Τι είναι το poe και πώς λειτουργεί το power over ethernet

Η σύνδεση στο Διαδίκτυο έχει γίνει πλέον απαραίτητη καθώς σχεδόν κάθε ηλεκτρονική συσκευή χρειάζεται μια ενεργή σύνδεση στο Διαδίκτυο για να λειτουργεί σωστά. Παρόλο που οι περισσότερες συσκευές διαθέτουν επιλογές σύνδεσης Wi-Fi, αλλά πολλές συσκευές και δρομολογητές δικτύου χρησιμοποίησαν ακόμη θύρες και καλώδια Ethernet για να συνδεθούν με την ενσύρματη γραμμή διαδικτύου. Στο παρελθόν μάθαμε πώς μπορούν να μεταφερθούν τα δεδομένα μέσω γραμμών ισχύος στο άρθρο Επικοινωνία Power Line, σήμερα θα μάθουμε πώς μπορεί να μεταφερθεί η ισχύς μέσω γραμμών δεδομένων που είναι PoE (Power over Ethernet).

Τι είναι το PoE (Power over Ethernet);

Όπως υποδηλώνει το όνομα, η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω καλωδίων Ethernet ονομάζεται PoE.

Όλοι γνωρίζουμε ότι τα καλώδια Ethernet χρησιμοποιούνται για μεταφορά δεδομένων και συνδεσιμότητα δικτύου, αλλά γνωρίζετε ότι τις περισσότερες φορές δεν χρησιμοποιούμε όλες τις γραμμές σύνδεσης που υπάρχουν στο καλώδιο Ethernet. Για παράδειγμα, εξετάστε το καλώδιο Ethernet που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, έχει 8 γραμμές, αλλά μεταξύ αυτών, μόνο τέσσερις γραμμές χρησιμοποιούνται συνήθως για ανταλλαγή δεδομένων (πορτοκαλί, πορτοκαλί-λευκό, πράσινο και πράσινο-λευκό) ενώ οι υπόλοιπες τέσσερις γραμμές παραμένουν αδρανείς. Επομένως, η ανταλλαγή δεδομένων είναι δυνατή ακόμα και μετά την απογύμνωση αυτών των αδρανών γραμμών και στα δύο άκρα, γι 'αυτό στο καλώδιο Ethernet χαμηλού επιπέδου υπάρχουν μόνο τέσσερις γραμμές αντί για οκτώ γραμμές. Έτσι, οι ρελαντί τέσσερις γραμμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεταφορά ισχύος. Αυτή η απλή ρύθμιση της χρήσης αδρανών γραμμών για την παροχή ισχύος στο φορτίο ονομάζεται Power over Ethernet.

Τώρα ας δούμε το απλό κύκλωμα για καλύτερη κατανόηση του PoE. Σε αυτό το κύκλωμα, αφαιρούνται τέσσερα καλώδια (Μπλε, Μπλε-Λευκό, Καφέ & Καφέ-Λευκό) από την υποδοχή σε κάθε άκρο του καλωδίου. Όπως ειπώθηκε νωρίτερα, αυτό το ζεύγος καφέ και πράσινου σύρματος δεν χρησιμοποιείται σε εφαρμογές Ethernet χαμηλής ταχύτητας, οπότε η απογύμνωση τους από την υποδοχή δεν θα προκαλέσει διακοπή στις επικοινωνίες. Επομένως, το ένα άκρο θα πρέπει να συνδεθεί με την τροφοδοσία ρεύματος και άλλο με το φορτίο, έτσι για να δώσουμε ένα παράδειγμα χρησιμοποιούμε μια μπαταρία ως πηγή ισχύος και την κάμερα ως φορτίο. Με την πηγή και το φορτίο στον κλειστό βρόχο, το παρακάτω κύκλωμα έχει ολοκληρωθεί και η κάμερα θα δείξει απόκριση. Από τη χρήση αυτής της απλής ρύθμισης παραδώσαμε τη δύναμη σε μια απλή συσκευή μέσω καλωδίου Ethernet, μπορούμε να πούμε ότι το PoE έχει επιτευχθεί.

