PoE-Switch IDS-108HP von Perle Systems im Test

Perle Systems hat mit dem IDS-108HP einen PoE-Switch im Portfolio, der eine PoE-Leistung von bis zu 90 Watt pro Port bereitstellt. In einem ausführlichen Test haben wir uns den kompakten Switch näher angesehen. Ursprünglich von iX veröffentlicht.

Von Hubert Sieverding

Power over Ethernet (PoE) ist eine feine Sache, wenn ein Sensor oder ein WLAN-Zugangspunkt an einem Ort platziert werden soll, wo die Steckdose fehlt. Bei PoE erfolgt die Stromversorgung übers Ethernet-Kabel (siehe Abbildung).

Zur Stromversorgung werden die freien Adernpaare im Ethernet-Kabel verwendet. Bei Gigabit-Leitungen können auch die Signalleitungen beaufschlagt werden. In diesem Fall wird Gleichspannung ein- und ausgekoppelt. Die typische Versorgungsspannung beträgt 48 Volt. Je nach Spezifikation ist eine Geräteversorgung zwischen knapp 13 Watt und neuerdings bis zu 100 Watt (IEEE 802.3bt-2018, Class 8+) möglich.

Da PoE-Versorger nicht wissen, ob das Endgerät PoE-fähig ist, ist eine einfache Beaufschlagung im Zweifel zerstörerisch. Daher erfolgt das Hochfahren in mehreren Schritten. Bei der Detektion wird geprüft, ob das Endgerät einen Widerstand im Bereich von 19 bis 26 Kiloohm aufweist. Im nächsten Schritt wird die Spannung erhöht, bis schließlich der Versorgungsmodus mit typisch 48 Volt erreicht ist.

Zur PoE-Einspeisung dienen PoE-Splitter, also Geräte, die das Ethernet-Signal mit 48 Volt Gleichspannung zusammenführen. Nachteil ist, dass pro Signalleitung ein Splitter benötigt wird. Sollen mehrere PoE-Devices versorgt werden, bietet sich ein PoE-Switch an. Wir haben mit dem Perle IDS-108HP das Einstiegsmodell aus der 100-Serie getestet.

Das kompakte Gehäuse (B 44 × H 145 × T 122 mm) verfügt neben den genannten Ports über eine Hutschienenklemme auf der Rückseite, eine Steckerleiste zum Stromanschluss, Zustandsindikatoren auf der Vorderseite sowie eine Reihe DIP-Schalter an der Oberseite. Geliefert wird das Gerät in einer einfachen Pappschachtel, ohne beiliegende Installationsanleitung und ohne Netzteil. Dies ist sicher für Kunden, die mehrere Switches montieren möchten, vorteilhaft, andere müssen die Anleitung im Internet unter der Bezeichnung ids-100hp finden.

Neukunden dürfen nach Studium der Installationsanleitung nach einem passenden Netzteil suchen. Im Store des Anbieters findet sich ein passendes Modell erst nach mühsamem Durchforsten langer Tabellen. Es empfiehlt sich, gleich zwei Netzteile zu beschaffen, denn der Switch verfügt über zwei redundante Anschlüsse. Die Kabel werden dabei gesteckt und nicht verschraubt. Ist die Stromversorgung nur einfach abgesichert, warnt eine rote Status-LED. Ferner verfügt der Switch über einen Relaiswechselschalter, der einen Alarmkontakt immer dann öffnet oder schließt, wenn nicht beide Netzteile Energie liefern. Das getestete Modell ist in trockenen Innenräumen in einem Temperaturbereich zwischen −40 °C und 70 °C einsetzbar.

Der Perle-Switch erkennt PoE-Geräte automatisch und signalisiert dies mit einer separaten LED pro Port. In unserer Testumgebung haben wir die Gigabit-Ports eines Dell-Servers (ohne PoE) mit drei Single-Board-Computern (SBC) gekoppelt: zwei Raspberry Pi und einem StarFive VisionFive 2 mit RISC-V. Letzterer hat zwei Gigabit-Schnittstellen, von denen eine PoE-fähig ist. Grundsätzlich sind sowohl die Raspberrys als auch der VisionFive ideale PoE-Geräte, da sich ihr Stromverbrauch in Grenzen hält. Sie sind aber nicht per se PoE-fähig, sondern brauchen eine Zusatzplatine (PoE-HAT). Dazu stehen ab Raspberry Pi 3B+ vier zusätzliche Verbindungsstifte neben der GPIO-Anschlussleiste zur Verfügung.

