Napájanie zo siete Napájanie pomocou napájania cez Ethernet; Správa IT; LANline

15. októbra 2020, 5:00 | Norbert Möller/dňa

napájania

Z dôvodu zníženia zdrojov a nákladov je pre určité oblasti použitia ideálne praktické napájanie cez Power over Ethernet. Je však dôležité vziať do úvahy niekoľko základných technických požiadaviek a zvoliť správnu kvalitu kábla.

V podnikovej sieti nie každé zariadenie kompatibilné so sieťou vyžaduje napätie 230 voltov. Pomocou technológie Power over Ethernet (PoE) môžu byť kompatibilné zariadenia, ako sú telefóny VoIP alebo aktívne sieťové komponenty, napájané priamo zo sieťového kábla. To znamená, že nie je potrebné, aby špeciálne vedenie vedelo do najodľahlejších kútov priestorov, len aby napríklad poskytla energiu pre kamerové systémy.

Štruktúra a funkčnosť

Pri napájaní cez sieť Ethernet sa prenos energie uskutočňuje rovnakým káblom ako sieťové údaje. Napájanie sa deje buď cez PoE switch (endspan) alebo cez vložený PoE injektor (midspan). Energiu je možné napájať pomocou tzv. Fantómového napájania, pri ktorom energiu prenášajú dvojice vodičov prenášajúcich údaje sieťového kábla. Prúd, ktorý sa má prenášať, je navrstvený na sieťové údaje. Ďalším variantom je metóda náhradných párov, ktorá využíva dva nepoužité páry vodičov (4/5 a 7/8) na prenos energie s 10Base-T a 100Base-T.

Štandardy PoE

Od roku 2019 existujú tri verzie špecifikácie PoE: Štandard „IEEE 802.3af“ (PoE) používa iba prenosové štandardy 10Base-T a 100Base-TX. Norma teoreticky poskytuje maximálny napájací výkon až 15,4 W na port prepínača s napätím najmenej od 44 do maximálne 57 voltov a prúdom 350 miliampérov. Ak sa použije káblová trasa dlhá 100 metrov, v praxi stále existuje maximálna odsávacia kapacita okolo 12,95 wattov. Keď je napájanie dodávané fantómovým napájaním, je napájanie a dáta prenášané cez páry vodičov 1/2 a 3/6. Ak sa naopak použije metóda náhradných párov, dátový prenos sa uskutočňuje cez vodiče 1/2 a 3/6, zatiaľ čo prúd preteká cez nepoužité vodiče 4/5 a 7/8. Pre napájanie cez Ethernet podľa IEEE 802.3af musí byť minimálne jeden kábel typu Cat. 3 byť v prevádzke.

Za účelom zvýšenia počtu zariadení napájaných PoE a aby bolo možné splniť výkonové požiadavky týchto zariadení, ako je napríklad vyhrievanie kamery alebo dosah prístupových bodov, následný IEEE 802.3at (PoE +) zvýšil maximálny zdroj napájania na 25,5 Watty na port prepínača. Po odpočítaní strát, ktoré sa vyskytnú pri praktickom použití, stále existuje maximálna kapacita výberu okolo 21,9 wattu. Okrem toho je minimálne napätie v porovnaní s predchodcom teraz 50 voltov a prúd 600 miliampérov. PoE v súlade so štandardom IEEE 802.3at je vhodný aj pre 1000Base-T, aj keď treba poznamenať, že metódu rezervného páru nie je možné použiť v prípade Gigabit Ethernet, pretože dáta sa prenášajú na všetkých dostupných pároch drôtov. Na prevádzku PoE + je potrebný štandardný kábel kategórie 5.

Pri súčasnej iterácii štandardu PoE IEEE 802.3bt (4PPoE/PoE ++) dosiahol výstup ďalšie výrazné zvýšenie až na 100 wattov. Je rozdelený do štyroch typov.

Keď sa v predchádzajúcich verziách na napájanie použili iba dva páry vodičov, všetky štyri páry vodičov sa teraz okrem typu 1 používajú aj so 4PPoE. Podľa toho sa na energetické napájanie používa iba metóda fantómového napájania.

PoE v praxi

Tabuľka 1. Rozdelenie štandardu PoE na štyri typy.

Výhody PoE

V mnohých prípadoch je možné samostatné napájanie uložiť pomocou funkcie Power over Ethernet. Nie je potrebné položiť vyhradený napájací kábel k sledovacej kamere nainštalovanej v najvzdialenejšom rohu priestorov spoločnosti. Centralizovaný zdroj napájania cez sieť navyše eliminuje potrebu mnohých externých zdrojov napájania, napríklad v IP telefónoch.
Nasledujúci príklad ukazuje, že PoE môže tiež ušetriť náklady: Inštalácia piatich IP kamier už vedie k úspore 500 eur. Aj keď sú IP kamery s PoE asi dvakrát drahšie ako bežná verzia, nie sú potrebné žiadne náklady na napájanie. Potrebný pracovný čas sa navyše skracuje asi o 50 percent, čo sa nakoniec prejaví v potenciálnej úspore 500 eur v prospech riešenia PoE.

Problém otepľovania

Pretože sieťové káble sa zvyčajne neukladajú jednotlivo, ale vo zväzkoch, zvýšenie teploty káblov pri použití PoE je faktor, ktorý by sa nemal podceňovať. Platí nasledujúci princíp: čím vyšší je prenos energie, tým vyšší je nárast teploty. Okrem toho majú vyhrievané káble vyšší útlm, čo má negatívny vplyv na prenos signálu. Prierez káblového vodiča je veľmi dôležitý, pretože okrem iného ovplyvňuje aj jednosmerný odpor. So zvyšujúcim sa elektrickým výkonom v závislosti na prúde tento odpor vedenia zaisťuje stratu energie - prevedenú na teplo.

ISO/IEC 11801

ISO/IEC 11801 definuje maximálny odpor jednosmernej slučky (= dvojnásobný odpor vedenia) 21 ohmov pre časť kabeláže (trvalý odkaz). Z tohto dôvodu sú pri plánovaní kabeláže budovy potrebné špecifikácie týkajúce sa vhodného priemeru vodiča. Kábel uložený vo zväzku s prierezom vodiča 0,4 milimetra (AWG 26) sa ohrieva podstatne viac ako kábel s vodičom 0,63 milimetra (AWG 22).

Tabuľka 2: Prehľad úspor nákladov.

Okrem prierezu vodiča by sa tiež nemala zanedbávať štruktúra kábla. Jednoduchý netienený kábel s krútenými pármi (UTP) bez dodatočného tienenia sa zahrieva podstatne viac ako tienený kábel s krútenými pármi (STP). Kov v štíte odvádza odpadové teplo efektívnejšie ako kábel UTP, čo v konečnom dôsledku vedie k zníženiu teploty v kábli. Spôsob kladenia kábla ovplyvňuje aj tepelné zaťaženie. Ako výhodné sa ukázali otvorené alebo pootvorené káblové kanály. Uzavreté kanály a potrubia sú však menej vhodné. Okrem samotných káblov by sa nemali zanedbávať ani tepelné straty, ktoré sa vyskytujú v zdrojoch napätia. Odpadové teplo sa zvyšuje pri napájaní viacerých zariadení, napríklad pri použití rozbočovača midspan v dátovej skrini.

Záver