Πώς λειτουργεί το Power over Ethernet και γιατί χρησιμοποιείται

Ο κύριος λόγος για τη χρήση PoE μέσω του συμβατικού συστήματος τροφοδοσίας είναι η μείωση του κόστους παροχής τροφοδοσίας σε κάθε περιφερειακό που συνδέεται με το δίκτυο. Για παράδειγμα, εάν διαθέτετε 10 κατασκοπευτικές κάμερες σε ολόκληρο το κτίριο, σε αυτήν την περίπτωση, χρειάζεται 10 μονάδες τροφοδοσίας για να τους παρέχει ενέργεια και αυτό δεν είναι το κύριο πρόβλημα. Το κύριο πρόβλημα είναι η καλωδίωση 220 γραμμών ρεύματος κοντά σε κάθε περιφερειακό που δεν είναι πρακτικό, επομένως η χρήση PoE είναι η καλύτερη επιλογή για τη σύνδεση όλων των περιφερειακών στο κεντρικό σύστημα.

Τώρα η απογύμνωση του καλωδίου Ethernet, για τη σύνδεση κάθε περιφερειακού στο κεντρικό σύστημα, είναι από μόνη της μια κουραστική εργασία, οπότε χρησιμοποιούνται για αυτόν τον εγχυτήρα PoE και τον διαχωριστή PoE

Όπως φαίνεται στο σχήμα, με χρήση PoE Injector και PoE Splitter μπορούμε να παρακάμψουμε κάθε ταλαιπωρία για τον εντοπισμό των χρωμάτων, την απογύμνωση καλωδίων, τη συγκόλληση και τη ντύσιμο των χαλαρών άκρων. Τώρα ας δούμε τη λειτουργία αυτών των συσκευών και πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

PoE Injector

Αυτή η συσκευή διαθέτει δύο θύρες εισόδου και μία θύρα εξόδου. Η πρώτη είσοδος είναι για τη σύνδεση κανονικού καλωδίου Ethernet και μια άλλη είσοδος για τη σύνδεση τροφοδοσίας DC, ενώ η έξοδος χρησιμοποιείται για τη σύνδεση καλωδίου PoE Ethernet.

Στην είσοδο έχουμε: Κανονική σύνδεση Ethernet + τροφοδοτικό DC

Στην έξοδο, έχουμε: PoE Ethernet (το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση συσκευών PoE)

Έτσι, η λειτουργία εγχυτή PoE παρέχει PoE Ethernet λαμβάνοντας κανονική σύνδεση Ethernet και τροφοδοτικό DC.

PoE Splitter

Αυτή η συσκευή διαθέτει μία θύρα εισόδου και δύο θύρες εξόδου. Η είσοδος προορίζεται για σύνδεση καλωδίου PoE Ethernet, ενώ οι θύρες εξόδου παρέχουν κανονική ισχύ Ethernet & DC.

Στην είσοδο έχουμε: PoE Ethernet

Στην έξοδο έχουμε: Κανονική σύνδεση Ethernet + τροφοδοτικό DC

Επομένως, η λειτουργία του διαχωριστή PoE είναι ακριβώς το αντίθετο του PoE Injector, που είναι ο διαχωρισμός της σύνδεσης PoE Ethernet σε κανονικό Ethernet και χρησιμοποιήσιμο τροφοδοτικό DC.

Επέκταση PoE

Ένα PoE Extender χρησιμοποιείται όταν υπάρχει ένα δίκτυο σε μεγάλες αποστάσεις όπως εμπορικά κέντρα, ξενοδοχεία, εστιατόρια, κτίρια γραφείων, επιχειρήσεις, ακαδημαϊκές πανεπιστημιουπόλεις και αθλητικοί χώροι. Σε εκείνα τα μέρη δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν κανονικές συνδέσεις Ethernet 100 μέτρων και αυτό είναι όταν το PoE Extender έρχεται να παίξει. Αυτή η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επέκταση συσκευών δικτύου Ethernet πέρα ​​από το βασικό όριο απόστασης 100 μέτρων καθιστώντας την μια βιώσιμη επιλογή για πολλές περιπτώσεις.

