Co to jest Poe i jak działa Power over Ethernet

Łączność z Internetem stała się obecnie niezbędna, ponieważ prawie każde urządzenie elektroniczne do prawidłowego działania potrzebuje aktywnego połączenia z Internetem. Chociaż większość urządzeń ma opcje łączności Wi-Fi, ale wiele urządzeń i routerów sieciowych nadal używa portów Ethernet i kabli do łączenia się z przewodową linią internetową. Wcześniej dowiedzieliśmy się, jak dane mogą być przesyłane przez linie energetyczne w artykule Power Line Communication, dzisiaj dowiemy się, w jaki sposób energia może być przesyłana przez linie danych, które są PoE (Power over Ethernet).

Co to jest PoE (Power over Ethernet)?

Jak sama nazwa wskazuje, dostarczanie energii elektrycznej przez kable Ethernet nazywa się PoE.

Wszyscy wiemy, że kable Ethernet są używane do przesyłania danych i łączności sieciowej, ale czy wiesz, że przez większość czasu nie używamy wszystkich linii łączących obecnych w kablu Ethernet. Weźmy na przykład kabel Ethernet pokazany na poniższym rysunku, który ma 8 linii, ale spośród nich tylko cztery są zwykle używane do wymiany danych (pomarańczowa, pomarańczowo-biała, zielono-zielono-biała), podczas gdy pozostałe cztery linie pozostają bezczynne. Tak więc wymiana danych jest możliwa nawet po usunięciu tych wolnych linii na obu końcach, dlatego w kablu Ethernet low-end są tylko cztery linie zamiast ośmiu. Więc bezczynne cztery linie mogą być wykorzystane do przenoszenia mocy. Ta prosta konfiguracja korzystania z linii bezczynnych do dostarczania zasilania do obciążenia nosi nazwę Power over Ethernet.

Spójrzmy teraz na prosty obwód, aby lepiej zrozumieć PoE. W tym obwodzie cztery przewody są odizolowane (mianowicie niebieski, niebiesko-biały, brązowy i brązowo-biały) z gniazda na każdym końcu kabla. Jak wspomniano wcześniej, ta para brązowych i zielonych przewodów nie jest używana w aplikacjach Ethernet o niskiej szybkości, więc usunięcie ich z gniazda nie spowoduje żadnych przerw w komunikacji. Tak więc jeden koniec powinien być podłączony do zasilania, a drugi do obciążenia, więc aby dać przykład, używamy baterii jako źródła zasilania, a kamery jako obciążenia. Gdy źródło i obciążenie w zamkniętej pętli, poniższy obwód jest zamknięty, a kamera pokaże odpowiedź. Ponieważ za pomocą tej prostej konfiguracji dostarczyliśmy zasilanie do prostego urządzenia za pośrednictwem kabla Ethernet, możemy powiedzieć, że uzyskano PoE.

Jak działa Power over Ethernet i dlaczego jest używany

Głównym powodem stosowania PoE zamiast konwencjonalnego systemu zasilania jest zmniejszenie kosztów dostarczania zasilania do każdego urządzenia peryferyjnego podłączonego do sieci. Na przykład, jeśli masz 10 kamer szpiegowskich rozmieszczonych w całym budynku, w takim przypadku potrzebujesz 10 zasilaczy, aby zapewnić im zasilanie i nie jest to główny problem. Głównym problemem jest okablowanie 220 linii zasilających w pobliżu każdego urządzenia peryferyjnego, co jest niepraktyczne, więc użycie PoE jest najlepszą opcją do podłączenia wszystkich urządzeń peryferyjnych do systemu centralnego.

Teraz odizolowanie kabla Ethernet do podłączenia każdego urządzenia peryferyjnego do systemu centralnego jest samo w sobie żmudnym zadaniem, dlatego do tego celu używany jest iniektor PoE i rozdzielacz PoE.

Jak pokazano na rysunku, za pomocą wtryskiwacza PoE i rozdzielacza PoE możemy pominąć wszelkie kłopoty związane z identyfikacją kolorów, ściąganiem izolacji, lutowaniem i opatrywaniem luźnych końców. Przyjrzyjmy się teraz funkcji tych urządzeń i sposobom ich wykorzystania.

Wtryskiwacz PoE

To urządzenie ma dwa porty wejściowe i jeden port wyjściowy. Pierwsze wejście służy do podłączenia zwykłego kabla Ethernet, drugie wejście służy do podłączenia zasilania DC, natomiast wyjście służy do podłączenia kabla PoE Ethernet.

Na wejściu mamy: Normalne połączenie Ethernet + zasilanie DC

Na wyjściu mamy: PoE Ethernet (które można wykorzystać do podłączenia urządzeń PoE)

Tak więc funkcja wtryskiwacza PoE zapewnia PoE Ethernet poprzez normalne połączenie Ethernet i zasilanie prądem stałym.

Rozdzielacz PoE

To urządzenie ma jeden port wejściowy i dwa porty wyjściowe. Wejście służy do podłączenia kabla Ethernet PoE, podczas gdy porty wyjściowe zapewniają normalne zasilanie Ethernet i DC.

Na wejściu mamy: PoE Ethernet

Na wyjściu mamy: Normalne połączenie Ethernet + zasilacz DC

Więc funkcja rozdzielacza PoE jest przeciwieństwem wtryskiwacza PoE, który polega na rozdzieleniu połączenia Ethernet PoE na normalny Ethernet i użyteczne zasilanie DC.

