PoE: Korzyści i Zastosowania

Czym jest Power over Ethernet (PoE)?

Power over Ethernet (PoE) to technologia umożliwiająca przesyłanie energii elektrycznej wraz z danymi przez pojedynczy kabel Ethernet. Dzięki temu jest możliwe jednoczesne zasilanie urządzeń oraz przesyłanie danych bez potrzeby stosowania oddzielnych przewodów zasilających. Rozwiązanie to staje się coraz bardziej popularne w różnych branżach, od monitoringu IP po systemy oświetlenia LED i zarządzania inteligentnymi budynkami.

4 główne typy PoE

Istnieją cztery typy sprzętu PoE, zdefiniowane przez IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – międzynarodową organizację ustalającą standardy technologiczne. Każdy typ PoE różni się poziomem wyjściowej mocy. Warto jednak pamiętać, że odległość kabla może powodować utratę mocy, co oznacza, że rzeczywista moc odbierana przez urządzenie może być nieco niższa od maksymalnej mocy źródła PoE.

• Typ 1 – PoE (IEEE 802.3af)

  Standard IEEE 802.3af, znany również po prostu jako „PoE” . Wykorzystuje dwie pary przewodów w kablu Ethernet do przesyłania zasilania i pozostałe dwie do transmisji danych, oferuje maksymalnie do 15,4 W mocy, z czego dla zasilanych urządzeń pozostaje około 12,95 W.

• Typ 2 – PoE+ (IEEE 802.3at)

  PoE+ Typ 2 posiada zwiększoną moc wyjściową wynoszącą do 30 W, przy czym urządzenia odbiorcze otrzymują zwykle 25,5 W. Podobnie jak Typ 1, wykorzystuje dwie pary przewodów w kablu Ethernet do transmisji zasilania i danych.

• Typ 3 – PoE++ (IEEE 802.3bt)

  PoE++ Typ 3  wykorzystuje wszystkie cztery pary w kablu Ethernet do przesyłania zasilania i danych, zwiększając poziomy mocy do 60 W, podczas gdy urządzenia otrzymują do 51 W.

• Typ 4 – High-Power PoE (IEEE 802.3bt)

  PoE++ Typ 4 wykorzystuje wszystkie cztery pary w kablu Ethernet do transmisji, ale zapewnia jeszcze wyższą maksymalną moc wyjściową – do 100 W, przy czym zasilane urządzenia otrzymują około 71,3 W po uwzględnieniu strat w kablu.

Jak Działa Power over Ethernet?

Systemy PoE składają się z dwóch kluczowych elementów: urządzeń dostarczających moc (PSE, Power Sourcing Equipment) oraz urządzeń odbierających moc (PD, Powered Devices). PSE, jak np. przełącznik PoE, przesyła dane oraz dostarcza energię do PD, np. kamer IP. Proces ten odbywa się przez pojedynczy kabel Ethernet, co pozwala na zasilanie urządzeń w sposób efektywny i prosty.

Ponadto istnieją dwa sposoby dostarczania zasilania przez PSE: konfiguracja końcowa (tryb A) z przełącznikami PoE lub konfiguracja środkowa (tryb B) z iniektorami PoE. Poniżej omówimy różnice między tymi podejściami.

Tranmisja przy użyciu switch’a PoE (Endspan)

Systemy PoE składają się z dwóch kluczowych elementów: urządzeń dostarczających moc (PSE, Power Sourcing Equipment) oraz urządzeń odbierających moc (PD, Powered Devices). PSE, jak np. przełącznik PoE, przesyła dane oraz dostarcza energię do PD, np. kamer IP. Proces ten odbywa się przez pojedynczy kabel Ethernet, co pozwala na zasilanie urządzeń w sposób efektywny i prosty.

 

 

Tranmisja przy użyciu injectora PoE (Midspan)

Iniektory PoE stosuje się, gdy w systemie znajduje się przełącznik bez funkcji PoE, co tworzy konfigurację midspan lub Tryb B. Iniektor PoE podłącza się między switch’em a urządzeniami PoE, dodając zasilanie do strumienia danych przed jego dotarciem do urządzenia zasilanego.

