So berechnen Sie das PoE-Leistungsbudget für einen Switch

An berechnen PoE-Leistungsbudget, addieren Sie den maximalen Strombedarf, den der Switch jedem mit Strom versorgten Gerät zuweisen muss, und fügen Sie anschließend eine praktische Reserve für unvorhersehbare Lasten und zukünftige Änderungen hinzu. Das Ergebnis muss unter dem gesamten PoE-Budget des Switches bleiben, während jedes Gerät zudem die Grenze seines jeweiligen Ports einhalten muss.

Das klingt einfach, doch bei vielen fehlerhaften Berechnungen werden vier verschiedene Werte miteinander vermischt: der Stromverbrauch des Geräts, die am Switch-Port bereitgestellte Leistung, der Kabelverlust und die Wechselstromversorgung des Switches selbst. Dieser Leitfaden trennt diese Werte voneinander und bietet Ihnen eine reproduzierbare Methode für Kameras, WLAN-Zugangspunkts, Telefone und Zugangskontrollgeräte.

So berechnen Sie das PoE-Leistungsbudget: Die Formel

Verwenden Sie diese Planungsformel:

Erforderliches PoE-Budget = Summe der geplanten Wattzahlen aller mit Strom versorgten Geräte + Reserve

Bei wiederkehrenden Geräten:

Erforderliches PoE-Budget = Σ(Stückzahl × geplante Wattzahl pro Gerät) × Sicherheitsfaktor

Ein Reservefaktor von 1,20 sorgt für einen Spielraum von 20%. Dieser Prozentsatz ist eine planerische Entscheidung und keine IEEE-Vorgabe. Bei einer gut dokumentierten Festinstallation kann eine andere Vorgehensweise zum Tragen kommen, während bei einem Projekt mit ungewissen Geräteoptionen, Heizungen oder zukünftigen Erweiterungen möglicherweise ein höherer Wert erforderlich ist.

Bevor Sie die Formel anwenden, legen Sie fest, welche Wattzahl für jedes Gerät gilt. Wählen Sie vorzugsweise in dieser Reihenfolge:

Die vom Switch angezeigte maximale PoE-Zuweisung für das jeweilige versorgte Gerät.
Die vom Gerätehersteller angegebene maximale PoE-Eingangsleistung oder die angeforderte Leistung, wobei der Messpunkt eindeutig angegeben ist.
Die geltende PoE-Klassenzulage, wenn kein genauerer, verifizierter Wert vorliegt.

Legen Sie sich nicht ausschließlich auf den Stromverbrauch im Leerlauf fest. Eine Kamera kann mehr Strom verbrauchen, wenn ihre Infrarot-LEDs, die Heizung oder der PTZ-Motor in Betrieb sind. Bei einem Access Point kann der Stromverbrauch während des Bootvorgangs oder bei hoher Funkauslastung Spitzenwerte erreichen.

Informationen zur Leistung pro Port und zum gesamten PoE-Budget

A Poe-Schalter hat mindestens zwei Leistungsgrenzen.

Grenzwert	Was das bedeutet	Beispiel
Limit pro Port	Maximale Leistung, die ein PoE-Port liefern kann	30 W an einem PoE+ Hafen
Gesamt-PoE-Budget	Maximale kombinierte PoE-Leistung, die über alle Ports hinweg verfügbar ist	400 W für den gesamten Schalter

Beide Bedingungen müssen erfüllt sein:

Jedes Gerät, das mit Strom versorgt wird, muss den Anforderungen des ausgewählten Anschlusses entsprechen.
Alle mit Strom versorgten Geräte müssen zusammen innerhalb des gesamten PoE-Budgets bleiben.

Ein Switch mit 24 Anschlüssen, der für 30 W pro Anschluss und insgesamt 400 W ausgelegt ist, kann beispielsweise nicht an allen 24 Anschlüssen gleichzeitig 30 W bereitstellen. Dafür wären 720 W erforderlich. Er kann jedoch weiterhin 24 Geräte mit geringerem Stromverbrauch versorgen, solange deren Gesamtleistungsbedarf unter 400 W bleibt.

