Що таке Poe і як працює влада над Ethernet

Сьогодні з’єднання з Інтернетом стало необхідним, оскільки майже кожному електронному пристрою для належної роботи потрібне активне з’єднання з Інтернетом. Хоча більшість пристроїв мають можливості підключення Wi-Fi, але багато пристроїв та мережевих маршрутизаторів все ще використовували порти та кабелі Ethernet для підключення до дротової лінії Інтернету. Раніше ми дізналися про те, як можна передавати дані по лініях електропередач у статті «Зв'язок електромереж», сьогодні ми дізнаємося, як можна передавати потужність по лініях даних, які є PoE (Power over Ethernet).

Що таке PoE (Power over Ethernet)?

Як випливає з назви, забезпечення електроенергією через кабелі Ethernet називається PoE.

Ми всі знаємо, що кабелі Ethernet використовуються для передачі даних та підключення до мережі, але чи знаєте ви, що більшу частину часу ми використовуємо не всі з'єднувальні лінії, що є в кабелі Ethernet. Наприклад, розглянемо кабель Ethernet, показаний на малюнку нижче, він має 8 ліній, але серед них для обміну даними зазвичай використовуються лише чотири лінії (помаранчевий, оранжево-білий, зелений та зелено-білий), а решта чотири лінії залишаються простою. Отже, обмін даними можливий навіть після того, як ми зачищаємо ці непрацюючі лінії з обох кінців, саме тому в кабелі низького класу Ethernet є лише чотири рядки замість восьми рядків. Отже, холості чотири лінії можна використовувати для передачі потужності. Ця проста настройка використання холостих ліній для подачі живлення до навантаження називається Power over Ethernet.

А тепер давайте розглянемо просту схему для кращого розуміння PoE. У цій схемі чотири дроти від'єднуються (синій, синьо-білий, коричневий і коричнево-білий, а саме) від гнізда на кожному кінці кабелю. Як вже було сказано раніше, ця пара коричневого та зеленого дроту не використовується в низькошвидкісних програмах Ethernet, тому позбавлення їх роз'єму не призведе до будь-яких перерв у зв'язку. Отже, один кінець повинен бути підключений до джерела живлення, а інший - до навантаження, тому для прикладу ми використовуємо акумулятор як джерело живлення, а камеру як навантаження. Якщо джерело та навантаження в замкнутому циклі, схема нижче виконана, і камера покаже відповідь. Оскільки, використовуючи цю просту настройку, ми подавали живлення до простого приладу за допомогою кабелю Ethernet, ми можемо сказати, що PoE досягнуто.

Як працює функція Power over Ethernet і чому вона використовується

Основною причиною використання PoE в порівнянні зі звичайною системою електропостачання є зменшення витрат на забезпечення джерелом живлення кожному периферійному пристрою, що підключається до мережі. Наприклад, якщо у вас 10 шпигунських камер, розподілених по всій будівлі, то в цьому випадку йому потрібно 10 блоків живлення, щоб забезпечити їх живленням, і це не головна проблема. Основною проблемою є проводка 220 ліній електропередач біля кожної периферії, що не є практичним, тому використання PoE є найкращим варіантом для підключення всієї периферії до центральної системи.

Зараз смуговий кабель Ethernet для підключення кожного периферійного пристрою до центральної системи сам по собі є нудним завданням, тому для цього використовуються інжектор PoE та розгалужувач PoE.

Як показано на малюнку, за допомогою PoE Injector та PoE Splitter ми можемо пропустити всі клопоти щодо ідентифікації кольорів, зачистки дроту, пайки та обробки вільних кінців. А тепер давайте розглянемо функції цих пристроїв і те, як їх можна використовувати.

Інжектор PoE

Цей пристрій має два вхідні порти та один вихідний порт. Перший вхід призначений для підключення звичайного кабелю Ethernet, а інший вхід - для підключення джерела живлення постійного струму, тоді як вихід використовується для підключення кабелю PoE Ethernet.

На вході ми маємо: звичайне підключення Ethernet + джерело живлення постійного струму

На виході ми маємо: PoE Ethernet (який можна використовувати для підключення пристроїв PoE)

Отже, функція інжектора PoE забезпечує PoE Ethernet, приймаючи нормальне підключення Ethernet та джерело живлення постійного струму.

PoE сплітер

Цей пристрій має один вхідний порт і два вихідні порти. Вхід призначений для підключення кабелю PoE Ethernet, тоді як вихідні порти забезпечують нормальне живлення Ethernet та постійного струму.

На вході ми маємо: PoE Ethernet

На виході ми маємо: звичайне підключення Ethernet + джерело постійного струму

Отже, функція розгалужувача PoE є абсолютно протилежною PoE Injector, яка полягає в розділенні підключення PoE Ethernet на звичайний Ethernet та корисне джерело живлення постійного струму.

