacher und schneller miteinander zu verbinden, was den Alltag vieler Nutzer revolutioniert hat.
USB hat sich durch seine Vielseitigkeit und einfache Handhabung als unverzichtbarer Standard etabliert. Die benutzerfreundliche Plug-and-Play-Funktionalität sorgt dafür, dass Geräte ohne technische Vorkenntnisse angeschlossen werden können. Die universelle Kompatibilität ermöglicht es, Geräte unterschiedlicher Hersteller miteinander zu verbinden. USB dient nicht nur dem Datentransfer, sondern auch der Stromversorgung, was insbesondere für mobile Geräte wie Smartphones und Tablets essenziell ist.

How is the energy transmitted via the Ethernet cable?

USB Typ C: 
Der moderne, symmetrische Stecker, der sowohl schneller als auch vielseitiger ist. Er ermöglicht höhere Datenübertragungsraten und eine verbesserte Stromversorgung.
USB Typ A: 
Dieser rechteckige Anschluss ist der am häufigsten verwendete Typ und findet sich an Computern, Ladegeräten und vielen anderen Geräten.
USB Typ B: 
Ein quadratischer Stecker, der oft bei größeren Peripheriegeräten wie Druckern oder Scannern verwendet wird.
Data and power for the energy supply are transmitted together via a cable to the end device (typically IP telephones, access points or IP cameras). Ethernet cables are eight-core. With older network standards, PoE uses two of the wire pairs not used for data transmission. With older PoE standards, two of the wire pairs not used for data transmission are used. With newer standards, which also provide more power, the power is fed in via four wire pairs.

PoE-capable distribution devices, known as power sourcing equipment (PSE), are required so that electricity can flow through the network at all. These can be divided into two categories: PoE switches and PoE injectors.
A PoE switch works like a normal network distributor, but with the difference that the ports also provide a power supply. Problems can sometimes occur if connected end devices are not PoE-compatible. Overvoltage and damage can then occur during operation. Injectors, on the other hand, can be used much more flexibly.

The PoE injector is connected between a conventional switch and the participants in the network. Data signals are therefore picked up by the distributor and only then fed in with additional power. This has the advantage that only those ports in the existing switch that really need the additional power supply need to be equipped with PoE.

Standards for Power-over-Ethernet (PoE)


As the functions of the end devices increase, so do their energy requirements, which is why there are several standards that provide different usable power. There are standardised power classes for this:

  • IEEE 802.3af (PoE) provides 15 W output power or up to 12.95 W at the end device. 
  • IEEE 802.3at (PoE+) provides 30 W output power or up to 25.5 W at the end device. 
  • IEEE 802.3bt (PoE++ or 4PPoE) delivers 90 W output power or up to 71.3 W at the end device.
USB 1.0/1.1:
Diese frühen Standards boten Datenraten von bis zu 12 Mb/s und wurden hauptsächlich für einfache Peripheriegeräte genutzt.

USB 2.0:
Mit einer Geschwindigkeit von bis zu 480 Mb/s wurde dieser Standard weit verbreitet und ermöglichte schnellere Übertragungen.

USB 3.2:
Diese Standards erhöhten die Datenrate auf bis zu 20 Gb/s. USB 3.2 umfasst alle früheren Versionen von USB 3.0 und USB 3.1, jedoch mit neuen Bezeichnungen:

  1. USB 3.2 Gen 1 (ehemals USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1):

    • Geschwindigkeit: Bis zu 5 Gb/s.
    • Wird oft als "SuperSpeed USB" vermarktet.

  2. USB 3.2 Gen 2 (ehemals USB 3.1 Gen 2):

    • Geschwindigkeit: Bis zu 10 Gb/s.
    • Wird als "SuperSpeed USB 10Gbps" bezeichnet.

  3. USB 3.2 Gen 2x2:

    • Geschwindigkeit: Bis zu 20 Gb/s.
    • Verdoppelt die Bandbreite durch den Einsatz von zwei Datenkanälen (nur mit USB-C möglich). 
    • Vermarktet als "SuperSpeed USB 20Gbps".
USB4 (basierend auf Thunderbolt 3)
USB4 bietet Geschwindigkeiten von bis zu 40 Gb/s und basiert auf der Thunderbolt-3-Technologie, um höchste Leistung und Flexibilität über USB-C zu ermöglichen.
  • Eingeführt: 2019.
  • Geschwindigkeit: Bis zu 40 Gb/s.
  • Merkmale: Einheitlicher Standard, hohe Bandbreite, Unterstützung für mehrere Protokolle (z. B. DisplayPort, PCIe), volle USB-C-Integration.

USB4 Version 2.0
USB4 Version 2.0 verdoppelt die Geschwindigkeit auf bis zu 80 Gb/s und sorgt für maximale Bandbreite bei anspruchsvollen Anwendungen wie 8K-Displays und schnellen Datentransfers, während es vollständig abwärtskompatibel bleibt.
  • Eingeführt: 2022.
  • Geschwindigkeit: Bis zu 80 Gb/s.
  • Merkmale: Fortschritte bei Datenübertragung und Protokollintegration, Abwärtskompatibilität mit USB4, USB 3.2 und USB 2.0.