Οι περιφερειακές συσκευές αυτές τις μέρες υποστηρίζουν το PoE Ethernet, ώστε να παραλείψουμε τον διαχωριστή και να συνδέσουμε απευθείας το καλώδιο στη συσκευή, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Τώρα, αυτή η ρύθμιση θα λειτουργήσει εάν υπάρχουν μία ή δύο συσκευές, αλλά εάν υπάρχουν πολλές συσκευές, τότε η αγορά PoE Injector για κάθε συσκευή δεν είναι η καλύτερη λύση. Για τέτοιες συγκεκριμένες περιπτώσεις, έχουμε PoE Hub που μπορεί να αντικαταστήσει πολλαπλούς PoE Injectors.

PoE Hub

Η λειτουργία του κόμβου PoE είναι παρόμοια με τον εγχυτήρα PoE εκτός από το ότι χρειάζεται πολλές συνδέσεις Ethernet, παρέχοντας παράλληλα πολλές εξόδους PoE Ethernet. Ο κόμβος χρησιμοποιείται καλύτερα αν έχετε πολλές συσκευές PoE στο ένα άκρο και κανονική συνδεσιμότητα Ethernet παρέχοντας διακομιστή στο άλλο. Η λειτουργία του κόμβου γίνεται εύκολα κατανοητή από το παρακάτω διάγραμμα μπλοκ.

Μέχρι τώρα υποθέσαμε ότι υπάρχουν διαθέσιμες δωρεάν γραμμές στο καλώδιο Ethernet που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για PoE χωρίς μεγάλη δυσκολία.

Τώρα μπορείτε να ρωτήσετε, τι γίνεται με τις περιπτώσεις στις οποίες χρησιμοποιούνται όλες οι γραμμές στα καλώδια Ethernet; Λοιπόν, αυτή η περίπτωση δεν είναι σπάνια, καθώς τα συστήματα υψηλής ταχύτητας στο Διαδίκτυο και μεταφοράς δεδομένων χρησιμοποιούν όλες τις γραμμές δεδομένων. Ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις, το PoE είναι ακόμη εφικτό, αλλά γίνεται πολύπλοκο σε σύγκριση με την προηγούμενη διαμόρφωση.

Στην περίπτωση ενός συστήματος μετάδοσης υψηλής ταχύτητας, τα δεδομένα και η ισχύς αποστέλλονται μέσω των ίδιων γραμμών αλλά χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές για αυτό. Αυτή η ειδική μονάδα είναι διακόπτης PoE που προσθέτει κόστος σε αντίθεση με πριν, όπου μπορούμε απλώς να αφαιρέσουμε τις αχρησιμοποίητες γραμμές και στα δύο άκρα και να το χρησιμοποιήσουμε για την εξυπηρέτησή μας.

Διακόπτης PoE

Ένας διακόπτης PoE είναι ένας διακόπτης δικτύου με δυνατότητα παροχής ισχύος μέσω Ethernet από κάθε διεπαφή ενώ ταυτόχρονα μπορεί να προωθεί τα καρέ. Με απλά λόγια, λειτουργεί σαν μια θύρα για τη σύνδεση πολλών συσκευών PoE σε έναν μόνο υπολογιστή.

Στο διάγραμμα μπλοκ, μπορείτε να δείτε πώς συνδέονται πολλές συσκευές PoE στο διακόπτη PoE με καλώδια Ethernet και ο υπολογιστής επικοινωνεί με αυτές τις συσκευές μέσω του διακόπτη PoE. Ένας διακόπτης PoE απαιτεί ένα Uplink σε ένα υπάρχον δίκτυο για περαιτέρω επέκταση και αύξηση θυρών.