---

Do czego służy PoE?

Typowe zastosowania Power over Ethernet

Technologia PoE jest szeroko stosowana w wielu sektorach. Do najważniejszych zastosowań PoE należą:

• Systemy bezpieczeństwa: PoE pozwala zasilać kamery IP oraz systemy kontroli dostępu, co umożliwia elastyczne i strategiczne rozmieszczenie urządzeń zabezpieczających, zwiększając zasięg ochrony w obiektach.
• VoIP (Voice over Internet Protocol): Dzięki PoE można instalować telefony VoIP w miejscach oddalonych od standardowych źródeł zasilania, co zapewnia stabilne połączenia głosowe w całej sieci,
• Punkty dostępowe Wi-Fi: PoE ułatwia rozszerzenie zasięgu Wi-Fi, zwłaszcza w miejscach, gdzie doprowadzenie zasilania byłoby trudne lub kosztowne.
• Automatyka budynkowa: Zastosowanie PoE upraszcza instalację urządzeń inteligentnych budynków, takich jak czujniki czy systemy alarmowe itp.
• Ekspozycje handlowe: Dzięki PoE możliwe jest zasilanie cyfrowych tablic informacyjnych i interaktywnych kiosków, bez potrzeby instalacji dodatkowych kabli zasilających.
• System realizacji produkcji (MES): W zakładach produkcyjnych PoE może zasilać urządzenia monitorujące i kontrolujące procesy, jak terminale HMI firmy Advantech.
• Systemy ITS (Inteligentne Systemy Transportowe): PoE zapewnia niezawodne zasilanie dla systemów transportowych, takich jak kamery monitorujące ruch czy systemy komunikacyjne na kolei.Ważne jest jednak użycie przełączników PoE odpornych na wstrząsy i wibracje, jak model EN 50155 firmy Advantech, aby zapewnić ich bezawaryjną pracę w takich warunkach.

Korzyści i ograniczenia Power over Ethernet

Power over Ethernet oferuje wiele korzyści dla infrastruktury sieciowej, ale ma też pewne ograniczenia, które należy zrozumieć, aby uzyskać optymalną wydajność. Dlatego w tej sekcji zagłębimy się w korzyści i kwestie związane z wykorzystaniem PoE.

Zalety technologii PoE

Zastosowanie PoE oferuje wiele korzyści:

Prosta instalacja: PoE upraszcza proces instalacji systemów sieciowych, ponieważ wymaga tylko jednego kabla Ethernet do przesyłania danych i zasilania. Przekłada się to na szybszy czas wdrożenia i niższe koszty pracy.

Oszczędność kosztów: Chociaż wdrożenie PoE do starszych systemów może wymagać wyższego początkowego nakładu, w dłuższej perspektywie pozwala ono na oszczędności.

Elastyczność i wszechstronność: Ponieważ PoE wymaga jedynie portu Ethernet, użytkownicy mają większą elastyczność w rozmieszczeniu urządzeń, co pozwala na optymalizację zasięgu sieci i funkcjonalności urządzeń bez ograniczeń związanych z gniazdkami. Technologia PoE jest również wysoce skalowalna, co ułatwia adaptację infrastruktury do przyszłych potrzeb.

Centralne zarządzanie zasilaniem: Dzięki PoE zasilanie urządzeń można kontrolować z jednego punktu. Zasilacze PoE działają jak centrum dystrybucji energii, co pozwala na wygodne monitorowanie i łatwe zarządzanie zasilaniem wszystkich podłączonych urządzeń.

Ograniczenia PoE

Ograniczona odległość działania

Urządzenia PoE mogą efektywnie działać na odległość do 100 metrów. Po przekroczeniu tej odległości rośnie opór kabla, co może spowodować, że urządzenia zasilane (PD) nie otrzymają wystarczającej mocy do prawidłowego działania.

Na szczęście, extendery PoE oferują rozwiązanie pozwalające na zwiększenie zasięgu PoE, przekraczając limit 100 metrów. Extender odbiera sygnał PoE ze źródła zasilania (PSE) przez kabel Ethernetowy, wzmacnia moc i dane, a następnie przesyła je dalej przez inny kabel Ethernet, umożliwiając zasilanie urządzeń oddalonych na większe odległości.

