Čo je to Poe a ako funguje moc cez ethernet

Pripojenie na internet je v dnešnej dobe nevyhnutné, pretože takmer každé elektronické zariadenie potrebuje na správne fungovanie aktívne pripojenie na internet. Aj keď väčšina zariadení má možnosti pripojenia Wi-Fi, ale mnoho zariadení a sieťových smerovačov stále používalo ethernetové porty a káble na pripojenie ku káblovej internetovej linke. O tom, ako je možné prenášať údaje po elektrickom vedení, sme sa predtým dozvedeli v článku Power Line Communication, dnes sa dozvieme, ako je možné prenášať energiu cez dátové vedenia, ktoré sú PoE (Power over Ethernet).

Čo je to PoE (Power over Ethernet)?

Ako už názov napovedá, poskytovanie elektrickej energie prostredníctvom ethernetových káblov sa nazýva PoE.

Všetci vieme, že ethernetové káble sa používajú na prenos dát a pripojenie k sieti, viete však, že väčšinou nepoužívame všetky spojovacie vedenia obsiahnuté v ethernetovom kábli. Zvážte napríklad ethernetový kábel zobrazený na obrázku nižšie, ktorý má 8 riadkov, ale z nich sa na výmenu dát bežne používajú iba štyri riadky (oranžový, oranžovo-biely, zelený a zeleno-biely), zatiaľ čo ostatné štyri riadky zostávajú nečinné. Takže výmena dát je možná aj potom, čo tieto nečinné linky na oboch koncoch odizolujeme, a preto sú v low-endovom ethernetovom kábli iba štyri linky namiesto ôsmich. Na prenos energie možno teda použiť voľnobežné štyri riadky. Toto jednoduché nastavenie používania nečinných liniek na dodávanie energie do záťaže sa nazýva Power over Ethernet.

Teraz sa pozrime na jednoduchý obvod, aby sme lepšie pochopili PoE. V tomto obvode sú odizolované štyri vodiče (konkrétne modrý, modrobiely, hnedý a hnedo-biely) z konektora na každom konci kábla. Ako už bolo povedané, tento pár hnedého a zeleného vodiča sa nepoužíva v aplikáciách s nízkou rýchlosťou ethernetu, takže ich odizolovanie z konektora nespôsobí prerušenie komunikácie. Jeden koniec by teda mal byť pripojený k zdroju napájania a druhý k záťaži, aby sme šli príkladom, používame ako zdroj energie batériu a ako záťaž fotoaparát. Keď je zdroj a zaťaženie v uzavretej slučke, obvod nižšie je dokončený a kamera zobrazí odozvu. Pretože sme pomocou tohto jednoduchého nastavenia dodávali energiu jednoduchému zariadeniu pomocou ethernetového kábla, môžeme povedať, že je dosiahnutý PoE.

Ako funguje napájanie cez ethernet a prečo sa používa

Hlavným dôvodom použitia PoE nad konvenčným systémom napájania je zníženie nákladov na napájanie každej periférie, ktorá sa pripája k sieti. Napríklad ak máte 10 špionážnych kamier rozmiestnených po celej budove, v takom prípade potrebuje na napájanie 10 napájacích zdrojov, čo nie je hlavným problémom. Hlavným problémom je zapojenie 220 elektrických vedení v blízkosti každého periférie, čo nie je praktické, takže použitie PoE je najlepšou voľbou na pripojenie všetkých periférií k centrálnemu systému.

Samotné odizolovanie ethernetového kábla pre pripojenie každej periférie k centrálnemu systému je samo o sebe zdĺhavou úlohou, takže sa používa PoE injektor a PoE splitter.

Ako je znázornené na obrázku, pomocou aplikácie PoE Injector a PoE Splitter môžeme vynechať všetky ťažkosti s identifikáciou farieb, odizolovaním, spájkovaním a zdobením voľných koncov. Teraz sa pozrime na funkciu týchto zariadení a na to, ako sa dajú používať.

PoE injektor

Toto zariadenie má dva vstupné porty a jeden výstupný port. Prvý vstup je na pripojenie bežného ethernetového kábla a ďalší vstup je na pripojenie jednosmerného napájacieho zdroja, zatiaľ čo výstup slúži na pripojenie PoE ethernetového kábla.

Na vstupe máme: Normálne ethernetové pripojenie + jednosmerné napájanie

Na výstupe máme: PoE Ethernet (ktorý je možné použiť na pripojenie zariadení PoE)

Funkcia PoE injector teda poskytuje PoE Ethernet tým, že prijíma bežné ethernetové pripojenie a jednosmerné napájanie.

PoE splitter

Toto zariadenie má jeden vstupný port a dva výstupné porty. Vstup je určený na pripojenie kábla PoE Ethernet, zatiaľ čo výstupné porty poskytujú normálne napájanie Ethernet a DC.

Na vstupe máme: PoE Ethernet

Na výstupe máme: Normálne ethernetové pripojenie + jednosmerné napájanie

Funkcia PoE splittera je teda úplným opakom PoE Injectora, ktorý spočíva v rozdelení ethernetového pripojenia PoE na normálny Ethernet a použiteľné jednosmerné napájanie.

PoE Extender

PoE Extender sa používa, keď je sieťové rozpätie na veľké vzdialenosti, ako sú nákupné centrá, hotely, reštaurácie, kancelárske budovy, podniky, akademické areály a športové zariadenia. Na týchto miestach nie je možné použiť bežné 100-metrové ethernetové pripojenie, a práve vtedy prichádza na rad PoE Extender. Toto zariadenie možno použiť na rozšírenie sieťových zariadení Ethernet nad základný limit 100 metrov, čo z neho robí v mnohých prípadoch životaschopnú voľbu.