Die Anzahl der PoE-Ports gibt also an, wie viele Geräte angeschlossen werden können, nicht aber, wie viele Geräte mit maximaler Leistungsaufnahme gleichzeitig betrieben werden können.

Die PSE-Leistung ist nicht dasselbe wie die PD-Leistung

PoE verwendet zwei nützliche Begriffe:

PSE: Stromversorgungsgeräte, wie beispielsweise der PoE-Switch.
PS: Stromversorgtes Gerät, wie beispielsweise eine Kamera oder ein Access Point.

Ein Teil der Leistung geht im Kabel als Wärme verloren, sodass die am PD verfügbare Leistung geringer ist als die Leistung, die die PSE an ihrem Anschluss bereitstellen kann.

PoE-Typ	Allgemeiner Name	Maximalwert bei PSE	Maximaler Betrag, der für PD zur Verfügung steht
Typ 1	IEEE 802.3af / PoE	15,4 W	13 W
Typ 2	IEEE 802.3at / PoE+	30 W	25,5 W
Typ 3	IEEE 802.3bt / PoE++	60 W	51 W
Typ 4	IEEE 802.3bt / PoE mit höherer Leistung	90 W	71,3 W

Diese Wertepaare erklären, warum ein Gerät, das am Eingang 25 W benötigt, möglicherweise einen 30-W-PSE-Anschluss vom Typ 2 benötigt. Die Differenz berücksichtigt die ungünstigsten Versorgungsbedingungen, einschließlich Kabelverluste.

Fügen Sie keinen geschätzten Prozentsatz für Kabelverluste zum klassenbasierten PSE-Wert hinzu: Dadurch könnte derselbe Zuschlag doppelt berücksichtigt werden. Fügen Sie einen separaten Kabelzuschlag nur dann hinzu, wenn Ihre Berechnung auf einem Verbrauchswert auf der PD-Seite basiert und die entsprechenden Unterlagen oder die technische Methode dies vorschreiben.

Die Öffentlichkeit Technischer Überblick der Ethernet Alliance zu PoE listet diese PSE- und PD-Werte auf. Außerdem wird erläutert, dass IEEE 802.3bt Autoclass kompatiblen Geräten dabei helfen kann, die Leistungszuweisung auf der Grundlage des gemessenen maximalen PD-Bedarfs vorzunehmen, wobei Faktoren wie Kabelverluste und eine Alterungsreserve berücksichtigt werden.

Eine detaillierte Berechnung des PoE-Leistungsbudgets

Angenommen, ein Projekt verwendet:

16 behoben IP-Kameras, jeweils mit einer Nennleistung von 12 W
4 WLAN-Zugangspunkte, jeweils mit einer geplanten Leistung von 20 W
2 VoIP-Telefone, jeweils mit einer Nennleistung von 7 W

Berechnen Sie zunächst den Grundbedarf:

Kameras: 16 × 12 W = 192 W

Anschlusspunkte: 4 × 20 W = 80 W

Telefone: 2 × 7 W = 14 W

Gesamtleistung: 192 W + 80 W + 14 W = 286 W

Wenden Sie nun eine Projektplanungsreserve von 20% an:

286 W × 1,20 = 343,2 W

Ein Switch mit einem nachgewiesenen PoE-Budget von 400 W verfügt bei dieser Planungsmethode noch über 56,8 W:

400 W − 343,2 W = 56,8 W

Die Gesamtsumme stimmt zwar, aber die Berechnung ist noch nicht abgeschlossen. Sie müssen außerdem sicherstellen, dass jede Kamera, jeder Access Point und jedes Telefon den Leistungsanforderungen des jeweiligen Anschlusses entspricht und einen unterstützten IEEE-PoE-Typ verwendet.

Wenn ein Gerät eine Stromversorgung nach IEEE 802.3bt benötigt, ist ein Switch, der ausschließlich IEEE 802.3af/at unterstützt, für dieses Gerät nicht geeignet, selbst wenn im Gesamtbudget noch Hunderte von Watt zur Verfügung stehen.

Welche Geräteleistung sollten Sie eingeben?

