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Die Stromversorgung über Ethernet (Power over Ethernet, PoE) entwickelt sich weiter und stellt mittlerweile einen weltweiten Markt dar, der laut Prognosen bis 2025 mehr als 3 Milliarden US-Dollar ausmachen soll – mehr als das Dreifache von heute und acht Mal soviel wie 2015. Selbst diese vielversprechenden Schätzungen könnten sich jedoch noch als konservativ herausstellen, denn die Prognosen der Analysten sind bislang jedes Jahr gestiegen. Und es liegt auf der Hand, woran das liegt. Der IEEE-Standard 802.3 hat es endlich geschafft, 90 W über ein einziges CAT5e (Category 5e)-Kabel zu übertragen. Dieser Schritt nach vorn kommt genau richtig, da immer mehr Städte in der ganzen Welt zunehmend vernetzter werden.

Als PoE im Jahr 2003 mit dem IEEE-Standard 802.3af Einzug hielt, ermöglichte es gerade mal eine Leistungsabgabe von 13 W bei 350 mA über eine Entfernung von 100 m. Zu dem Zeitpunkt war das eine beeindruckende Leistung. Damit ließen sich einige Voice over Internet Protocol (VoIP)-Systeme, CCTV-Kameras, Radio Frequency Identification Reader (RFID) und andere Geräte mit geringem Stromverbrauch betreiben. 13 W waren jedoch nicht ausreichend, um Anwendungen wie Videokonferenzen, WLAN-Router und beheizte oder Schwenk/Neige/Zoom-Kameras zu betreiben. Mit dem Standard 802.3at erhöhte das IEEE im Jahr 2009 das Gleichstromniveau auf 25.5 W bei 600 mA, nicht standardmäßige Varianten ausgenommen. Das ermöglichte es Herstellern wie Analog Devices, ihre PoE-Architektur auszubauen. Die proprietäre Architektur Linear Technology Power over Ethernet (LTPoE)++ von Analog Devices (Abb. 1) bewältigt bis zu 90 W. Sie ist rückwärts kompatibel bis 802.3af und bietet auch zusätzliche Funktionen.

Abbildung 1: Die Architektur LTPoE++ bietet durch ein vereinfachtes Verfahren 90 W am betriebenen Gerät (PD). (Quelle: Analog Devices)

Am 27. September 2018 hat das IEEE jedoch den PoE-Standard 802.3bt angekündigt, der die maximale Leistungsabgabe auf ungefähr 90 W erhöht. 802.3bt bedeutet einen großen Schritt nach vorne. Das hat mehrere Gründe:

• Die Belastbarkeit wird deutlich erhöht.
   
• Es werden neue PoE-Anwendungen möglich, da fast alle Arten von elektronischen Geräten über die Jahre effizienter geworden sind.

Zum ersten Mal kann ein Großteil der Geräte in allen Arten von Gebäuden von der Kombination von Datentransfer und einer Gleichstromversorgung über Ethernet Gebrauch machen. In Smart Cities werden anstatt herkömmlicher Lichtquellen wie Natriumdampflampen zunehmend LED-Leuchten verwendet, die sich anpassen und überwachen lassen. Mit der zunehmenden Verbreitung von Ethernet kann PoE zudem heutzutage installierte kabellose Lösungen zur Lichtsteuerung ergänzen oder ersetzen.

Zusammen mit Vorteilen für den Endnutzer stellen Anwendungen auf Basis von 802.3bt eine wichtige Möglichkeit für Hersteller von Reglern, ICs und vielen anderen Ethernet-Komponenten dar, die nötig sind, um höhere Leistungsniveaus zu unterstützen. Das LT4295 Powered Device (PD) Interface von Analog Devices bietet zum Beispiel bis zu 71 W mit einer durchgehenden Effizienz von mehr als 94 Prozent. In Sachen Power Sourcing Equipment (PSE) gibt es vonTexas Instruments (TI) den TPS23880 (Abb. 02). Das ist ein PSE-Controller zur Erkennung von Powered Devices mit einer Leistung von 90 W. Er beinhaltet SRAM, das über I²C aktualisiert werden kann.

Abbildung 2: Der TPS23880 Achtkanal-PSE-Controller nutzt SRAM für Firmware-Updates. (Quelle: Texas Instruments)

Was kommt als nächstes?

Es wird wohl noch Jahre dauern, bis Elektronikhersteller und Endnutzer ganz auf 802.3bt umsteigen. Weiterentwicklungen auf Basis dieses Standards können also noch einige Jahre auf sich warten lassen. In der Zwischenzeit werden in alternativen Lösungen kleine Zellen durch PoE betrieben. Dabei handelt es sich um eigenständige Systeme, die oft nicht mehr als 150 W verbrauchen. Zudem ist es wahrscheinlich, dass weitere nicht standardgemäße proprietäre Lösungen entwickelt werden, die die Belastbarkeit weiter verbessern. Diese können, müssen aber nicht innerhalb einer standardkonformen Umgebung einsetzbar sein.