Co je to poe a jak funguje moc přes ethernet

Připojení k internetu je v dnešní době nezbytné, protože téměř každé elektronické zařízení potřebuje pro správné fungování aktivní připojení k internetu. Ačkoli většina zařízení má možnosti připojení Wi-Fi, ale mnoho zařízení a síťových směrovačů stále používalo ethernetové porty a kabely pro připojení ke kabelové internetové lince. Dříve jsme se o tom, jak lze přenášet data po elektrickém vedení, dozvěděli v článku Power Line Communication, dnes se dozvíme, jak lze přenášet energii přes datové linky, které jsou PoE (Power over Ethernet).

Co je PoE (Power over Ethernet)?

Jak název napovídá, poskytování elektrické energie prostřednictvím ethernetových kabelů se nazývá PoE.

Všichni víme, že ethernetové kabely se používají k přenosu dat a připojení k síti, ale víte, že většinu času nepoužíváme všechny spojovací linky obsažené v ethernetovém kabelu. Vezměme si například ethernetový kabel zobrazený na obrázku níže, má 8 řádků, ale mezi nimi se pro výměnu dat běžně používají pouze čtyři řádky (oranžový, oranžovo-bílý, zelený a zeleno-bílý), zatímco zbývající čtyři řádky zůstávají nečinné. Výměna dat je tedy možná i poté, co tyto nečinné linky odstraníme na obou koncích, což je důvod, proč v low-endovém ethernetovém kabelu existují pouze čtyři linky místo osmi. K přenosu energie lze tedy použít nečinné čtyři řádky. Toto jednoduché nastavení používání nečinných linek k dodávání energie do zátěže se nazývá Power over Ethernet.

Nyní se podívejme na jednoduchý obvod, abychom lépe porozuměli PoE. V tomto obvodu jsou odizolovány čtyři vodiče (modrý, modrobílý, hnědý a hnědobílý) ze zdířky na každém konci kabelu. Jak již bylo řečeno, tato dvojice hnědých a zelených vodičů se nepoužívá v nízkorychlostních ethernetových aplikacích, takže jejich odstranění z konektoru nezpůsobí žádné přerušení komunikace. Jeden konec by tedy měl být připojen k napájecímu zdroji a druhý k zátěži, takže jako příklad používáme baterii jako zdroj energie a fotoaparát jako zátěž. Se zdrojem a zátěží v uzavřené smyčce je obvod níže dokončen a kamera zobrazí odezvu. Vzhledem k tomu, že jsme pomocí tohoto jednoduchého nastavení dodali energii jednoduchému zařízení prostřednictvím kabelu Ethernet, můžeme říci, že je dosaženo PoE.

Jak funguje Power over Ethernet a proč se používá

Hlavním důvodem pro použití PoE přes konvenční systém napájení je snížit náklady na napájení každého periferního zařízení, které se připojuje k síti. Například pokud máte 10 špionážních kamer rozmístěných po celé budově, v takovém případě potřebuje 10 napájecích jednotek, které jim dodávají energii, a to není hlavní problém. Hlavním problémem je zapojení 220 elektrických vedení v blízkosti každého periferního zařízení, což není praktické, takže použití PoE je nejlepší volbou pro připojení všech periferních zařízení k centrálnímu systému.

Nyní je prokládání ethernetového kabelu pro připojení každé periferie k centrálnímu systému samo o sobě zdlouhavým úkolem, takže se používá PoE injektor a PoE splitter.

Jak je znázorněno na obrázku, pomocí PoE Injectoru a PoE Splitteru můžeme přeskočit veškeré potíže s identifikací barev, odizolováním vodičů, pájením a oblékáním volných konců. Nyní se podívejme na funkci těchto zařízení a na to, jak je lze používat.

PoE injektor

Toto zařízení má dva vstupní porty a jeden výstupní port. První vstup je pro připojení běžného ethernetového kabelu a další vstup je pro připojení stejnosměrného napájecího zdroje, zatímco výstup je použit pro připojení PoE ethernetového kabelu.

Na vstupu máme: Normální ethernetové připojení + stejnosměrné napájení

Na výstupu máme: PoE Ethernet (který lze použít pro připojení zařízení PoE)

Funkce PoE injektoru poskytuje PoE Ethernet tím, že přijímá normální ethernetové připojení a stejnosměrné napájení.

Rozbočovač PoE

Toto zařízení má jeden vstupní port a dva výstupní porty. Vstup je určen pro připojení PoE ethernetového kabelu, zatímco výstupní porty poskytují normální ethernetové a stejnosměrné napájení.

Na vstupu máme: PoE Ethernet

Na výstupu máme: Normální ethernetové připojení + stejnosměrné napájení

Funkce PoE splitteru je tedy pravým opakem PoE Injectoru, kterým je rozdělení ethernetového připojení PoE na normální Ethernet a použitelné stejnosměrné napájení.