Für die Auslegung gehen Sie von der maximalen Last aus

Als sicherster Planungswert gilt in der Regel die maximale Leistung, die das Gerät in seiner vorgesehenen Konfiguration anfordern kann, und nicht sein typischer Leerlaufverbrauch.

Überprüfen Sie die optionalen Lasten und Betriebsarten:

IR-Beleuchtung
PTZ-Bewegung
Kameraheizungen oder Gebläse
USB-Zubehör, das über einen Access Point mit Strom versorgt wird
Mehrere aktive WLAN-Module
Lautsprecher- oder Displaybetrieb bei einem Telefon oder einer Gegensprechanlage
Verhalten beim Systemstart und bei Firmware-Updates

In einem Datenblatt zu einem Gerät können sowohl “typische” als auch “maximale” Werte aufgeführt sein. Verwenden Sie für die Kapazitätsplanung den Maximalwert, es sei denn, der Hersteller gibt eine genauere, zugelassene Methode vor.

Verwende die Daten zur Switch-Zuweisung, sofern verfügbar

Ein Managed Switch kann den tatsächlichen Verbrauch, die angeforderte Klasse und die zugewiesene Leistung separat anzeigen. Diese Werte stimmen nicht immer überein.

Die gemessene Leistung hilft bei der Überwachung, doch der Switch reserviert möglicherweise mehr Leistung, als das Gerät gerade aufnimmt. Bei der Entscheidung, ob weitere Geräte sicher angeschlossen werden können, sollten Sie sich auf die Zuteilungslogik des Switches und die Dokumentation zum Energiemanagement stützen, anstatt lediglich den aktuellen Live-Watt-Wert abzuziehen.

Gehen Sie nicht davon aus, dass jedes PoE+-Gerät 30 W verbraucht.

“PoE+” bezeichnet eine unterstützte Stromversorgungsart; dies bedeutet nicht, dass jedes angeschlossene Gerät kontinuierlich 30 W verbraucht. Ein kompatibles Gerät mit geringerem Stromverbrauch kann deutlich weniger verbrauchen.

Ist jedoch der genaue Bedarf oder die maximale Auslastung unbekannt, ist die Verwendung des für die Portklasse geltenden Werts konservativer als eine Schätzung auf der Grundlage einer Messung im Leerlauf.

Warum PoE-Geräte zunächst funktionieren und später ausfallen

Ein zu geringes Leistungsbudget führt möglicherweise nicht sofort zu einem Ausfall. Zu den typischen Symptomen gehören:

Die Kameras starten neu, wenn die Infrarot-LEDs nachts eingeschaltet werden.
PTZ-Kameras schalten sich während der Bewegung oder bei Erwärmung aus.
Die Access Points werden neu gestartet, sobald alle Funkmodule aktiv sind.
Dem zuletzt angeschlossenen Gerät wird die Stromversorgung entzogen.
Ports mit niedrigerer Priorität werden geschlossen, sobald das Budget aufgebraucht ist.
Die Geräte werden während eines gleichzeitigen Neustarts nach einem Stromausfall wiederholt ein- und ausgeschaltet.

Diese Symptome können auch andere Ursachen haben, darunter fehlerhafte Verkabelung, Spannungsabfall, inkompatible PoE-Modi, Überhitzung, Firmware-Probleme oder ein defektes Netzteil.

Überprüfen Sie das Switch-Protokoll, den PoE-Status, die Zuweisung pro Port und den Zeitpunkt der Ereignisse, bevor Sie allein die Gesamtleistung als Ursache verantwortlich machen.

Checkliste zum PoE-Leistungsbudget vor dem Kauf eines Switches

1. Führen Sie alle stromversorgten Geräte auf

Notieren Sie die genaue Modellbezeichnung, die Stückzahl, den PoE-Typ, die maximale Leistung sowie etwaiges stromversorgtes Zubehör.

2. Aktuelle Geräte vom geplanten Ausbau trennen

Verbergen Sie zukünftige Geräte nicht in einer vagen Rückstellung. Führen Sie bekannte Erweiterungen separat auf und fügen Sie dann eine Rückstellung für das hinzu, was noch ungewiss ist.