Przedłużacz PoE

Przedłużacz PoE jest używany w przypadku sieci obejmującej duże odległości, na przykład w centrach handlowych, hotelach, restauracjach, biurowcach, firmach, kampusach akademickich i obiektach sportowych. W tych miejscach normalne 100-metrowe połączenia Ethernet nie mogą być używane i wtedy pojawia się PoE Extender. To urządzenie może być używane do rozszerzania urządzeń sieciowych Ethernet poza podstawowy limit odległości 100 m, co czyni go realną opcją w wielu przypadkach.

Współczesne urządzenia peryferyjne obsługują PoE Ethernet, więc możemy pominąć rozgałęźnik i bezpośrednio podłączyć kabel do urządzenia, jak pokazano na rysunku.

Ta konfiguracja będzie działać, jeśli jest jedno lub dwa urządzenia, ale jeśli jest ich wiele, kupowanie wtryskiwacza PoE dla każdego urządzenia nie jest najlepszym rozwiązaniem. W takich szczególnych przypadkach mamy koncentrator PoE, który może zastąpić wiele wtryskiwaczy PoE.

Hub PoE

Działanie koncentratora PoE jest podobne do iniektora PoE, z wyjątkiem tego, że przyjmuje wiele połączeń Ethernet, zapewniając jednocześnie wiele wyjść Ethernet PoE. Koncentrator najlepiej nadaje się, jeśli masz wiele urządzeń PoE na jednym końcu i normalną łączność Ethernet zapewniającą serwer na drugim. Działanie piasty można łatwo zrozumieć na poniższym schemacie blokowym.

Do tej pory zakładaliśmy, że w kablu Ethernet dostępne są wolne linie, które można bez problemu wykorzystać do PoE.

Teraz możesz zapytać, co z przypadkami, w których używane są wszystkie linie w kablach Ethernet ? Cóż, ten przypadek nie jest rzadki, ponieważ szybki internet i systemy przesyłania danych używają wszystkich linii danych. Nawet w tych przypadkach PoE jest nadal osiągalne, ale staje się skomplikowane w porównaniu z poprzednią konfiguracją.

W przypadku szybkiego systemu transmisji dane i moc są przesyłane tymi samymi liniami, ale używane są do tego specjalne urządzenia. Ta specjalna jednostka to przełącznik PoE, który zwiększa koszty, w przeciwieństwie do wcześniejszych przypadków, w których możemy po prostu usunąć nieużywane linie na obu końcach i użyć go dla naszej wygody.

Przełącznik PoE

Przełącznik PoE to przełącznik sieciowy, który zapewnia zasilanie przez Ethernet z każdego interfejsu, a jednocześnie może przekazywać ramki. Mówiąc najprościej, działa jak port do podłączenia wielu urządzeń PoE do jednego komputera.

Na schemacie blokowym można zobaczyć, jak wiele urządzeń PoE jest podłączonych do przełącznika PoE za pomocą kabli Ethernet, a komputer PC komunikuje się z tymi urządzeniami za pośrednictwem przełącznika PoE. Przełącznik PoE wymaga jednego łącza w górę do istniejącej sieci w celu dalszej rozbudowy i zwiększenia liczby portów.

Standardy PoE

Urządzenia PoE są zgodne z określonymi standardami przesyłania danych i dostarczania energii. Dlatego te standardy są przestrzegane podczas projektowania tych urządzeń. Zwykle przy projektowaniu tych urządzeń stosuje się cztery typy norm, które są podzielone ze względu na ich moc wyjściową.

Rozszerzenie IEEE	Rodzaj	Moc znamionowa
IEEE802.3af	Typ 1	15,4 W.
IEEE802.3at / PoE +	Wpisz 2	30,8 W.
IEEE802.3bt / UPoE	Wpisz 3	60Watt
IEEE802.3bt	Wpisz 4	90Watt

Możesz zajrzeć do tej tabeli i wybrać odpowiedni przełącznik PoE, iniektor lub router dla swoich urządzeń PoE.

Aplikacje PoE

• Inteligentny system oświetlenia: System oświetlenia może być sterowany przez serwer lub zdalny komputer, który się przyda.
• Inteligentny dom: PoE ułatwia projektowanie inteligentnego domu, ponieważ w inteligentnym domu łączność sieciowa jest zapewniana w każdym zakątku przestrzeni życiowej, podczas gdy każde urządzenie udostępnia sobie dane, a można to łatwiej osiągnąć za pomocą PoE.
• System bezpieczeństwa: biura i instytucje mogą zwiększyć swoją produktywność, instalując urządzenia PoE w celu zapewnienia bezpieczeństwa.
• PoE jest również używane w systemach RFID i alarmowych.

Ograniczenia PoE

Chociaż tutaj wszystko wygląda na zielone, ale tak nie jest. PoE ma wiele wad, a kilka z nich omówiono poniżej.

• Koszt: Jak zwykle, każda instalacja technologii sprowadza się do pieniędzy. Chociaż instalując PoE możemy zaoszczędzić pieniądze, ale ma to zastosowanie tylko wtedy, gdy w okolicy jest więcej niż cztery do pięciu urządzeń. Dzieje się tak, ponieważ instalacja PoE będzie Cię kosztować tysiące, ale wykonasz zadanie za pomocą kilkuset, jeśli jest tylko jedno lub dwa urządzenia PoE. Dlatego instalacja PoE nie jest odpowiednia dla domów, w których liczba urządzeń PoE jest ograniczona do jednego lub dwóch. W takim przypadku zakup przedłużacza lub adaptera załatwi sprawę, zamiast wydawać ogromną kwotę na konfigurację PoE.
• Złożoność: instalacja konfiguracji PoE zwiększy złożoność każdemu, kto nie ma potrzeby mówić. Tak jak musisz rozumieć nowe warunki dotyczące PoE i kłopotać się kupowaniem pasujących systemów, gdy chcesz zainstalować nowe urządzenie PoE w domu lub biurze.