PoE Extender

PoE Extender se používá, když je síťové rozpětí na velké vzdálenosti, jako jsou nákupní centra, hotely, restaurace, kancelářské budovy, podniky, akademické areály a sportovní zařízení. Na těchto místech nelze použít normální 100metrové ethernetové připojení, a to je okamžik, kdy přichází hrát PoE Extender. Toto zařízení lze použít k rozšíření ethernetových síťových zařízení nad základní vzdálenost 100 m, což z něj v mnoha případech činí životaschopnou možnost.

Dnešní periferní zařízení podporují PoE Ethernet, takže můžeme přeskočit rozdělovač a přímo připojit kabel k zařízení, jak je znázorněno na obrázku.

Nyní bude toto nastavení fungovat, pokud existují jedno nebo dvě zařízení, ale pokud existuje více zařízení, není nákup PoE Injector pro každé zařízení tím nejlepším řešením. Pro takové konkrétní případy máme PoE Hub, který může nahradit více PoE Injektorů.

PoE Hub

Funkce PoE rozbočovače je podobná jako PoE injektor, kromě toho, že využívá mnoho ethernetových připojení a poskytuje mnoho výstupů PoE Ethernet. Rozbočovač se nejlépe používá, pokud máte na jednom konci mnoho zařízení PoE a na druhém konci normální ethernetové připojení poskytující server. Fungování náboje lze snadno pochopit z níže uvedeného blokového schématu.

Dosud jsme předpokládali, že v ethernetovém kabelu jsou k dispozici volné linky, které lze bez větších problémů použít pro PoE.

Nyní se můžete zeptat, co v případech, kdy jsou použity všechny linky v ethernetových kabelech ? Tento případ není ojedinělý, protože vysokorychlostní internet a systémy přenosu dat využívají všechny datové linky. I v těchto případech je PoE stále dosažitelný, ale ve srovnání s předchozí konfigurací se stává složitým.

V případě vysokorychlostního přenosového systému jsou data i energie odesílány stejnými linkami, ale k tomu se používají speciální zařízení. Tato speciální jednotka je PoE switch, který zvyšuje náklady na rozdíl od dříve, kdy můžeme jednoduše odizolovat nepoužívané linky na obou koncích a použít je pro naše pohodlí.

Přepínač PoE

Přepínač PoE je síťový přepínač se schopností poskytovat napájení přes Ethernet z každého rozhraní a přitom stále umožňovat předávání snímků. Jednoduše řečeno, funguje to jako port pro připojení více zařízení PoE k jednomu počítači.

V blokovém diagramu můžete vidět, jak je k přepínači PoE připojeno více PoE zařízení pomocí ethernetových kabelů a jak PC s těmito zařízeními komunikuje prostřednictvím PoE přepínače. Přepínač PoE vyžaduje jeden Uplink do existující sítě, aby se dále rozšiřovaly a zvyšovaly porty.

Standardy PoE

Zařízení PoE dodržují určité standardy pro datovou komunikaci a dodávku energie. Při navrhování těchto zařízení se tedy tyto standardy dodržují. Při navrhování těchto zařízení se obvykle dodržují čtyři typy standardů, které jsou rozděleny na základě jejich výkonové kapacity.

Rozšíření 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 W

Můžete se podívat do této tabulky a vybrat vhodný PoE přepínač, injektor nebo router pro vaše PoE zařízení.

Aplikace PoE

• Inteligentní systém osvětlení: Systém osvětlení lze ovládat pomocí serveru nebo vzdáleného počítače, což se vám bude hodit.
• Inteligentní domácnost: PoE usnadňuje design inteligentních domů, protože v inteligentních domácích sítích je zajištěno připojení v každém rohu obytného prostoru, zatímco každé zařízení sdílí data navzájem, čehož lze dosáhnout snadněji pomocí PoE.
• Bezpečnostní systém: Kanceláře a instituty mohou zvýšit svou produktivitu instalací zabezpečovacích zařízení PoE.
• PoE se také používá pro RFID a poplašné systémy.

Omezení PoE

I když zde všechno vypadá zeleně, ale není tomu tak. Existuje mnoho nevýhod pro PoE a několik z nich je popsáno níže.

• Cena: Jako obvykle, jakákoli instalace technologie přijde na peníze. Instalací PoE sice můžeme ušetřit peníze, ale to platí pouze v případě, že je v oblasti více než čtyři až pět zařízení. Důvodem je, že instalace PoE vás bude stát tisíce, ale práci s několika stovkami zvládnete, pokud jsou k dispozici pouze jedno nebo dvě zařízení PoE. Instalace PoE tedy není vhodná pro domácnosti, kde jsou zařízení PoE omezena na jedno nebo dvě. V takovém případě koupí prodlužovacího kabelu nebo adaptéru práci dokončí, místo aby jste utratili obrovské množství za nastavení PoE.
• Složitost: Nainstalováním nastavení PoE přidáte složitost každému, kdo bude zbytečně říkat. Stejně jako musíte porozumět novým pojmům v PoE a potížích s nákupem odpovídajících systémů, kdykoli budete chtít nainstalovat nové PoE zařízení do vaší domácnosti nebo kanceláře.