Warto jednak zauważyć, że przedłużacze PoE mogą wprowadzać dodatkową stratę mocy z powodu procesu wzmacniania. Dlatego konieczne jest staranne planowanie, aby zapewnić wystarczającą moc dla urządzeń, nawet przy użyciu przedłużaczy.

Dodatkowy sprzęt dla urządzeń bez funkcji PoE

Nie wszystkie urządzenia mają wbudowaną funkcję PoE, zwłaszcza starsze modele lub urządzenia o niskim poborze mocy. Aby zintegrować takie urządzenia z siecią PoE, użytkownicy mogą potrzebować dodatkowego sprzętu, takiego jak injectory PoE lub mediakonwertery PoE.

Konwertery mediów PoE mogą wstrzykiwać moc do transmisji danych podobnie jak injectory PoE. Jednocześnie konwertują format sygnału między przewodami miedzianymi a światłowodowymi, eliminując konieczność wymiany istniejącej infrastruktury przewodów miedzianych.

Chociaż injectory i mediakonwertery PoE mogą umożliwić działanie urządzeń bez obsługi PoE, dodatkowy sprzęt może być wadą w miejscach, gdzie przestrzeń jest ograniczona.

Przyszłość Power over Ethernet

Rozwój standardów PoE oraz wzrastające zapotrzebowanie na zintegrowane systemy zasilania i danych sprawiają, że PoE będzie odgrywać coraz ważniejszą rolę w inteligentnych budynkach i infrastrukturze przemysłowej. Nowe standardy IEEE mogą w przyszłości zwiększyć moc oraz zasięg PoE, co otworzy nowe możliwości aplikacyjne.

Jakie Urządzenia Obsługują PoE?

PoE wspiera szeroką gamę urządzeń, takich jak:

• Kamery IP
• Telefony VoIP
• Punkty dostępowe Wi-Fi
• Wyświetlacze LED
• Systemy HVAC w inteligentnych budynkach

---

FAQs

Jaka jest różnica między urządzeniami kompatybilnymi z PoE a zgodnymi z PoE?

Urządzenia zgodne z PoE posiadają oficjalną certyfikację IEEE, co zapewnia ich niezawodne i przewidywalne działanie w sieci PoE; urządzenia kompatybilne z PoE niekoniecznie spełniają standardy IEEE, ale zazwyczaj działają prawidłowo w sieci PoE.

Zgodne z PoE urządzenia zasilane (PD) przeszły rygorystyczne testy, które gwarantują, że spełniają one określone kryteria dotyczące dostarczania mocy i transmisji danych w konfiguracjach endspan i midspan. Natomiast regulacje dla urządzeń źródłowych (PSE) zgodnych z PoE są nieco bardziej elastyczne, co oznacza, że mogą one obsługiwać tylko jedną z tych konfiguracji.

Urządzenia kompatybilne z PoE są z kolei uznawane za bardziej ekonomiczną opcję, ale ich możliwości w zakresie dostarczania mocy i transmisji danych mogą być niestabilne i różnią się w zależności od producenta. Aby uniknąć zakłóceń w sieci lub uszkodzenia sprzętu, zawsze warto skonsultować się ze specyfikacją producenta i upewnić się co do kompatybilności przed ich integracją w sieci PoE.

Jakie kable Ethernet powinny być stosowane do PoE?

Nie wszystkie kable Ethernet obsługują PoE, ponieważ wymaga on wyższych prędkości transmisji danych lub dłuższych odcinków kabli w porównaniu do typowych systemów sieciowych. Aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność, zaleca się używanie kabli o standardzie co najmniej Cat5e. Te kable oferują grubsze przewodniki, lepiej przystosowane do aplikacji PoE. Kable Cat6 lub wyższe również są doskonałym wyborem, oferując większą przepustowość i lepszą odporność na zakłócenia elektryczne.

