Vad är poe och hur power over ethernet fungerar

Internetanslutning har blivit nödvändig idag eftersom nästan alla elektroniska enheter behöver en aktiv internetanslutning för att fungera ordentligt. Även om de flesta enheter har Wi-Fi-anslutningsalternativ, använder många enheter och nätverksroutrar fortfarande Ethernet-portar och kablar för att ansluta till den trådbundna internetlinjen. Vi har tidigare lärt oss hur data kan överföras över kraftledningar i artikeln Power Line Communication, idag lär vi oss hur kraft kan överföras över datalinjer som är PoE (Power over Ethernet).

Vad är PoE (Power over Ethernet)?

Som namnet antyder kallas att tillhandahålla elkraft via Ethernet-kablar PoE.

Vi vet alla att Ethernet-kablar används för dataöverföring och nätverksanslutning men vet du att vi för det mesta inte använder alla anslutningslinjer som finns i Ethernet-kabeln. Tänk till exempel på Ethernet-kabeln som visas i figuren nedan, den har åtta linjer men bland dem används endast fyra linjer vanligtvis för datautbyte (orange, orange-vit, grön & grön-vit) medan de återstående fyra linjerna förblir inaktiva. Så datautbytet är möjligt även efter att vi har tagit bort de här lediga linjerna i båda ändar, varför det i low-end Ethernet-kabel bara finns fyra linjer istället för åtta linjer. Så de fyra lediga tomgångarna kan användas för kraftöverföring. Denna enkla inställning av att använda lediga linjer för att leverera ström till belastningen kallas Power over Ethernet.

Låt oss nu titta på den enkla kretsen för att bättre förstå PoE. I den här kretsen avlägsnas fyra ledningar (blå, blå-vit, brun & brun-vit nämligen) från uttaget i vardera änden av kabeln. Som tidigare nämnts används inte detta par bruna och gröna trådar i Ethernet-applikationer med låg hastighet, så att strippning av dem inte kommer att orsaka något avbrott i kommunikationen. Så den ena änden ska anslutas till strömförsörjningen och den andra till belastningen, så för att vara ett exempel använder vi ett batteri som strömkälla och kameran som en belastning. Med källa och belastning i sluten slinga är kretsen nedan slutförd och kameran visar svar. Eftersom vi använde den här enkla installationen levererade vi strömmen till en enkel apparat via Ethernet-kabel kan vi säga att PoE uppnås.

Hur Power over Ethernet fungerar och varför det används

Den främsta anledningen till att använda PoE över det konventionella strömförsörjningssystemet är att minska kostnaden för att tillhandahålla strömförsörjning till varje kringutrustning som ansluter till nätverket. Till exempel, om du har 10 spionkameror fördelade över hela byggnaden, i så fall behöver det 10 strömförsörjningsenheter för att ge dem ström och det är inte huvudproblemet. Huvudproblemet är att ansluta 220 kraftledningar nära varje kringutrustning vilket inte är praktiskt, så att använda PoE är det bästa alternativet för att ansluta alla kringutrustning till centralsystemet.

Nu är striping Ethernet-kabel för att ansluta varje kringutrustning till centralsystemet i sig en tråkig uppgift, så för att PoE-injektor och PoE-splitter används.

Som visas i figuren kan vi hoppa över allt krånglet med att identifiera färgerna, trådstrippning, lödning och klädsel av lösa ändar genom att använda PoE Injector och PoE Splitter. Låt oss nu titta på funktionerna hos dessa enheter och hur de kan användas.

PoE-injektor

Enheten har två ingångsportar och en utgångsport. Den första ingången är för anslutning av normal Ethernet-kabel och en annan ingång för anslutning av likströmsförsörjning, medan utgången används för anslutning av PoE Ethernet-kabel.

På ingången har vi: Normal Ethernet-anslutning + DC-strömförsörjning

På utdata har vi: PoE Ethernet (Som kan användas för att ansluta PoE-enheter)

Så PoE-injektorfunktionen tillhandahåller PoE Ethernet genom att ta in normal Ethernet-anslutning och likströmskälla.

PoE Splitter

Enheten har en ingångsport och två utgångsportar. Ingången är för att ansluta PoE Ethernet-kabel medan utgångsportarna ger normal Ethernet- och DC-ström.

På Input har vi: PoE Ethernet

På utgång har vi: Normal Ethernet-anslutning + DC-strömförsörjning

Så PoE-splitterns funktion är ganska motsatt av PoE Injector, som är att dela PoE Ethernet-anslutningen till normal Ethernet och användbar likströmskälla.