Der PoE-HAT bezieht darüber 48 Volt PoE-Power und führt sie als 5 Volt der Hauptplatine zu. Der chinesische RISC-V-Rechner verfügt über eine Raspberry-kompatible Steckerleiste und kann daher auch mit der Raspberry-Erweiterung betrieben werden.

Der von uns verwendete Raspberry Pi 3B war leider nicht PoE-verträglich und wurde daher per Splitter versorgt. Diese sind bereits für wenige Euro im Internet erhältlich und geben die Signale via RJ45 und den Strom über Mirco-USB oder USB-C weiter. Aus Sicht des PoE-Switches besteht zwischen beiden Lösungen kein Unterschied. Das von uns verwendete Hutschienennetzteil MDR-60-48 schafft maximal 60 Watt und ist damit für die verwendeten PoE-Endgeräte völlig ausreichend.

Durchsatz

Der mit iperf3 gemessene Durchsatz des Switches (Raspberry Pi 4 zu Dell) beträgt unabhängig von einer PoE-Belastung etwa 940 MBit/s und entspricht damit exakt der Leistung des als Vergleich eingesetzten Modells TL-SG116 von TP-Link, eines Switches mit 16 Gigabit-Ports, der keine PoE-Unterstützung bietet. Differenzen zeigen sich im Stromverbrauch. Im Leerlauf zieht der Perle-Switch heftige 5,6 Watt, unter Last einer iperf3-Verbindung sind es durchschnittlich 6,5 Watt. In dieser Disziplin schneidet der Switch von TP-Link mit 2,95 und 3,65 Watt deutlich besser ab. Alle Messungen sind brutto, beziehen also das Netzteil mit ein, was neben der 48-Volt-Speisung eine Ursache für den fast doppelt so hohen Stromverbrauch des Perle-PoE-Switches sein könnte. Wird der Raspberry Pi 4 vom Perle-Switch mit Strom versorgt, steigt der Verbrauch beim reinen Netz-Traffic mit iperf3 auf 11,5 Watt im Durchschnitt. Schließt man den Pi 4 über ein separates Netzteil (USB-Ladegerät) an, brauchen Switch und Raspberry mit knapp 10 Watt deutlich weniger (siehe Tabelle „Leistungsaufnahme sbc-bench“).

Leistungsaufnahme - SBC Bench

Messung	maximal (Watt)	Durchschnitt (Watt)
Raspi 4 mit PoE am Perle-Switch	13,13	11,02
Raspi 4 mit eigener Stromversorgung am Perle-Switch	11,62	9,37

Die Differenz geht zulasten des PoE-HAT und vergrößert sich noch deutlich, wenn eine sehr lange Ethernet-Leitung verlegt wird, die aufgrund des geringen Kabelquerschnitts entsprechende Verluste mit sich bringt. Dieser Unterschied zeigt sich auch, wenn der CPU-lastige sbc-bench gefahren wird: Er lastet die Kerne über längere Zeit vollständig aus, nimmt aber keinerlei Netzwerk in Anspruch. Hier brauchen Perle-PoE-Switch und PoE-versorgter Raspberry Pi 4 zusammen maximal gut 13 Watt. Nutzt man für den Raspi 4 ein externes USB-Netzteil, liegt die Leistungsaufnahme beider Geräte bei 11,6 Watt (siehe Tabelle „Leistungsaufnahme iperf3-Benchmark“). Da typische PoE-Endgeräte gewöhnlich im Dauerbetrieb durchlaufen, summiert sich der PoE-begründete Mehrverbrauch bei einer entsprechenden Geräteanzahl schnell.