Πρότυπα PoE

Οι συσκευές PoE ακολουθούν συγκεκριμένα πρότυπα για την επικοινωνία δεδομένων και την παροχή ισχύος. Επομένως, ακολουθούν αυτά τα πρότυπα κατά το σχεδιασμό αυτών των συσκευών. Συνήθως, ακολουθούνται τέσσερις τύποι προτύπων κατά το σχεδιασμό αυτών των συσκευών και χωρίζονται βάσει της ικανότητας χειρισμού ισχύος.

Επέκταση IEEE	Τύπος	Ικανότητα ισχύος
IEEE802.3af	Τύπος 1	15,4 Watt
IEEE802.3at / PoE +	Τύπος 2	30,8 Watt
IEEE802.3bt / UPoE	Τύπος 3	60Watt
IEEE802.3bt	Τύπος 4	90Watt

Μπορείτε να δείτε αυτόν τον πίνακα και να επιλέξετε τον κατάλληλο διακόπτη PoE, Injector ή Router για τις συσκευές σας PoE.

Εφαρμογές PoE

• Έξυπνο σύστημα φωτισμού: Το σύστημα φωτισμού μπορεί να ελεγχθεί μέσω διακομιστή ή απομακρυσμένου υπολογιστή που θα είναι χρήσιμος.
• Έξυπνο σπίτι: Το PoE κάνει τον έξυπνο σχεδιασμό σπιτιού εύκολη, επειδή στο έξυπνο οικιακό δίκτυο, η συνδεσιμότητα δημιουργείται σε κάθε γωνιά του χώρου, ενώ κάθε συσκευή μοιράζεται δεδομένα μεταξύ τους και αυτό μπορεί να επιτευχθεί πιο εύκολα χρησιμοποιώντας το PoE.
• Σύστημα ασφαλείας: Το Office και τα Ινστιτούτα μπορούν να αυξήσουν την παραγωγικότητά τους εγκαθιστώντας συσκευές PoE για ασφάλεια.
• Το PoE χρησιμοποιείται επίσης για συστήματα RFID και συναγερμού.

Περιορισμοί PoE

Αν και όλα φαίνονται πράσινα εδώ, αλλά αυτό δεν ισχύει. Υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα για το PoE και μερικά από αυτά συζητούνται παρακάτω.

• Κόστος: Όπως συνήθως, κάθε εγκατάσταση τεχνολογίας μειώνεται στα χρήματα. Παρόλο που με την εγκατάσταση του PoE μπορούμε να εξοικονομήσουμε χρήματα, αλλά ισχύει μόνο εάν υπάρχουν περισσότερες από τέσσερις έως πέντε συσκευές στην περιοχή. Αυτό συμβαίνει επειδή η εγκατάσταση του PoE θα σας κοστίσει χιλιάδες, αλλά θα ολοκληρώσετε τη δουλειά με μερικές εκατοντάδες αν υπάρχουν μόνο μία ή δύο συσκευές PoE. Επομένως, η εγκατάσταση PoE δεν είναι κατάλληλη για σπίτια όπου οι συσκευές PoE περιορίζονται σε ένα ή δύο. Σε αυτήν την περίπτωση, αγοράζοντας ένα καλώδιο επέκτασης ή έναν προσαρμογέα θα ολοκληρώσει τη δουλειά αντί να ξοδέψει ένα τεράστιο ποσό στη ρύθμιση PoE.
• Πολυπλοκότητα: Η εγκατάσταση της εγκατάστασης PoE θα προσθέσει πολυπλοκότητα σε οποιονδήποτε δεν χρειάζεται να πει. Όπως πρέπει να καταλάβετε νέους όρους σχετικά με το PoE και να ταλαιπωρήσετε την αγορά συστημάτων αντιστοίχισης όποτε θέλετε να εγκαταστήσετε μια νέα συσκευή PoE στο σπίτι ή στο γραφείο σας.