PoE Extender

En PoE-förlängare används när det finns ett nätverk över stora avstånd som köpcentra, hotell, restauranger, kontorsbyggnader, företag, akademiska campus och idrottsarenor. På dessa ställen kan vanliga 100 meter Ethernet-anslutningar inte användas och det är när PoE Extender kommer för att spela. Denna enhet kan användas för att förlänga Ethernet-nätverksenheter över den grundläggande 100 m avståndsgränsen, vilket gör det till ett genomförbart alternativ i många fall.

Dessa perifera enheter stöder PoE Ethernet så att vi kan hoppa över delaren och ansluta kabeln direkt till enheten som visas i figuren.

Nu fungerar den här inställningen om det finns en eller två apparater men om det finns flera apparater är det inte den bästa lösningen att köpa PoE Injector för varje enhet. För sådana specifika fall har vi PoE Hub som kan ersätta flera PoE-injektorer.

PoE Hub

PoE-hubfunktionen liknar PoE-injektorn förutom att det tar många Ethernet-anslutningar samtidigt som det ger många PoE Ethernet-utgångar. Navet används bäst om du har många PoE-enheter i ena änden och normal Ethernet-anslutning som tillhandahåller en server i den andra. Navets funktion kan lätt förstås från nedanstående blockschema.

Hittills antog vi att det finns lediga ledningar tillgängliga i Ethernet-kabeln som kan användas för PoE utan stora svårigheter.

Nu kan du fråga dig, hur är det med de fall där alla linjer i Ethernet-kablar används ? Tja, detta fall är inte sällsynt eftersom höghastighetsinternet och dataöverföringssystem använder alla datalinjer. Även i dessa fall är PoE fortfarande uppnåbart men det blir komplext jämfört med den tidigare konfigurationen.

När det gäller ett höghastighetsöverföringssystem skickas både data och kraft genom samma linjer men speciella enheter används för det. Denna specialenhet är PoE-switch som ökar kostnaden till skillnad från tidigare där vi helt enkelt kan ta bort oanvända linjer i båda ändar och använda den för vår bekvämlighet.

PoE-omkopplare

En PoE-switch är en nätverksswitch med förmågan att tillhandahålla ström via Ethernet från varje gränssnitt medan du fortfarande kan vidarebefordra ramar. Enkelt uttryckt fungerar det som en port för att ansluta flera PoE-enheter till en enda dator.

I blockdiagrammet kan du se hur flera PoE-enheter är anslutna till PoE-omkopplaren med Ethernet-kablar och datorn kommunicerar med dessa enheter via PoE-omkopplaren. En PoE-switch kräver en Uplink till ett befintligt nätverk för att ytterligare expandera och öka portarna.

PoE-standarder

PoE-enheter följer vissa standarder för datakommunikation och strömförsörjning. Så dessa standarder följs när du designar dessa enheter. Vanligtvis finns det fyra typer av standarder som följs när dessa enheter designas och de delas ut baserat på deras kapacitet för effekthantering.

IEEE-förlängning	Typ	Effektkapacitet
IEEE802.3af	Typ 1	15,4Watt
IEEE802.3at / PoE +	Typ 2	30,8Watt
IEEE802.3bt / UPoE	Typ 3	60Watt
IEEE802.3bt	Typ 4	90Watt

Du kan titta på den här tabellen och välja lämplig PoE-omkopplare, injektor eller router för dina PoE-enheter.

PoE-applikationer

• Smart belysningssystem: Belysningssystemet kan styras via en server eller fjärrdator som kommer att vara till nytta.
• Smarta hem: PoE gör design av smarta hem enkelt eftersom nätverksanslutning i smarta hem upprättas i varje hörn av bostadsutrymmet medan varje apparat delar data med varandra och detta kan uppnås lättare med PoE.
• Säkerhetssystem: Kontor och institut kan öka sin produktivitet genom att installera PoE-enheter för säkerhet.
• PoE används också för RFID och larmsystem.

Begränsningar av PoE

Även om allt ser grönt ut här, men så är inte fallet. Det finns många nackdelar med PoE och några av dem diskuteras nedan.

• Kostnad: Som vanligt handlar alla tekniska installationer om pengar. Även om vi installerar PoE kan vi spara pengar men det gäller bara om det finns mer än fyra till fem enheter i området. Det beror på att installation av PoE kostar tusentals men du får jobbet gjort med några hundra om det bara finns en eller två PoE-enheter. Så PoE-installation är inte lämplig för hem där PoE-enheter är begränsade till en eller två. I så fall får du jobbet gjort istället för att spendera en enorm summa på PoE-installationen genom att köpa en förlängningssladd eller en adapter.
• Komplexitet: Att installera PoE-installationen kommer att öka komplexiteten för alla som är onödiga att säga. Som att du måste förstå nya termer på PoE och besvär över att köpa matchningssystem när du vill installera en ny PoE-enhet till ditt hem eller kontor.