Η σύγχρονη λύση για την τροφοδοσία ρεύματος σε δικτυακές συσκευές

Οι διαρκώς αυξανόμενες απαιτήσεις για πρόσβαση στο τοπικό δίκτυο από κάθε σημείο του επαγγελματικού ή οικιακού χώρου, δημιουργούν πολλές φορές την ανάγκη προσθήκης νέων συσκευών. Σε περιπτώσεις μάλιστα που μια συσκευή με θύρα Ethernet πρέπει να τοποθετηθεί σε απομακρυσμένο σημείο, ή σε χώρο όπου δεν υπάρχει ελεύθερη πρίζα ρεύματος, η τροφοδοσία της αποτελεί σοβαρό εμπόδιο. Όχι όμως και αξεπέραστο, καθώς η τεχνολογία PoE έρχεται για να δώσει λύση, μεταφέροντας ηλεκτρικό ρεύμα και δεδομένα σύνδεσης δικτύου μέσω του ίδιου καλωδίου UTP.

Η τεχνολογία PoE παρέχει τον πιο σύγχρονο τρόπο μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος σε δικτυακές συσκευές, για εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους. Είναι γεγονός ότι πολύ συχνά απαιτείται η εγκατάσταση μιας νέας συσκευής σε ένα συγκεκριμένο χώρο, με την ταυτόχρονη ανάγκη να συνδέεται ενσύρματα και στο υπάρχον τοπικό δίκτυο. Η τοποθέτηση μιας κάμερας σε εξωτερικό σημείο, ενός ασύρματου access point σε οροφή, ή ενός Ethernet switch σε δωμάτιο ορόφου δομημένης καλωδίωσης, βρίσκεται συνήθως αντιμέτωπη με την έλλειψη διαθέσιμης πρίζας ρεύματος. Με τη χρήση της τεχνολογίας PoE η τροφοδοσία ρεύματος σε τέτοιες συσκευές γίνεται απλή υπόθεση, καθώς μεταφέρεται μέσω του καλωδίου UTP που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση στο τοπικό δίκτυο.

Τι είναι η τεχνολογία PoE;

Η τεχνολογία PoE βασίζεται στα πρότυπα IEEE 802.3af και 802.3at που καθορίζονται από το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών, τα οποία διέπουν τον τρόπο λειτουργίας του εξοπλισμού δικτύωσης για την προώθηση της δια-λειτουργικότητας μεταξύ των συσκευών. Ο όρος PoE σημαίνει Power over Ethernet και είναι μια λειτουργία δικτύωσης που επιτρέπει στα καλώδια δικτύου (UTP) να μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω της υπάρχουσας σύνδεσης δεδομένων, με ένα μόνο Cat5e/Cat6 Ethernet καλώδιο. Για να γίνει κατανοητό αυτό, ας πάρουμε για παράδειγμα μια ψηφιακή κάμερα ασφαλείας. Η κάμερα αυτή απαιτεί μια σύνδεση δικτύου ώστε να μπορεί να επικοινωνεί με συσκευές εγγραφής και προβολής video, καθώς και μια σύνδεση ρεύματος για την παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας που χρειάζεται για να λειτουργήσει. Αν όμως διαθέτει υποστήριξη PoE θα χρειαστεί μόνο η σύνδεση δικτύου, καθώς θα λαμβάνει και την ηλεκτρική της ενέργεια από αυτό το καλώδιο. Οι συσκευές με υποστήριξη PoE χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τις PSE (Power Sourcing Equipment) και τις PD (Powered Devices). Οι συσκευές PSE μεταδίδουν την ηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι συσκευές PD τροφοδοτούνται από αυτήν.

