Power over ethernet


Power over Ethernet, PoE - technologia oparta na kilku standardach przesylu
energii elektrycznej za pomoca skretki do urzadzen peryferyjnych bedacych elementami
sieci Ethernet, takich jak: urzadzenia komunikacji VoIP, adaptery sieci bezprzewodowej,
punkty dostepu, kamery internetowe czy terminale POS.
Sposob dzialania tej technologii zostal opisany w kilku standardach poczynajac od
IEEE 802.3af z 2003 roku. Standardy te definiuja tryby zasilania,
ktore znane sa pod nazwami Alternative A, Alternative B i 4PPoE.
Pierwszy z nich uzywany jest najczesciej dla przypadku sieci lokalnych Ethernet
standardu 10BASE-T i 100BASE-TX opartych na okablowaniu kategorii 5 i tylko dwie pary,
z czterech par skretki, wykorzystywane sa jednoczesnie do transmisji danych i zasilania.
Pozostale dwie pary pozostaja wolne. Zastosowana tu technika podobna jest do zasilania
Phantom zwykle uzywanego do zasilania mikrofonow pojemnosciowych. Moc jest przekazywana
przez przewody danych z wykorzystaniem wspolnego napiecia dla kazdej pary, a poniewaz
Ethernet oparty na skretce uzywa roznicowego przesylania sygnalow w kazdej parze,
to metoda ta nie powoduje zaklocania transmisji danych. Ponadto napiecie mozna latwo
wydzielic poprzez wykorzystanie transformatora impulsowego uzywanego w urzadzeniach
standardu Ethernet.
Odwrotnie jest w przypadku Alternative B, gdzie do zasilania wykorzystywane sa dwie
pozostale pary, czyli piny 4 i 5 oraz 7 i 8, co ulatwia rozwiazywanie pojawiajacych
sie problemow. Natomiast w trybie 4PPoE wszystkie cztery pary skretki uzywane sa do
zasilania podlaczonego urzadzenia. W standardzie Gigabit Ethernet i szybszych wszystkie
cztery pary skretki wykorzystywane sa do transmisji danych, wiec oba tryby Alternative A
i Alternative B przekazuja energie przez pary skretki, ktorymi przesylane sa rowniez dane.
Pozwala to zastosowac wyzsza moc do zasilania takich urzadzen jak kamery PTZ,
wysokowydajne punkty dostepu sieci bezprzewodowych, czy nawet do ladowania baterii w
laptopach.
Dodatkowo, poza wyzej wymienionymi technikami przekazywania energii,
standard IEEE PoE zapewnia komunikacje miedzy urzadzeniem zasilajacym
(ang. Power Sourcing Equipment - PSE) a urzadzeniem zasilanym (Powered Device - PD).
Ta komunikacja pozwala wykryc zrodlu zasilania obecnosc zgodnego urzadzenia i umozliwia
urzadzeniu zasilanemu i zrodlu wynegocjowanie wymaganej lub dostepnej mocy.