Leistungsaufnahme iperf3-Benchmark

Benchmark	von ... nach ...	Messung	maximal (Watt)	Durchschnitt (Watt)
Leerlauf	--	Perle-Switch	--	5,60
Leerlauf	--	TP-Link-Switch	--	2,95
iperf3	Raspi 4 PoE – Dell-Server	Perle-Switch	11,95	11,58
iperf3	Raspi 4 – Dell-Server	Perle-Switch, Raspi 4 mit eigener Stromversorgung	10,14	9,96
iperf3	Raspi 4 – Dell-Server	Perle-Switch	6,68	6,54
iperf3	Raspi 4 – Dell-Server	TP-Link-Switch	3,72	3,65

Der PoE-Switch von Perle ist für den betriebssicheren Dauerbetrieb konzipiert. Nicht nur die redundante Stromeinspeisung über zwei Netzteile ist vorbildlich; die per Relais einfachst realisierte Alarmsteuerung bei Ausfall der Redundanz ist eine unkomplizierte Lösung. Dafür stehen an der Stromversorgungssteckerleiste zwei Anschlüsse, wahlweise öffnend und schließend, bereit. Für PoE-Endgeräte, die regelmäßig Signale über die Ethernet-Leitung senden (zum Beispiel Sensoren oder Überwachungskameras), bietet Perle eine Watchdog-Schaltung an. Über DIP-Schalter auf der Oberseite kann man die zu überwachenden Ports wählen.

Erfolgt über einen Port innerhalb von 30 Sekunden kein Netzwerk-Traffic, unterbricht der Switch kurz die PoE-Versorgung, womit das Endgerät neu startet. Um ein sauberes Hochfahren des Betriebssystems abzusichern, erfolgt die erste Prüfung nach 10 Minuten oder per DIP-Schalter konfigurierbar nach 5 Minuten. Das Retriggern innerhalb der 30-Sekunden-Überwachung erfolgt pro Port. Wichtig ist, den Switch nach der Rekonfiguration neu zu starten.

Für SBC wie den Raspberry Pi ist diese Steuerung ideal, da ein Hardware-Reboot nur durch Trennung des Stromnetzes erfolgen kann. Im ersten Eindruck wirkt der Mechanismus ein wenig grobschlächtig. Die Alternative, nämlich die Fernsteuerung der PoE-Stromversorgung, erzwingt jedoch einen Managed Switch und zusätzliche Überwachungshardware.

In unserem Test haben wir das Funktionsprinzip mit einer zusätzlichen WLAN-Verbindung zum Endgerät überprüft. Solange über das Ethernet-Kabel Daten fließen, retriggert der Switch. Bleiben sie aus, startet das System zyklisch nach spätestens zehneinhalb Minuten neu. Es empfiehlt sich also, nur PoE-Verbraucher überwachen zu lassen, die regelmäßig Daten senden, etwa Sensoren oder Kameras.

Fazit

Mit dem IDS-108HP bietet Perle Systems einen PoE-Switch für den robusten betriebssicheren Einsatz an. Je nach verwendeten Netzteilen und aufgrund seiner 48-Volt-Versorgung. Der Energieverbrauch allerdings deutlich höher als bei vergleichbaren Switches.

Daten und Preise

Perle IDS-108HP: kompakter PoE-Switch mit 8 Ports und IP30- oder IP40-zertifiziertem Metallgehäuse ohne Lüfter

Ausstattung: 8 × 10/100/1000BASE-TX-Ports, PoE Watchdog, Befestigung für Standard-35-mm-DIN-Schiene nach DIN EN 60175

PoE-Leistung: 90 Watt pro Port, 270 Watt Powerbudget

Stromversorgung: Dual-Stromeinspeisung über externes Netzteil

URL: https://www.perlesystems.de/products/switches/ids-108hp-8-port-unmanaged-industrial-poe-switch.shtml

Preis: IDS-108HP (IP30, −10 °C – 60 °C): 526 €; IDS-108HP-XT (IP40, −40 °C – 75 °C): 568 €

WERTUNG

redundante Stromversorgung mit gesteckten Kabeln

bis zu 90 Watt PoE-Leistung pro Port bei einem Powerbudget von 270 Watt

pro Port schaltbare Watchdog-Schaltung

weder Installationsanleitung noch Netzteil im Lieferumfang

im Vergleich mit anderen Switches erhöhter Stromverbrauch

Watchdog-DIP-Schalter nur von oben zugänglich; unglücklich bei Schaltschrankverbauung

HUBERT SIEVERDING

arbeitet nach langjähriger Tätigkeit in der Automobilbranche als freier Autor.

Ein PoE HAT ('hardware attached on top') ist ein Zubehör für den Raspberry Pi.