Живлення через Ethernet (PoE) Живлення від мережі Дві птиці одним каменем; Кабель; LANline
28 січня 2020 р., 6:00 ранку | Зоран Борчич
PoE продовжує прогресувати. Згідно з дослідженнями, за останні п’ять років кількість портів із підтримкою PoE зросла втричі. Мережеві кабелі, які можуть передавати все більше і більше енергії, сприяють цій тенденції.
Аналітики прогнозують високий ріст PoE. Згідно з недавньою доповіддю Grand View Research, ринок глобальних чіпсетів PoE до 2025 року зросте до 1,22 мільярда доларів, що відповідає середньому темпу зростання 12,6 відсотка за прогнозований період. Dell? Oro підтверджує тенденцію. Фірма-аналітик очікує впровадження понад 750 мільйонів портів комутаторів PSE з підтримкою PoE до 2020 року.
Спочатку розроблений для живлення традиційних телефонів, PoE також набуває все більшого значення в інших областях. Інтернет речей (IoT), розумні кабелі для офісів та житлових будинків та багато сумісних з мережею кінцевих пристроїв в офісах, складах та виробничих приміщеннях вимагають як даних, так і енергії. Вони можуть отримувати енергію через інтерфейси Ethernet незалежно від електромережі. Компанії отримують багато переваг. Оскільки PoE передає живлення та дані по одному кабелю, ви економите витрати на придбання та експлуатацію додаткових кабелів.
Джерелом живлення служать форсунки або перемикачі та концентратори PoE. Більшість пристроїв на ринку зараз мають комутатори Ethernet. Це дає можливість встановлювати пристрої незалежно від електромережі. Такий спосіб особливо вигідний у місцях встановлення, де електролінії важко або неможливо прокласти. Завдяки PoE окремі підключення живлення більше не потрібні, а зусилля щодо встановлення мережевих пристроїв зменшуються. Компанії часто використовують цю технологію для постачання віддалених пристроїв, таких як веб-камери, камери спостереження або точки доступу WLAN, які часто доводиться встановлювати в недоступних місцях. Ще однією перевагою PoE є підвищена надійність підключених пристроїв за допомогою центрального джерела безперебійного живлення (ДБЖ). Постійна робота можлива у випадку відключення електромережі. PoE працює з постійним струмом. Перетворювачі змінного/постійного струму не потрібні, що також призводить до економії енергії та витрат.
Структура варіантів PoE.
Стандарти PoE: Усі хороші речі складаються утрьох
Доступні два варіанти передачі енергії між постачальником енергії (обладнання для енергопостачання, PSE) та споживачем енергії (пристрій з живленням, PD). Метод запасних пар використовує лише вільні пари проводів 4/5 та 7/8 для живлення між PSE та PD. При фантомному живленні напруга подається через усі пари проводів, які також використовуються для передачі даних. Це означає, що напруга модулюється на лінії передачі даних. За допомогою топології PoE користувачі можуть вибирати між мережами середнього та кінцевого діапазонів.
PoE визначається декількома стандартами і забезпечує різну максимальну продуктивність залежно від стандарту. У майбутньому термін віддалене живлення буде проходити разом з PoE. Група стандартизації PoE нещодавно представила цей новий термін. У таблиці нижче наведено огляд. Електрики та планувальники знайдуть у ньому всі деталі для успішної установки PoE.
Дотримуючись стандартів IEEE 802.3af з 2003 року та IEEE 802.3at з 2009 року, IEEE прийняв стандарт IEEE 802.3bt у третьому кварталі 2018 року. Останній стандарт, також відомий як 4-парний PoE, використовує всі жили мережевого кабелю для передачі енергії. Максимально досяжна потужність - від 72 до 90 Вт. Завдяки високій потужності, яку можна передавати, навіть більші кінцеві пристрої, такі як IP-телевізори у форматі Full HD або тонкі клієнти, можуть отримувати живлення через кабель передачі даних. Виробники кабелів також постійно працюють над подальшим розвитком характеристик PoE мережевих кабелів передачі даних, оскільки обмежена вихідна потужність, яку приносить із собою процес PoE, все ще є найбільшим недоліком.
Діапазон PoE обумовлений опором контуру постійного струму (DC-LR).
Вплив PoE на кабель
Як випливає з назви, кабелі передачі даних призначені в основному для передачі цифрових сигналів і не призначені для передачі потужності. Подача електроенергії означає додаткове напруження для кабелю, що зазвичай призводить до підвищення температури в пучку кабелів. Загалом, чим більше електроенергії передає кабель передачі даних, тим більше тепла він створює в кабелі.
PoE генерує тепло через провідний опір кабелю. Крім того, розмір пучка та середовище монтажу мають прямий вплив на нагрівання кабелю і можуть призвести до значного підвищення температури. Серед іншого вирішальним є тип використовуваних кабельних каналів: кабельний канал сітки, кабельна система з перфорованими отворами або повністю закритий канал з пластику. Кабелі у відкритій сітці відчувають більше охолоджуючого ефекту від повітря, ніж кабелі в закритому каналі. Там потепління вище. Стандарт EN-50174-2 згідно з пунктом 4.5.4.2 стверджує, що ступінь наповнення не повинна перевищувати 40 відсотків. Оскільки зі збільшенням кількості кабелів у закритому кабелепроводі температура зростає. Якщо кабельні канали розташовані над нагрівачем, випромінювальне тепло також впливає на продуктивність. Отже, планування та виконання установки мають прямий вплив на PoE здатність кабелю.
Більш висока температура кабелю збільшує опір і втрати при передачі. Результатом є зменшення довжини лінії зв'язку кабелю. Через додаткове затухання сигнали можуть більше не надходити до приймача належним чином або зовсім не потрапляти, і потік даних буде перерваний. На додаток до ефекту нагрівання та охолодження, специфічні для кабелю властивості, такі як симетрія та структура кабелю, впливають на характеристики PoE кабелю. Вплив PoE на системи з'єднань може навіть призвести до серйозних пошкоджень систем з'єднань у разі великих перевантажень. При відключенні під навантаженням виникає відривна іскра, яка може зруйнувати контакти. Важкість пошкодження компонентів залежить від конструкції контакту та рівня продуктивності при відключенні.
Підвищення ефективності PoE
Максимальна робоча температура кабелю не повинна перевищувати 60 ° C, щоб кабелі залишалися функціонуючими PoE та досягали максимальної ефективності передачі. Якщо температура перевищує цю межу, властивості передачі коливаються, і кабелі більше не досягають очікуваних характеристик. Причина криється в розм'якшенні ізоляційного матеріалу та пов'язаній з цим втраті симетрії. Межа нагрівання 60 ° C складається з компонентів 50 ° C максимальної температури навколишнього середовища, втрат потужності та тепловіддачі. Це призводить до розрахунку: макс. Температура навколишнього середовища + втрати потужності - тепловіддача - 50 ° C