Power over Ethernet (PoE) Áramellátás a hálózatról Két madár egy csapásra; Kábelezés; LANline
2020. január 28., 6:00 | Zoran Borcic
A PoE tovább halad. Tanulmányok szerint az elmúlt öt évben megháromszorozódott a PoE-kompatibilis portok száma. Azok a hálózati kábelek, amelyek egyre több energiát képesek továbbítani, kedveznek a trendnek.
Az elemzők a PoE magas növekedését jósolják. A Grand View Research friss jelentése szerint a globális PoE chipkészletek piaca 2025-re 1,22 milliárd dollárra nő, ami megfelel az előrejelzési időszak átlagos 12,6 százalékos növekedési ütemének. A Dell? Oro megerősíti a trendet. Az elemzőcég több mint 750 millió PoE-képes PSE kapcsolóport megvalósítását várja 2020-ig.
Eredetileg a hagyományos telefonok áramellátására fejlesztették ki, és a PoE más területeken is egyre fontosabb. A tárgyak internete (IoT), az intelligens irodai és lakóépület-kábelezés, valamint az irodákban, raktárakban és termelési létesítményekben sok hálózati kompatibilis végberendezés egyaránt igényel adatokat és energiát. Az energiaellátás Ethernet-interfészeken keresztül, az áramhálózattól függetlenül. A vállalatok számos előnyt élveznek. Mivel a PoE egyetlen kábelen keresztül továbbítja az energiát és az adatokat, Ön megtakaríthatja a további kábelek vásárlásának és üzemeltetésének költségeit.
PoE injektorok vagy kapcsolók és elosztók szolgálnak áramforrásként. A piacon lévő legtöbb eszköz már rendelkezik Ethernet kapcsolóval. Ez lehetővé teszi eszközök telepítését az elektromos hálózattól függetlenül. Egy ilyen módszer különösen előnyös azokon a telepítési helyeken, ahol az elektromos vezetéket nehéz vagy lehetetlen lefektetni. A PoE-nek köszönhetően már nincs szükség külön tápcsatlakozásokra, és csökken a hálózati eszközök telepítésével kapcsolatos erőfeszítés. A vállalatok gyakran használják ezt a technológiát tápellátáshoz távoli eszközökhöz, például webkamerákhoz, térfigyelő kamerákhoz vagy WLAN hozzáférési pontokhoz, amelyeket gyakran elérhetetlen helyeken telepítenek. A PoE további előnye a csatlakoztatott eszközök fokozott megbízhatósága egy központi és szünetmentes tápegységen (UPS) keresztül. Áramszünet esetén folyamatos működés lehetséges. A PoE egyenárammal működik. Nincs szükség AC/DC átalakító adapterekre, ami szintén energia- és költségmegtakarítást eredményez.
A PoE változatok felépítése.
PoE szabványok: Minden jó dolog hármasban érkezik
Két változat áll rendelkezésre az energia átviteléhez az energiaszolgáltató (tápegység, PSE) és az energiafogyasztó (áramellátó eszköz, PD) között. A pótpáros módszer csak a 4/5 és 7/8 szabad vezetékpárokat használja a PSE és a PD közötti áramellátáshoz. Fantomteljesítmény esetén a feszültséget minden vezetékpáron keresztül táplálják, amelyeket adatátvitelre is használnak. Ez azt jelenti, hogy a feszültséget modulálják az adatvezetékre. A PoE topológiával a felhasználók választhatnak a középsávos és a végsávú hálózatok között.
A PoE több szabványban van meghatározva, és a szabványtól függően eltérő maximális teljesítményt tesz lehetővé. A jövőben a távoli áramellátás fog fordulni a PoE mellett. A PoE szabványosító csoport nemrég vezette be ezt az új kifejezést. Az alábbi táblázat áttekintést nyújt. Villanyszerelők és tervezők megtalálják a sikeres PoE telepítés minden részletét benne.
