Какво е Poe и как работи властта над Ethernet

В днешно време интернет връзката стана необходима, тъй като почти всяко електронно устройство се нуждае от активна интернет връзка, за да работи правилно. Въпреки че повечето от устройствата имат опции за Wi-Fi свързаност, но много устройства и мрежови рутери все още използват Ethernet портове и кабели за свързване с кабелната интернет линия. Преди това научихме как могат да се прехвърлят данни по електропроводи в статията за комуникация на електропровода, днес ще научим как може да се прехвърли захранването по линии за данни, които са PoE (Power over Ethernet).

Какво е PoE (Power over Ethernet)?

Както подсказва името, осигуряването на електрическа енергия чрез Ethernet кабели се нарича PoE.

Всички знаем, че Ethernet кабелите се използват за пренос на данни и мрежова свързаност, но знаете ли, че през повечето време не използваме всички свързващи линии, присъстващи в Ethernet кабела. Например, помислете за Ethernet кабела, показан на фигурата по-долу, той има 8 реда, но сред тях обикновено се използват само четири реда за обмен на данни (оранжево, оранжево-бяло, зелено и зелено-бяло), докато останалите четири реда остават на празен ход. Така че обменът на данни е възможен дори след като отстраним тези празни линии в двата края, поради което в Ethernet кабела от нисък клас има само четири реда вместо осем реда. Така че празните четири линии могат да се използват за пренос на мощност. Тази проста настройка за използване на празен ход за доставяне на енергия към товара се нарича Power over Ethernet.

Сега нека разгледаме простата схема за по-добро разбиране на PoE. В тази схема четири проводника се отстраняват (синьо, синьо-бяло, кафяво и кафяво-бяло) от гнездото на всеки край на кабела. Както беше казано по-рано, тази двойка кафяв и зелен проводник не се използва в нискоскоростни Ethernet приложения, така че отстраняването им от жака няма да доведе до прекъсване на комуникациите. Така че единият край трябва да бъде свързан към захранването, а другият към товара, така че за пример да използваме батерия като източник на захранване и камера като товар. С източник и товар в затворения контур, веригата по-долу е завършена и камерата ще покаже отговор. Тъй като използвайки тази проста настройка, доставихме захранването на обикновен уред чрез Ethernet кабел, можем да кажем, че PoE е постигнат.

Как работи Power over Ethernet и защо се използва

Основната причина да се използва PoE в сравнение с конвенционалната система за захранване е да се намалят разходите за осигуряване на захранване на всяка периферия, която се свързва към мрежата. Например, ако имате 10 шпионски камери, разпределени в цялата сграда, в този случай тя се нуждае от 10 захранващи блока, за да им осигури захранване и това не е основният проблем. Основният проблем е свързването на 220 електропровода в близост до всяка периферия, което не е практично, така че използването на PoE е най-добрият вариант за свързване на всички периферни устройства към централната система.

Сега лентовият Ethernet кабел, за свързване на всяка периферия към централната система, сам по себе си е досадна задача, така че за това се използват PoE инжектор и PoE сплитер.

Както е показано на фигурата, с помощта на PoE Injector и PoE Splitter можем да пропуснем всички неприятности при идентифициране на цветовете, отстраняване на тел, запояване и обличане на свободните краища. Сега нека разгледаме функцията на тези устройства и как те могат да бъдат използвани.

PoE инжектор

Това устройство има два входни порта и един изходен порт. Първият вход е за свързване на нормален Ethernet кабел, а друг вход е за свързване на DC захранване, докато изходът се използва за свързване на PoE Ethernet кабел.

На входа имаме: Нормална Ethernet връзка + DC захранване

На изхода имаме: PoE Ethernet (който може да се използва за свързване на PoE устройства)

Така че функцията PoE инжектор осигурява PoE Ethernet чрез приемане на нормална Ethernet връзка и захранване с постоянен ток.

PoE сплитер

Това устройство има един входен порт и два изходни порта. Входът е за свързване на PoE Ethernet кабел, докато изходните портове осигуряват нормално Ethernet и DC захранване.

На входа имаме: PoE Ethernet

На изхода имаме: Нормална Ethernet връзка + DC захранване

Така че функцията на PoE сплитер е точно обратната на PoE Injector, която трябва да раздели PoE Ethernet връзката на нормален Ethernet и използваемо DC захранване.

PoE Extender

PoE Extender се използва, когато има мрежа, обхващаща големи разстояния като търговски центрове, хотели, ресторанти, офис сгради, предприятия, академични кампуси и спортни заведения. На тези места не могат да се използват нормални 100-метрови Ethernet връзки и това е моментът, когато PoE Extender идва да играе. Това устройство може да се използва за разширяване на Ethernet мрежовите устройства над основната граница от 100 метра, което го прави жизнеспособна опция за много случаи.