Technische Grundlagen

Simple expansion of existing networks


Probably the easiest way to retrofit your existing network with PoE is by integrating POE injectors or injector hubs. Thanks to PoE injectors, retrofitting is particularly easy and requires no changes to your existing network. This saves you time, money and effort.
  1. Simple retrofitting: PoE injectors make it possible to integrate PoE-capable devices into an existing network without having to replace the switch.
  2. Cost-efficient: You save the cost of installing separate power lines, as power and data are transmitted via the same cable.
  3. Flexibility in placement: PoE injectors allow devices to be used in locations without nearby sockets, such as on ceilings or outdoors.
  4. Plug-and-play: They are easy to install and require no special configuration - ideal for quick and uncomplicated implementations.
  5. Stability and safety: PoE injectors provide a reliable power supply with integrated protection mechanisms against overload, overvoltage and short circuit.
  6. Compatibility: They work easily with standard Ethernet cables and PoE-capable devices, regardless of brand or model.
Stromversorgung über USB

USB dient nicht nur der Datenübertragung, sondern auch der Stromversorgung. Die maximal verfügbare Leistung hat sich mit den Standards stetig verbessert:

  • USB 2.0: Liefert bis zu 2,5 Watt Leistung (5 Volt bei 0,5 Ampere), ausreichend für kleine Geräte.
  • USB 3.0: Erhöht die Leistung auf 4,5 Watt und unterstützt damit auch energieintensivere Geräte.
  • USB Power Delivery (PD): Bietet eine skalierbare Leistung von bis zu 100 Watt und ermöglicht das Laden von Laptops und anderen stromhungrigen Geräten.
Ausführliche Informationen zum Thema USB Power Delivery

Stromversorgung in den klassischen USB-Spezifikationen (ohne USB PD)

Ursprünglich waren Strom und Spannung im USB-Standard festgelegt, bevor USB PD eingeführt wurde:

USB-Version Spannung Standardstrom Maximale Leistung
USB 2.0 5V 0,5A (500mA) 2,5W
USB 3.0 / 3.1 5V 0,9A (900mA) 4,5W
USB 3.2 5V 0,9A (900mA) 4,5W
USB 4 5V 0,9A (900mA) 4,5W

 

Diese Werte gelten immer noch für Geräte, die kein USB PD unterstützen!

Stromversorgung mit USB Power Delivery (USB PD)

Mit USB PD wurde das Ladesystem flexibler und leistungsstärker:

USB PD-Version Spannung Maximaler Strom Maximalleistung
USB PD 1.0 (2012) 5V, 12V, 20V 2A (5V), 5A (12V, 20V) 100W
USB PD 2.0 & 3.0 5V, 9V, 15V, 20V bis zu 5A 100W
USB PD 3.1 (2021) 5V, 9V, 15V, 20V, 28V, 36V, 48V bis zu 5A 240W

USB PD ersetzt nicht die klassischen USB-Stromwerte, sondern ist eine zusätzliche Option für Geräte, die es unterstützen.

The right cable


Another very important aspect for an error-free and resilient PoE network is the selection of the correct cable; before installation, you should consider the cable length, the wire cross-section and the possible heating of the network cable. The higher the current flow, the more heat is generated by the resistance in the cable. This can impair data transmission. It is therefore important to check in advance what load the cable can withstand and how the heat generated can be safely dissipated. The higher the wire cross-section (AWG number), the more resilient the cable.
Entwicklung neuer Standards

Die Entwicklung von USB schreitet kontinuierlich voran. Mit USB4 wurde ein Standard eingeführt, der Datenraten von bis zu 40 Gbit/s unterstützt und gleichzeitig eine verbesserte Effizienz bietet. Die Integration der Thunderbolt-Technologie macht USB4 besonders leistungsfähig und vielseitig, da es eine hohe Kompatibilität und Geschwindigkeit bietet.

Trends

Die Zukunft von USB liegt in der kabellosen Übertragung und der Integration in das Internet der Dinge (IoT). Drahtlose USB-Lösungen bieten neue Möglichkeiten für mehr Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit. Gleichzeitig wird USB zunehmend in Smart-Home-Geräten und anderen vernetzten Anwendungen verwendet, was seine Relevanz weiter steigert.

The right cable


Another very important aspect for an error-free and resilient PoE network is the selection of the correct cable; before installation, you should consider the cable length, the wire cross-section and the possible heating of the network cable. The higher the current flow, the more heat is generated by the resistance in the cable. This can impair data transmission. It is therefore important to check in advance what load the cable can withstand and how the heat generated can be safely dissipated. The higher the wire cross-section (AWG number), the more resilient the cable.
InLine® USB 3.0 Adapter Cable Type A female / Chassis Connector Type A, 0.20m
InLine® USB 3.0 Adapter Cable Type A female / Chassis Connector Type A, 0.20m
USB 3.0 adapter cable for internal installation
  • USB A female to USB A installation female, gold plated contacts
  • Opening for USB connector approx. 9x16mm, hole spacing: 25mm
  • Thread length of the attached screws #4-40 approx. 15mm
Item no.: 33445F

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