3. Überprüfen Sie jeden Porttyp

Vergewissern Sie sich, dass die benötigten Ports je nach Bedarf IEEE 802.3af, 802.3at oder 802.3bt unterstützen. Ein hohes Gesamtbudget reicht nicht aus, um einen Port aufzurüsten, der nur einen Typ mit geringerer Leistungsaufnahme unterstützt.

4. Die Planwerte hinzufügen

Multiplizieren Sie die Stückzahl jedes Gerätemodells mit seiner bestätigten Nennleistung und addieren Sie anschließend die Gruppen.

5. Eine dokumentierte Rückstellung bilden

Wählen Sie eine Reserve aus, die der Lastunsicherheit des Projekts, den Umgebungsbedingungen, dem Wiederanlaufverhalten und dem Wachstumsplan entspricht. Notieren Sie den Prozentsatz, damit ein anderer Techniker die Berechnung überprüfen kann.

6. Vergleichen Sie die Werte mit dem PoE-Budget – nicht mit der Nennleistung der Wechselstromversorgung.

Der Wechselstrom-Eingangs- bzw. Gesamtstromverbrauch des Switches umfasst dessen eigene Elektronik sowie Umwandlungsverluste. Verwenden Sie für die Planung der mit Strom versorgten Geräte das vom Hersteller angegebene PoE-Ausgangsbudget.

7. Überprüfen Sie auch den Datenpfad.

Ausreichende Leistung garantiert noch keine ausreichende Bandbreite. Berechnen Sie die Bitraten der Kameras, den Uplink-Bedarf der Access Points, das Multicast-Verhalten und die Uplink-Kapazität separat.

Beispiel mit einem LuLeey 24-Port-PoE+-Switch

LuLeey’s 24-Port-Gigabit-PoE+-Managed-Switch wird wie folgt angegeben:

24 × 10/100/1000 Mbit/s IEEE 802.3af/at PoE+-Anschlüsse
Bis zu 30 W pro PoE-Anschluss
400 W Gesamt-PoE-Leistung
2 × zusätzliche Gigabit-RJ45-Uplinks
2 × 1G-SFP-Uplinks

Bei diesem Modell muss jede vorgeschlagene Geräteliste drei unabhängige Prüfungen bestehen:

Kein Gerät benötigt mehr Strom, als der unterstützte IEEE 802.3af/at-Anschluss liefern kann.
Die gesamte Leistungsaufnahme auf der Schaltseite bleibt unter 400 W.
Die Gigabit-Zugangs- und Uplink-Kapazität entspricht der Datenverkehrsauslegung.

Die 1G-SFP-Steckplätze sind Glasfaser-Uplinks, keine zusätzlichen PoE-Ports und keine 10G-SFP+-Ports. Die Auswahl eines Glasfasermoduls ist eine eigenständige Aufgabe, bei der Übertragungsrate, Wellenlänge, Fasertyp, Stecker und Entfernung zu berücksichtigen sind.

Endgültige Antwort

An PoE-Leistungsbudget berechnen richtig:

Führen Sie alle stromversorgten Geräte sowie deren bestätigten maximalen oder zugewiesenen PoE-Bedarf auf.
Multipliziere die Leistung jedes Geräts mit der jeweiligen Stückzahl.
Füge die Gruppen hinzu.
Eine dokumentierte Planungsreserve einplanen.
Das Ergebnis muss unter dem gesamten PoE-Budget des Switches bleiben.
Vergewissern Sie sich, dass jedes einzelne Gerät auch mit dem PoE-Typ und der Leistungsgrenze des jeweiligen Anschlusses kompatibel ist.

Multiplizieren Sie nicht jeden Port mit seinem Maximalwert, es sei denn, jedes angeschlossene Gerät benötigt tatsächlich diese Klassenzuweisung. Verlassen Sie sich auch nicht ausschließlich auf die typische Leistungsaufnahme oder die Leistungsaufnahme im Leerlauf.

Für eine Projektprüfung durch LuLeey geben Sie bitte die genaue Geräteliste, die maximale Leistungsaufnahme pro Gerät, die Kabellängen, die erforderlichen Uplinks und die geplante Erweiterung an. Anhand dieser Informationen können sowohl das PoE-Budget als auch die Netzwerkkapazität vor der Installation überprüft werden.