Съвременните периферни устройства поддържат PoE Ethernet, за да можем да пропуснем сплитера и директно да свържем кабела към устройството, както е показано на фигурата.

Сега тази настройка ще работи, ако има един или два уреда, но ако има няколко уреда, тогава закупуването на PoE Injector за всяко устройство не е най-доброто решение. За такива специфични случаи имаме PoE Hub, който може да замени множество PoE инжектори.

PoE концентратор

Функционирането на PoE хъб е подобно на PoE инжектора, освен че приема много Ethernet връзки, като същевременно осигурява много PoE Ethernet изходи. Хъбът се използва най-добре, ако имате много PoE устройства от единия край и нормална Ethernet свързаност, осигуряваща сървър от другия. Работата на главината може лесно да се разбере от долната блок-схема.

Досега предполагахме, че в Ethernet кабела има свободни линии, които могат да се използват за PoE без особени затруднения.

Сега може да попитате, какво ще кажете за случаите, в които се използват всички линии в Ethernet кабелите ? Е, този случай не е рядък, тъй като високоскоростният интернет и системите за пренос на данни използват всички линии за данни. Дори в тези случаи PoE все още е постижимо, но става сложно в сравнение с предишната конфигурация.

В случай на високоскоростна система за предаване, данните и мощността се изпращат през едни и същи линии, но за това се използват специални устройства. Това специално устройство е PoE превключвател, което увеличава разходите за разлика от преди, когато можем просто да отстраним неизползваните линии в двата края и да го използваме за наше удобство.

PoE превключвател

PoE превключвателят е мрежов превключвател с възможност за осигуряване на захранване през Ethernet от всеки интерфейс, като същевременно е в състояние да пренасочва кадри. Най-просто казано, работи като порт за свързване на множество PoE устройства към един компютър.

В блоковата схема можете да видите как множество PoE устройства са свързани към PoE превключвателя с Ethernet кабели и компютърът комуникира с тези устройства чрез PoE превключвателя. PoE превключвателят изисква един Uplink към съществуваща мрежа за допълнително разширяване и увеличаване на портовете.

PoE стандарти

PoE устройствата спазват определени стандарти за комуникация на данни и доставка на енергия. Така че тези стандарти се спазват при проектирането на тези устройства. Обикновено има четири типа стандарти, които се спазват при проектирането на тези устройства и те се разделят въз основа на техния капацитет.

Разширение IEEE	Тип	Капацитет на захранването
IEEE802.3af	Тип 1	15.4W
IEEE802.3at / PoE +	Тип 2	30,8 вата
IEEE802.3bt / UPoE	Тип 3	60W
IEEE802.3bt	Тип 4	90 вата

Можете да разгледате тази таблица и да изберете подходящия PoE превключвател, инжектор или рутер за вашите PoE устройства.

PoE приложения

• Интелигентна система за осветление: Системата за осветление може да се управлява чрез сървър или отдалечен компютър, което ще бъде полезно.
• Интелигентен дом: PoE улеснява дизайна на интелигентния дом, тъй като в интелигентната домашна мрежа се установява свързаност на всеки ъгъл от жилищното пространство, докато всеки уред споделя данни помежду си и това може да бъде постигнато по-лесно чрез използване на PoE.
• Система за сигурност: Office и институти могат да увеличат производителността си, като инсталират PoE устройства за сигурност.
• PoE също се използва за RFID и алармени системи.

Ограничения на PoE

Въпреки че тук всичко изглежда зелено, но това не е така. Има много недостатъци за PoE и няколко от тях са разгледани по-долу.

• Цена: Както обикновено, всяка технологична инсталация се свежда до пари. Въпреки че чрез инсталиране на PoE можем да спестим пари, но това важи само ако в района има повече от четири до пет устройства. Това е така, защото инсталирането на PoE ще ви струва хиляди, но можете да свършите работата с няколкостотин, ако има само едно или две PoE устройства. Така че PoE инсталацията не е подходяща за домове, където PoE устройствата са ограничени до едно или две. В този случай закупуването на удължителен кабел или адаптер ще свърши работата, вместо да похарчите огромно количество за настройката на PoE.
• Сложност: Инсталирането на PoE настройката ще добави сложност към всеки, който е излишен да казва. Както трябва да разберете нови условия за PoE и да се карат да купуват съвпадащи системи, когато искате да инсталирате ново PoE устройство в дома или офиса си.