Kabli Cat3 lub niższych należy unikać, ponieważ ich cienkie przewodniki nie są w stanie obsłużyć wyższych prądów związanych z PoE. Może to prowadzić do utraty mocy, problemów z wydajnością, a nawet przegrzewania, co potencjalnie może uszkodzić kabel i podłączone urządzenia.

Jakie kable Ethernet są odpowiednie do PoE?

Nie wszystkie kable Ethernet obsługują PoE, ponieważ wymaga ono wyższych prędkości transmisji danych lub dłuższych kabli w porównaniu do typowych systemów sieciowych. Dla bezpieczeństwa i niezawodności zaleca się stosowanie kabli co najmniej w standardzie Cat5e, które oferują grubsze przewody lepiej dostosowane do aplikacji PoE. Kable Cat6 lub wyższe są także doskonałym wyborem, oferując większą przepustowość i lepszą odporność na zakłócenia elektryczne.

Czy PoE jest bezpieczne? Czy może uszkodzić urządzenia?

PoE zgodne ze standardami IEEE 802.3 af/at/bt jest rzeczywiście bezpieczne i zazwyczaj nie powoduje uszkodzeń podłączonych urządzeń. W odróżnieniu od tradycyjnych gniazdek elektrycznych o stałym napięciu, źródła PoE zgodne ze standardem inicjują proces "handshake" z urządzeniem PD przed dostarczeniem mocy. Proces ten rozpoczyna się od niskonapięciowego sygnału, który określa zapotrzebowanie PD na moc. Dopiero wtedy PSE dostarcza odpowiednią ilość mocy, aby zapewnić bezpieczne działanie. Jeśli proces handshake zakończy się niepowodzeniem, PSE całkowicie wstrzymuje dostarczanie mocy, zapobiegając przypadkowemu uszkodzeniu lub aktywacji urządzenia.

Ponadto, PoE działa w ramach standardu SELV (Safety Extra Low Voltage) określonego przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC). Oznacza to, że typowy zakres napięcia PoE (35V do 57V) wiąże się z minimalnym ryzykiem porażenia prądem w normalnych warunkach pracy.

Mimo że proces handshake i niskie napięcie minimalizują ryzyko, nieprawidłowe użycie lub degradacja kabli nadal mogą powodować zagrożenia elektryczne. Dlatego ważne jest, aby unikać przeciążania systemu PoE i regularnie sprawdzać stan kabli, aby zapewnić ich integralność.

Jak zintegrować urządzenia bez obsługi PoE z siecią PoE?

Urządzenia bez obsługi PoE można zintegrować z siecią PoE za pomocą splitterów PoE. Splitter PoE odbiera skombinowany sygnał danych i mocy ze źródła zasilania (PSE) przez standardowy kabel Ethernet. Następnie rozdziela sygnał na dwa wyjścia: jedno do danych i jedno do mocy. Dzięki temu urządzenie nieposiadające obsługi PoE może działać jak urządzenie PoE.

Jaka jest trwałość switcha PoE?

Średnia trwałość switcha PoE wynosi od 3 do 10 lat, w zależności od intensywności użytkowania i jakości sprzętu. Choć ich początkowy koszt jest wyższy, wysokiej jakości switche PoE od renomowanych producentów są warte inwestycji, ponieważ zazwyczaj działają dłużej. To pozwala zredukować przestoje i oszczędza pieniądze na dłuższą metę.

Rozwiązania Advantech dla urządzeń Power over Ethernet

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na efektywne dostarczanie mocy i zintegrowane systemy, Power over Ethernet będzie odgrywać kluczową rolę w rozwoju infrastruktur sieciowych w różnych branżach. Technologia ta nie tylko upraszcza instalację, ale także pozwala na oszczędności, lepszą elastyczność i zwiększoną niezawodność systemów sieciowych.

Jako wiodący dostawca wysokiej jakości rozwiązań sieciowych, Advantech oferuje kompleksowy asortyment produktów PoE dostosowanych do różnych potrzeb. Nasz katalog obejmuje wydajne switche PoE, injectory PoE, konwertery mediów PoE, splittery PoE do podłączania urządzeń bez obsługi PoE, a nawet wzmacniacze PoE do pokonywania ograniczeń odległości.