Wyprowadzenia pinow



Przykladowe zastosowania PoE


Mozliwosc zasilania i przesylania danych jednym kablem jest nieodzowna w wielu
zastosowaniach, poniewaz upraszcza i obniza koszty funkcji zautomatyzowanych.
W rzeczywistosci technologia PoE jest szczegolnie przydatna w miejscach,
w ktorych nie ma dostepnego zrodla zasilania. Co wiecej, ze wzgledu na niskie
napiecia, instalacja kabla PoE nie wymaga elektryka. Moze to skutkowac znacznymi
oszczednosciami, jesli alternatywa byloby zainstalowanie dodatkowych gniazd
elektrycznych. Mozliwe jest rowniez wykorzystanie w technologii PoE istniejacych
przewodow sieciowych lub telefonicznych, ktore sa juz obecne w obiekcie.
Poniewaz napiecia sa niskie, system jest bezpieczniejszy. Oznacza to rowniez,
ze przewody i oslony uziemiajace nie sa potrzebne, co z kolei jeszcze bardziej
obniza koszty instalacji. Maksymalne napiecia pozostaja w bezpiecznych granicach,
a urzadzenie zasilajace (PSE) wysyla prad testowy o napieciu 10V przed dostarczeniem
pelnej mocy. Pelne napiecie jest podawane tylko wtedy, gdy na urzadzeniu
zasilanym (PD) wykryto rezystancje 25?. Zapobiega to uszkodzeniu podlaczonych urzadzen.
Gdy zaistnieje potrzeba dokonania zmian, stosunkowo latwo jest wymienic urzadzenia
podlaczone do sieci Ethernet i zamienic kable. Wystarczy, ze technik po prostu podlaczy
kable nowych urzadzen do przelacznikow sieciowych. W przeciwienstwie do
zautomatyzowanych sekcji maszyn zasilanych pradem zmiennym
(co w niektorych przypadkach moze wymagac odizolowania calych zautomatyzowanych
hal podczas wykonywania pracy), technologia PoE ma charakter plug-and-play.
Oznacza to, ze zmiany mozna wprowadzac, gdy siec nadal dziala. Latwo jest rowniez
wykorzystac dane dotyczace uzytkowania urzadzenia do sterowania zasilaniem okreslonych
urzadzen. Ta mozliwosc wlaczania i wylaczania zasilania doprowadzanego do
urzadzenia moze znacznie zmniejszyc zuzycie energii.
Przeanalizujmy jedno z przykladowych zastosowan technologii PoE: systemy
oswietleniowe PoE sa coraz powszechniej wykorzystywanym rozwiazaniem.
W ich sklad wchodza lampy LED z czujnikami i elementy sterownicze oswietlenia,
ktore laczy sie za pomoca kabli Ethernet i przelacznikow. Jednym z ich zastosowan
jest imitowanie cykli swiatla dziennego w halach magazynowych w celu poprawy zdrowia,
dobrego samopoczucia i produktywnosci pracownikow. Integracja czujnikow ruchu i
algorytmow predykcyjnych dzialajacych w kontrolerach PoE pozwala na najbardziej
efektywne wykorzystanie swiatla w celu oszczedzania energii i obnizenia kosztow
operacyjnych.
Innym stosunkowo nowym zastosowaniem technologii PoE sa silniki.
Integracja silnikow w ramach technologii PoE moze zmniejszyc ilosc
kabli potrzebnych w dyskretnej automatyzacji, poniewaz eliminuje ona koniecznosc
stosowania dedykowanych kabli sprzezenia zwrotnego miedzy silnikiem a zewnetrznym
kontrolerem ruchu. W jednostkach ze sterowaniem zintegrowanym w obudowie silnika,
silnik moze po prostu odbierac polecenia sterujace wraz z zasilaniem przez pojedynczy
kabel Ethernet. Zmniejsza to calkowita powierzchnie zajmowana przez instalacje,
jednoczesnie upraszczajac proces instalacji.
Takie zintegrowane silniki przystosowane do technologii PoE moga odbierac programy
sterowania ruchem lub polecenia w czasie rzeczywistym przez ethernetowe polaczenie
danych.

Urzadzenia wykorzystywane do budowy sieci PoE obejmuja


Przelaczniki PoE

, ktore sa przelacznikami sieciowymi z zasilaniem PoE na portach. Sa to podstawowe elementy skladowe rozszerzonych sieci PoE - zwykle dzialajace jako urzadzenia zasilajace (PSE) w wiekszosci sieci.

Iniektory PoE

dodaja zasilanie do niezasilanego kabla Ethernet. Mozna je zintegrowac z instalacja, aby dodac zasilanie do sieci innych niz PoE. Przyjrzyjmy sie na przyklad instalacji, w ktorej urzadzenie laczy sie z siecia przez przelacznik sieciowy inny niz PoE. Jesli celem jest zasilanie tego urzadzenia przez kabel Ethernet, instalator podlaczy kabel miedzy przelacznikiem sieciowym i iniektorem PoE, a nastepnie poprowadzi drugi kabel od iniektora do urzadzenia. Iniektor wymaga wlasnego zasilania.
Rozgalezniki PoE oddzielaja zasilanie i dane z kabla PoE, umozliwiajac zasilanie urzadzenia niezgodnego z technologia PoE przy uzyciu oddzielnego wejscia. Rozgaleznik mozna traktowac jak odwrocony iniektor.

Koncentratory PoE

sa zasadniczo stosem iniektorow. Po jednej stronie podlacza sie wiele niezasilanych kabli, natomiast kable podlaczone po drugiej stronie maja juz zasilanie.

Przedluzacze PoE

umozliwiaja sieciom Ethernet dzialanie poza ich normalnym zasiegiem 100m.