Wat is poe en hoe werkt stroom via ethernet?

Internetverbinding is tegenwoordig noodzakelijk geworden omdat bijna elk elektronisch apparaat een actieve internetverbinding nodig heeft om goed te kunnen werken. Hoewel de meeste apparaten Wi-Fi-connectiviteitsopties hebben, gebruiken veel apparaten en netwerkrouters nog steeds Ethernet-poorten en kabels om verbinding te maken met de bekabelde internetlijn. We hebben eerder geleerd hoe gegevens kunnen worden overgedragen via hoogspanningslijnen in het artikel Power Line Communication, vandaag zullen we leren hoe stroom kan worden overgedragen via datalijnen die PoE (Power over Ethernet) zijn.

Wat is PoE (Power over Ethernet)?

Zoals de naam al doet vermoeden, wordt het leveren van stroom via Ethernet-kabels PoE genoemd.

We weten allemaal dat Ethernet-kabels worden gebruikt voor gegevensoverdracht en netwerkconnectiviteit, maar weet u dat we meestal niet alle verbindingslijnen gebruiken die aanwezig zijn in de Ethernet-kabel. Beschouw bijvoorbeeld de Ethernet-kabel die wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding, deze heeft 8 lijnen, maar daarvan worden gewoonlijk slechts vier lijnen gebruikt voor gegevensuitwisseling (oranje, oranje-wit, groen en groen-wit), terwijl de resterende vier lijnen inactief blijven. De gegevensuitwisseling is dus mogelijk, zelfs nadat we deze inactieve lijnen aan beide uiteinden hebben verwijderd, daarom zijn er in low-end Ethernet-kabels slechts vier lijnen in plaats van acht lijnen. Dus de inactieve vier lijnen kunnen worden gebruikt voor krachtoverdracht. Deze eenvoudige opzet om niet-actieve lijnen te gebruiken om de belasting van stroom te voorzien, wordt Power over Ethernet genoemd.

Laten we nu eens kijken naar het eenvoudige circuit om de PoE beter te begrijpen. In dit circuit worden vier draden verwijderd (namelijk blauw, blauw-wit, bruin en bruin-wit) van de aansluiting aan elk uiteinde van de kabel. Zoals eerder gezegd, wordt dit paar bruine en groene draden niet gebruikt in Ethernet-toepassingen met lage snelheid, dus het strippen van de stekker zal geen enkele onderbreking van de communicatie veroorzaken. Dus het ene uiteinde moet worden aangesloten op de voeding en het andere op de belasting, dus om een ​​voorbeeld te geven gebruiken we een batterij als stroombron en een camera als belasting. Met source & load in de gesloten lus, is het onderstaande circuit voltooid en zal de camera respons tonen. Sinds we deze eenvoudige installatie hebben gebruikt, hebben we de stroom geleverd aan een eenvoudig apparaat via een Ethernet-kabel, kunnen we zeggen dat PoE wordt bereikt.

Hoe Power over Ethernet werkt en waarom het wordt gebruikt

De belangrijkste reden om PoE te gebruiken in plaats van het conventionele voedingssysteem, is om de kosten te verlagen voor het leveren van stroom aan elk randapparaat dat op het netwerk is aangesloten. Als je bijvoorbeeld 10 spionagecamera's hebt verspreid over het hele gebouw, dan heb je 10 voedingseenheden nodig om ze van stroom te voorzien en dat is niet het grootste probleem. Het grootste probleem is de bedrading van 220 stroomkabels nabij elk randapparaat, wat niet praktisch is, dus het gebruik van PoE is de beste optie om alle randapparatuur op het centrale systeem aan te sluiten.

Nu is het strippen van Ethernet-kabel, voor het aansluiten van elk randapparaat op het centrale systeem, zelf een vervelende taak, dus daarvoor worden PoE-injector en PoE-splitter gebruikt.

Zoals weergegeven in de afbeelding, kunnen we door gebruik te maken van PoE Injector en PoE Splitter al het gedoe van het identificeren van de kleuren, het strippen van draden, solderen en het aankleden van de losse uiteinden overslaan. Laten we nu eens kijken naar de functie van deze apparaten en hoe ze kunnen worden gebruikt.

PoE-injector

Dit apparaat heeft twee invoerpoorten en één uitvoerpoort. De eerste ingang is voor het aansluiten van een normale Ethernet-kabel en een andere ingang is voor het aansluiten van gelijkstroomvoeding, terwijl de uitgang wordt gebruikt voor het aansluiten van PoE Ethernet-kabel.

Op Input hebben we: Normale Ethernet-verbinding + DC-voeding

Aan de uitgang hebben we: PoE Ethernet (dat kan worden gebruikt voor het aansluiten van PoE-apparaten)

Dus de PoE-injectorfunctie biedt PoE Ethernet door de normale Ethernet-verbinding en DC-voeding in te nemen.

PoE-splitter

Dit apparaat heeft één invoerpoort en twee uitvoerpoorten. De ingang is voor het aansluiten van PoE Ethernet-kabel, terwijl de uitgangspoorten normale Ethernet- en DC-voeding leveren.

Op Input hebben we: PoE Ethernet

Op de uitgang hebben we: Normale Ethernet-aansluiting + DC-voeding

De functie van PoE-splitter is dus precies het tegenovergestelde van PoE-injector, die de PoE Ethernet-verbinding splitst in normale Ethernet en bruikbare DC-voeding.