Periférne zariadenia dnešnej doby podporujú PoE Ethernet, takže môžeme vynechať rozdeľovač a priamo pripojiť kábel k zariadeniu, ako je to znázornené na obrázku.

Teraz bude toto nastavenie fungovať, ak sú k dispozícii jedno alebo dve zariadenia, ale ak existuje viac zariadení, nákup PoE Injector pre každé zariadenie nie je najlepším riešením. Pre takéto konkrétne prípady máme PoE Hub, ktorý dokáže nahradiť viac PoE Injektorov.

PoE Hub

Fungovanie PoE hubu je podobné ako PoE injektor, až na to, že zaberá veľa ethernetových pripojení a zároveň poskytuje toľko ethernetových výstupov PoE. Rozbočovač sa najlepšie používa, ak máte na jednom konci veľa zariadení PoE a na druhej strane bežné ethernetové pripojenie, ktoré poskytuje server. Fungovanie náboja je ľahko pochopiteľné z nasledujúcej blokovej schémy.

Doteraz sme predpokladali, že v ethernetovom kábli sú k dispozícii voľné linky, ktoré je možné bez väčších problémov použiť pre PoE.

Teraz sa možno pýtate, čo s prípadmi, keď sa používajú všetky vedenia v ethernetových kábloch ? Tento prípad nie je ojedinelý, pretože vysokorýchlostný internet a systémy na prenos dát využívajú všetky dátové linky. Aj v týchto prípadoch je PoE stále dosiahnuteľný, ale v porovnaní s predchádzajúcou konfiguráciou sa stáva zložitým.

V prípade vysokorýchlostného prenosového systému sa dáta aj napájanie posielajú rovnakými linkami, na to sa však používajú špeciálne zariadenia. Táto špeciálna jednotka je PoE prepínač, ktorý zvyšuje náklady na rozdiel od predtým, keď môžeme jednoducho odizolovať nepoužité vedenia na oboch koncoch a použiť ich pre naše pohodlie.

PoE prepínač

Prepínač PoE je sieťový prepínač, ktorý umožňuje napájanie z ethernetu z každého rozhrania a zároveň umožňuje preposielať snímky. Jednoducho povedané, funguje to ako port na pripojenie viacerých zariadení PoE k jedinému počítaču.

V blokovej schéme vidíte, ako je k PoE prepínaču pripojených pomocou ethernetových káblov viac PoE zariadení a počítač s týmito zariadeniami komunikuje prostredníctvom PoE prepínača. Pre ďalšie rozšírenie a zvýšenie portov vyžaduje PoE prepínač jeden Uplink do existujúcej siete.

Štandardy PoE

Zariadenia PoE dodržiavajú určité štandardy pre dátovú komunikáciu a dodávku energie. Pri navrhovaní týchto zariadení sa teda tieto štandardy dodržiavajú. Pri navrhovaní týchto zariadení sa zvyčajne postupuje podľa štyroch typov štandardov, ktoré sa rozdeľujú podľa kapacity napájania.

Rozšírenie IEEE	Typ	Výkonová kapacita
IEEE802.3af	Typ 1	15,4 W
IEEE802.3at / PoE +	Typ 2	30,8 W
IEEE802.3bt / UPoE	Typ 3	60 Watt
IEEE802.3bt	Typ 4	90 Watt

Môžete sa pozrieť do tejto tabuľky a zvoliť vhodný PoE prepínač, injektor alebo smerovač pre vaše PoE zariadenia.

Aplikácie PoE

• Inteligentný systém osvetlenia: Systém osvetlenia je možné ovládať prostredníctvom servera alebo vzdialeného počítača, čo sa vám bude hodiť.
• Inteligentná domácnosť: PoE uľahčuje návrh inteligentnej domácnosti, pretože v inteligentnej domácej sieti je pripojenie k sieti zavedené v každej časti bytového priestoru, zatiaľ čo každé zariadenie navzájom zdieľa údaje, čo sa dá ľahšie dosiahnuť použitím technológie PoE.
• Bezpečnostný systém: Kancelárie a ústavy môžu zvýšiť svoju produktivitu inštaláciou bezpečnostných zariadení PoE.
• PoE sa používa aj pre RFID a poplašné systémy.

Obmedzenia PoE

Aj keď tu všetko vyzerá zelene, ale nie je to tak. Existuje mnoho nevýhod pre PoE a niekoľko z nich je popísané nižšie.

• Cena: Ako obvykle, akákoľvek inštalácia technológie prichádza do peňazí. Inštaláciou PoE síce môžeme ušetriť peniaze, ale to platí iba v prípade, že sa v oblasti nachádza viac ako štyri až päť zariadení. Je to preto, že inštalácia PoE vás bude stáť tisíce, ale prácu s niekoľkými stovkami zvládnete, ak sú iba jedno alebo dve zariadenia PoE. Inštalácia PoE teda nie je vhodná pre domácnosti, kde sú PoE zariadenia obmedzené na jedno alebo dve. V takom prípade si kúpou predlžovacieho kábla alebo adaptéra urobíte prácu namiesto toho, aby ste utratili obrovské množstvo za nastavenie PoE.
• Zložitosť: Inštalácia nastavenia PoE prinesie všetkým zbytočné komplikácie. Rovnako ako musíte porozumieť novým pojmom v súvislosti s technológiou PoE a trápiť sa s nákupom zodpovedajúcich systémov, kedykoľvek chcete nainštalovať nové zariadenie PoE do domácnosti alebo do kancelárie.