Подовжувач PoE

Подовжувач PoE використовується, коли мережа охоплює великі відстані, такі як торгові центри, готелі, ресторани, адміністративні будівлі, підприємства, академічні містечка та спортивні майданчики. У цих місцях не можна використовувати звичайні 100-метрові підключення Ethernet, і саме тоді приходить в дію PoE Extender. Цей пристрій можна використовувати для розширення мережевих пристроїв Ethernet за межі базової межі відстані 100 м, що робить його життєздатним варіантом для багатьох випадків.

Сьогодні периферійні пристрої підтримують PoE Ethernet, тому ми можемо пропустити сплітер і безпосередньо підключити кабель до пристрою, як показано на малюнку.

Тепер це налаштування буде працювати, якщо є один або два прилади, але якщо приладів декілька, тоді придбання PoE Injector для кожного пристрою - не найкраще рішення. Для таких конкретних випадків ми маємо PoE Hub, який може замінити декілька інжекторів PoE.

PoE Hub

Функціонування концентратора PoE подібне до інжектора PoE, за винятком того, що він приймає багато з'єднань Ethernet, забезпечуючи при цьому багато виходів PoE Ethernet. Хаб найкраще використовувати, якщо на одному кінці багато пристроїв PoE, а з іншого - звичайне підключення Ethernet. Робота маточини легко зрозуміти з наведеної нижче блок-схеми.

До цього часу ми припускали, що в кабелі Ethernet є вільні лінії, які можна використовувати для PoE без особливих труднощів.

Тепер ви можете запитати, а як щодо випадків, коли використовуються всі лінії кабелів Ethernet ? Ну, цей випадок не рідкість, оскільки швидкісний Інтернет та системи передачі даних використовують усі лінії передачі даних. Навіть у цих випадках PoE все ще можна досягти, але він стає складним у порівнянні з попередньою конфігурацією.

У випадку високошвидкісної системи передачі дані та потужність передаються по одних і тих же лініях, але для цього використовуються спеціальні пристрої. Цей спеціальний блок - це PoE-перемикач, який збільшує вартість, на відміну від раніше, коли ми можемо просто зняти невикористані лінії з обох кінців і використовувати його для своєї зручності.

Перемикач PoE

Комутатор PoE - це мережевий комутатор з можливістю забезпечувати живлення через Ethernet від кожного інтерфейсу, зберігаючи при цьому можливість переадресації кадрів. Простіше кажучи, він працює як порт для підключення декількох пристроїв PoE до одного ПК.

На блок-схемі ви можете побачити, як кілька пристроїв PoE підключено до комутатора PoE за допомогою кабелів Ethernet, а ПК взаємодіє з цими пристроями через комутатор PoE. Для комутатора PoE потрібен один висхідний канал до існуючої мережі для подальшого розширення та збільшення портів.

Стандарти PoE

Пристрої PoE відповідають певним стандартам щодо передачі даних та передачі живлення. Отже, цих стандартів дотримуються під час проектування цих пристроїв. Зазвичай існує чотири типи стандартів, яких дотримуються під час проектування цих пристроїв, і вони поділяються залежно від їх потужності.

Розширення IEEE	Тип	Потужність
IEEE802.3af	Тип 1	15,4 Вт
IEEE802.3at / PoE +	Тип 2	30,8 Вт
IEEE802.3bt / UPoE	Тип 3	60 Вт
IEEE802.3bt	Тип 4	90 Вт

Ви можете переглянути цю таблицю та вибрати відповідний PoE-комутатор, інжектор або маршрутизатор для своїх PoE-пристроїв.

Програми PoE

• Розумна система освітлення: Системою освітлення можна керувати через сервер або віддалений ПК, що стане в нагоді.
• Розумний дім: PoE полегшує дизайн розумного будинку, оскільки в розумній домашній мережі зв’язок встановлюється в кожному куточку житлової площі, тоді як кожен прилад обмінюється даними між собою, і цього можна досягти легше за допомогою PoE.
• Система безпеки: Office та інститути можуть підвищити свою продуктивність, встановивши пристрої PoE для забезпечення безпеки.
• PoE також використовується для систем RFID та сигналізації.

Обмеження PoE

Хоча тут все виглядає зеленим, але це не так. У PoE є багато недоліків, і пара з них обговорюється нижче.

• Вартість: Як зазвичай, будь-яка технологічна установка зводиться до грошей. Хоча встановивши PoE, ми можемо заощадити гроші, але це застосовується лише в тому випадку, якщо в районі більше чотирьох-п’яти пристроїв. Це пов’язано з тим, що встановлення PoE коштуватиме вам тисячі, але ви виконаєте роботу за кілька сотень, якщо є лише один або два пристрої PoE. Тому установка PoE не підходить для будинків, де пристрої PoE обмежені одним або двома. У цьому випадку придбання подовжувача або адаптера виконає роботу, замість того, щоб витратити величезну суму на налаштування PoE.
• Складність: встановлення установки PoE додасть складності будь-кому, що й казати. Як і вам доведеться розуміти нові умови PoE та клопотати з придбанням відповідних систем, коли ви хочете встановити новий PoE пристрій додому чи в офісі.