Power over Ethernet (PoE) Napájanie zo siete Dva vtáky jedným kameňom; Kabeláž; LANline
28. januára 2020, 6:00 | Zoran Borcic
PoE pokračuje vpred. Podľa štúdií sa počet portov s podporou PoE za posledných päť rokov strojnásobil. Trend uprednostňujú sieťové káble, ktoré môžu prenášať čoraz viac energie.
Analytici predpovedajú vysoký rast PoE. Podľa nedávnej správy spoločnosti Grand View Research trh s globálnymi čipovými súpravami PoE do roku 2025 vzrastie na 1,22 miliárd dolárov, čo zodpovedá priemernému tempu rastu 12,6 percenta v prognózovanom období. Spoločnosť Dell? Oro potvrdzuje tento trend. Analytická spoločnosť očakáva do roku 2020 implementáciu viac ako 750 miliónov portov prepínača PSE s podporou PoE.
PoE, ktorý bol pôvodne vyvinutý na napájanie tradičných telefónov, je čoraz dôležitejší aj v iných oblastiach. Internet vecí (IoT), kabeláž inteligentných kancelárií a obytných budov a veľa sieťovo kompatibilných koncových zariadení v kanceláriách, skladoch a výrobných zariadeniach vyžaduje dáta aj napájanie. Môžu byť napájané prostredníctvom ethernetových rozhraní nezávisle od elektrickej siete. Spoločnosti ťažia z mnohých výhod. Pretože PoE prenáša energiu a dáta pomocou jediného kábla, šetríte náklady na nákup a prevádzku ďalšej kabeláže.
Ako zdroj energie slúžia PoE injektory alebo prepínače a rozbočovače. Väčšina zariadení na trhu má teraz prepínače Ethernet. To umožňuje inštalovať zariadenia nezávisle od elektrickej siete. Takýto spôsob je obzvlášť výhodný v miestach inštalácie, kde je ťažké alebo nemožné položiť elektrické vedenie. Vďaka PoE už nie sú potrebné samostatné napájacie pripojenia a redukuje sa úsilie spojené s inštaláciou sieťových zariadení. Spoločnosti často používajú túto technológiu na dodávanie vzdialených zariadení, ako sú webové kamery, sledovacie kamery alebo prístupové body WLAN, ktoré sa často musia inštalovať na neprístupných miestach. Ďalšou výhodou PoE je zvýšená spoľahlivosť pripojených zariadení cez centrálny a neprerušiteľný zdroj napájania (UPS). V prípade výpadku prúdu je možná nepretržitá prevádzka. PoE pracuje s jednosmerným prúdom. Adaptéry AC/DC nie sú potrebné, čo tiež vedie k úsporám energie a nákladov.
Štruktúra variantov PoE.
Normy PoE: Všetky dobré veci prichádzajú v troch
Na prenos energie medzi dodávateľom energie (Power Supply Equipment, PSE) a spotrebiteľom energie (Powered Device, PD) sú k dispozícii dva varianty. Metóda rezervného páru používa na napájanie medzi PSE a PD iba voľné páry vodičov 4/5 a 7/8. Pri fantómovom napájaní je napätie dodávané cez všetky páry drôtov, ktoré sa tiež používajú na prenos dát. To znamená, že napätie je modulované na dátovú linku. Vďaka topológii PoE si môžu používatelia vybrať medzi sieťami so stredným a konečným rozpätím.
PoE je definovaný v niekoľkých štandardoch a umožňuje rozdielny maximálny výkon v závislosti od normy. V budúcnosti sa bude po boku PoE rozširovať pojem diaľkové napájanie. Skupina pre štandardizáciu PoE nedávno predstavila tento nový termín. Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad. Elektrikári a plánovači v ňom nájdu všetky podrobnosti úspešnej inštalácie PoE.
V nadväznosti na štandardy IEEE 802.3af z roku 2003 a IEEE 802.3at z roku 2009 prijalo IEEE v treťom štvrťroku 2018 štandard IEEE 802.3bt. Najnovší štandard, tiež známy ako 4-párový PoE, využíva na prenos energie všetky jadrá sieťového kábla. Maximálny dosiahnuteľný výkon je medzi 72 a 90 wattmi. Vďaka vysokému prenosnému výkonu môžu byť pomocou dátového kábla napájané aj väčšie koncové zariadenia, ako napríklad IP televízory vo Full HD alebo tenkí klienti. Výrobcovia káblov tiež neustále pracujú na ďalšom vývoji výkonu PoE sieťových dátových káblov, pretože obmedzený výkon, ktorý so sebou proces PoE prináša, je stále najväčšou nevýhodou.
Rozsah PoE je spôsobený odporom DC slučky (DC-LR).
Vplyv PoE na kabeláž
Ako naznačuje názov, dátové káble sú primárne určené na prenos digitálnych signálov a nie sú určené na prenos energie. Dodávka elektriny znamená ďalšie napätie pre kábel, ktoré zvyčajne vedie k zvýšeniu teploty v káblovom zväzku. Všeobecne platí, že čím viac elektriny prenáša dátový kábel, tým viac tepla v ňom vytvorí.
PoE generuje teplo prostredníctvom vodivého odporu kábla. Okrem toho má veľkosť zväzku a prostredie inštalácie priamy vplyv na ohrev kábla a môže viesť k výraznému zvýšeniu teploty. Okrem iného je rozhodujúci typ použitého káblového kanála: mriežkový káblový kanál, káblový systém s perforovanými otvormi alebo úplne uzavretý kanál z plastu. Káble v otvorenej mriežke majú väčší chladiaci účinok zo vzduchu ako káble v uzavretom potrubí. Oteplenie je tam vyššie. Norma EN-50174-2 uvádza v bode 4.5.4.2, že stupeň naplnenia by nemal prekročiť 40 percent. Pretože s rastúcim počtom káblov v uzavretom káblovom kanáli sa zvyšuje teplota. Ak sú káblové kanály umiestnené nad ohrievačom, ovplyvňuje vyžarované teplo aj výkon. Plánovanie a realizácia inštalácie majú preto priamy vplyv na schopnosť kábla PoE.
Vyššie teploty káblov zvyšujú odpor a straty prenosu. Výsledkom je zníženie dĺžky spojenia kábla. Kvôli ďalšiemu útlmu sa signály už nemusia dostať k prijímaču správne alebo vôbec, a dátový tok sa preruší. Okrem efektu vykurovania a chladenia ovplyvňujú vlastnosti PoE kábla špecifické vlastnosti kábla, ako je symetria a štruktúra kábla. Vplyv PoE na systémy konektorov môže dokonca viesť k vážnemu poškodeniu systémov konektorov v prípade veľkého preťaženia. Pri odpájaní pod záťažou sa objaví odtrhovacia iskra, ktorá môže kontakty zničiť. Závažnosť poškodenia komponentov závisí od konštrukcie kontaktov a úrovne výkonu pri odpojení.
Zvýšte účinnosť PoE
Maximálna prevádzková teplota kábla nesmie prekročiť 60 ° C, aby káble zostali funkčné PoE a bola dosiahnutá maximálna účinnosť prenosu. Ak teplota prekročí tento limit, vlastnosti prenosu kolíšu a káble už nedosahujú očakávaný výkon. Dôvod spočíva v mäknutí izolačného materiálu a s tým spojenou stratou symetrie. Limit ohrevu 60 ° C tvoria komponenty s maximálnou teplotou okolia 50 ° C, stratou energie a odvodom tepla. To vedie k výpočtu: 50 ° C max. Teplota okolia + strata výkonu - odvod tepla