A 2003-as IEEE 802.3af és 2009-től IEEE 802.3at szabványokat követve az IEEE 2018 harmadik negyedévében elfogadta az IEEE 802.3bt szabványt. A legújabb szabvány, más néven 4 páros PoE, az energiaátvitelhez a hálózati kábel összes magját használja. A maximálisan elérhető teljesítmény 72 és 90 watt között van. A nagy átviteli teljesítménynek köszönhetően az adatkábelen keresztül még nagyobb végberendezések, például Full HD vagy IP kliensek is elérhetők. A kábelgyártók folyamatosan dolgoznak a hálózati adatkábelek PoE teljesítményének továbbfejlesztésén is, mert a PoE folyamat korlátozott teljesítménye még mindig a legnagyobb hátrány.
A PoE tartomány a DC hurok ellenállásának (DC-LR) köszönhető.
A PoE hatása a kábelezésre
Ahogy a neve is sugallja, az adatkábeleket elsősorban digitális jelek továbbítására tervezték, és nem áramellátásra szánták. Az áramellátás további feszültséget jelent a kábel számára, ami általában a kábelköteg hőmérséklet-emelkedését eredményezi. Általánosságban elmondható, hogy minél több áramot továbbít egy adatkábel, annál több hőt hoz létre a kábelben.
A PoE hőt termel a kábel vezető ellenállása révén. Ezenkívül a csomagméret és a telepítési környezet közvetlen hatással van a kábel fűtésére, és jelentős hőmérséklet-emelkedéshez vezethet. Többek között a használt kábelcsatornák típusa a meghatározó: hálós kábelcsatorna, perforált lyukú kábelrendszer vagy teljesen zárt műanyagból készült csatorna. A nyitott rácsban lévő kábelek inkább a levegő hűsítő hatását tapasztalják, mint a zárt csatornában lévő kábelek. Ott magasabb a felmelegedés. Az EN-50174-2 szabvány a 4.5.4.2. Pontban kimondja, hogy a töltés mértéke nem haladhatja meg a 40 százalékot. Mivel a zárt kábelcsatornában lévő kábelek számának növekedésével nő a hőmérséklet. Ha a kábelcsatornák egy fűtőelem felett helyezkednek el, a sugárzó hő is befolyásolja a teljesítményt. A telepítés megtervezése és kivitelezése tehát közvetlenül befolyásolja a kábel PoE képességét.
A kábel magasabb hőmérséklete növeli az ellenállást és az átviteli veszteséget. Ennek eredményeként csökken a kábel összekötő hossza. A további csillapítás miatt előfordulhat, hogy a jelek már nem, vagy egyáltalán nem jutnak el a vevőhöz, és az adatfolyam megszakad. A fűtési és hűtési hatás mellett olyan kábelspecifikus tulajdonságok, mint a szimmetria és a kábelszerkezet, befolyásolják a kábel PoE teljesítményét. A PoE hatása a csatlakozó rendszerekre akár súlyos csatlakozási sérülésekhez is vezethet nagy túlterhelés esetén. Amikor terhelés alatt húzza ki a csatlakozódugót, egy letépő szikra lép fel, amely tönkreteheti az érintkezőket. Az alkatrészek károsodásának súlyossága az érintkezők kialakításától és az áramtalanítás teljesítményének szintjétől függ.
Növelje a PoE hatékonyságát
A kábelek maximális üzemi hőmérséklete nem haladhatja meg a 60 ° C-ot, így a kábelek PoE-működőképesek maradnak, és a maximális átviteli hatékonyság érhető el. Ha a hőmérséklet meghaladja ezt a határt, az átviteli tulajdonságok ingadoznak, és a kábelek már nem érik el a várt teljesítményt. Ennek oka a szigetelőanyag lágyulása és az ezzel járó szimmetriavesztés. A 60 ° C-os fűtési határ az 50 ° C-os maximális környezeti hőmérséklet, az energiaveszteség és a hőelvezetés összetevőiből áll. Ennek eredménye a számítás: 50 ° C max. Környezeti hőmérséklet + teljesítményveszteség - hőelvezetés