PoE-extender

Een PoE-extender wordt gebruikt wanneer er een netwerkbereik is over grote afstanden, zoals winkelcentra, hotels, restaurants, kantoorgebouwen, bedrijven, academische campussen en sportlocaties. Op die plaatsen kunnen normale Ethernet-verbindingen van 100 meter niet worden gebruikt en dit is wanneer PoE Extender om de hoek komt kijken. Dit apparaat kan worden gebruikt om Ethernet-netwerkapparaten uit te breiden tot buiten de standaardlimiet van 100 meter, waardoor het in veel gevallen een haalbare optie is.

De randapparatuur van tegenwoordig ondersteunt PoE Ethernet, zodat we de splitter kunnen overslaan en de kabel rechtstreeks op het apparaat kunnen aansluiten, zoals weergegeven in de afbeelding.

Nu werkt deze opstelling als er een of twee apparaten zijn, maar als er meerdere apparaten zijn, is het kopen van een PoE-injector voor elk apparaat niet de beste oplossing. Voor dergelijke specifieke gevallen hebben we PoE Hub die meerdere PoE Injectoren kan vervangen.

PoE-hub

De werking van de PoE-hub is vergelijkbaar met de PoE-injector, behalve dat deze veel Ethernet-verbindingen gebruikt en tegelijkertijd zoveel PoE Ethernet-uitgangen biedt. De hub kan het beste worden gebruikt als u aan de ene kant veel PoE-apparaten hebt en aan de andere kant een normale Ethernet-connectiviteit als server. De werking van de hub kan gemakkelijk worden begrepen uit het onderstaande blokschema.

Tot nu toe gingen we ervan uit dat er vrije lijnen beschikbaar zijn in de Ethernet-kabel die zonder veel moeite voor PoE kunnen worden gebruikt.

Nu vraagt ​​u zich misschien af, hoe zit het met de gevallen waarin alle lijnen in Ethernet-kabels worden gebruikt ? Nou, dit geval is niet zeldzaam, aangezien supersnel internet en systemen voor gegevensoverdracht alle datalijnen gebruiken. Zelfs in die gevallen is PoE nog steeds haalbaar, maar wordt het complex in vergelijking met de vorige configuratie.

In het geval van een high-speed transmissiesysteem worden zowel data als stroom via dezelfde lijnen verzonden, maar daarvoor worden speciale apparaten gebruikt. Deze speciale eenheid is een PoE-switch die de kosten verhoogt in tegenstelling tot voorheen, waar we eenvoudig de ongebruikte lijnen aan beide uiteinden kunnen verwijderen en deze voor ons gemak kunnen gebruiken.

PoE-schakelaar

Een PoE-switch is een netwerkswitch die via elke interface stroom kan leveren via Ethernet en toch frames kan doorsturen. Simpel gezegd, het werkt als een poort om meerdere PoE-apparaten op één pc aan te sluiten.

In het blokschema kunt u zien hoe meerdere PoE-apparaten met Ethernet-kabels op de PoE-switch zijn aangesloten en de pc met deze apparaten communiceert via de PoE-switch. Een PoE-switch vereist één uplink naar een bestaand netwerk om poorten verder uit te breiden en te vergroten.

PoE-standaarden

PoE-apparaten volgen bepaalde normen voor datacommunicatie en stroomtoevoer. Deze normen worden dus gevolgd bij het ontwerpen van deze apparaten. Gewoonlijk worden er vier soorten normen gevolgd bij het ontwerpen van deze apparaten en deze zijn onderverdeeld op basis van hun belastbaarheid.

IEEE-extensie	Type	Krachtcapaciteit
IEEE802.3af	Type 1	15,4Watt
IEEE802.3at / PoE +	Type 2	30,8Watt
IEEE802.3bt / UPoE	Type 3	60Watt
IEEE802.3bt	Type 4	90Watt

U kunt in deze tabel kijken en de juiste PoE-switch, injector of router kiezen voor uw PoE-apparaten.

PoE-toepassingen

• Slim verlichtingssysteem: het verlichtingssysteem kan worden bediend via een server of externe pc, wat handig zal zijn.
• Smart home: PoE maakt smart home-ontwerp eenvoudig omdat in smart home-netwerken connectiviteit tot stand wordt gebracht in elke hoek van de leefruimte terwijl elk apparaat gegevens met elkaar deelt en dit kan gemakkelijker worden bereikt door PoE te gebruiken.
• Beveiligingssysteem: kantoren en instituten kunnen hun productiviteit verhogen door PoE-apparaten te installeren voor beveiliging.
• PoE wordt ook gebruikt voor RFID- en alarmsystemen.

Beperkingen van PoE

Hoewel alles hier groen oogt maar dat is niet het geval. Er zijn veel nadelen aan PoE en een paar worden hieronder besproken.

• Kosten: zoals gewoonlijk komt elke technologie-installatie neer op geld. Hoewel we door PoE te installeren geld kunnen besparen, is het alleen van toepassing als er meer dan vier tot vijf apparaten in de buurt zijn. Dit komt omdat het installeren van PoE u duizenden kost, maar u krijgt de klus met een paar honderd als er maar één of twee PoE-apparaten zijn. PoE-installatie is dus niet geschikt voor huizen waar PoE-apparaten beperkt zijn tot één of twee. In dat geval zal het kopen van een verlengsnoer of een adapter de klus klaren in plaats van een enorm bedrag uit te geven aan de PoE-installatie.
• Complexiteit: het installeren van de PoE-configuratie zal voor iedereen onnodig te zeggen complexiteit toevoegen. Alsof je nieuwe termen over PoE moet begrijpen en gedoe met het kopen van matching-systemen wanneer je een nieuw PoE-apparaat bij je thuis of op kantoor wilt installeren.