Πώς λειτουργεί το PoE;

Ο τρόπος λειτουργίας του PoE είναι απλός. Το καλώδιο Ethernet που πληροί τα πρότυπα CATx αποτελείται από τέσσερα συνεστραμμένα ζεύγη καλωδίων, μέσω των οποίων το PoE μεταφέρει ηλεκτρική τάση σε συσκευές με δυνατότητα PoE. Τα πρώτα πρότυπα PoE χρησιμοποιούν δύο συνεστραμμένα ζεύγη για τη μετάδοση δεδομένων, ενώ τα υπόλοιπα δύο ζεύγη χρησιμοποιούνται για μετάδοση τάσης. Με τα νέα πρότυπα PoE, η τάση και τα δεδομένα αποστέλλονται και στα τέσσερα συνεστραμμένα ζεύγη. Όταν τα ίδια ζεύγη χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα για τάση και δεδομένα, οι μεταφορές τάσης και δεδομένων δεν αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει επειδή η ηλεκτρική ενέργεια και τα δεδομένα μεταφέρονται σε αντίθετα άκρα του φάσματος συχνοτήτων. Η ηλεκτρική ενέργεια έχει χαμηλή συχνότητα 60Hz ή και λιγότερο, ενώ οι μεταφορές δεδομένων έχουν συχνότητες που κυμαίνονται από 10 έως 100 εκατομμύρια Hz.

Ποιο είναι το πλεονέκτημα του PoE;

Το Power over Ethernet (PoE) επιτρέπει την εγκατάσταση απομακρυσμένου ή εξωτερικού εξοπλισμού, χωρίς να απαιτείται σύνδεση με τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος. Με τη δυνατότητα αυτή μπορεί να μεταφερθεί ηλεκτρική ενέργεια σε περισσότερους χώρους, χωρίς την ανάγκη να εγκατασταθεί πρόσθετη ηλεκτρική υποδομή, ή να υπάρχουν διαθέσιμες πρίζες σε κάθε σημείο. Ο εξοπλισμός μπορεί να εγκατασταθεί χωρίς την ανάγκη βοήθειας ηλεκτρολόγου, ενώ επειδή το καλώδιο Ethernet κοστίζει λιγότερο και είναι συχνά ήδη εγκατεστημένο σε κτίρια, τα PoE συστήματα είναι πολύ πιο οικονομικά και αποδοτικά.

Τα οφέλη που προσφέρει το PoE

Το PoE προσφέρει πέντε μεγάλα οφέλη και σε υπάρχοντα δίκτυα, αλλά και σε δίκτυα που εγκαθίστανται από την αρχή.

1. Εξοικονόμηση χρόνου και κόστους: Το κόστος εγκατάστασης PoE είναι πολύ χαμηλότερο σε σχέση με αυτής των παραδοσιακών καλωδίων, ενώ και η λειτουργία του είναι πολύ πιο αποδοτική. Ένα καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους παρέχει ταυτόχρονα δεδομένα και ισχύ σε συσκευές δικτύου. Επιπλέον, τα καλώδια δικτύου δεν απαιτούν εξειδικευμένο ηλεκτρολόγο για την σύνδεσή τους και μπορούν να τοποθετηθούν οπουδήποτε.
2. Ασφαλέστερη εγκατάσταση: Οι τάσεις που χρησιμοποιεί το PoE είναι χαμηλότερες (type 3=<60Volt, type4=<90 Volt) κι έτσι δεν απαιτούνται αγωγοί και μεταλλική επένδυση. Με λιγότερα βήματα και απλή χρήση ενός Cat5e ή Cat6 Ethernet καλωδίου, ελαχιστοποιούνται οι κίνδυνοι και καταργείται η ανάγκη για βοήθεια ηλεκτρολόγου με άδεια χρήσης.
3. Εύκολη προσαρμογή και ευελιξία: Χωρίς να συνδέονται σε πρίζα ηλεκτρικού ρεύματος, συσκευές PoE όπως δικτυακές κάμερες ή ασύρματα access points μπορούν να αποσπαστούν και να επανασυνδεθούν πανεύκολα και οποιαδήποτε στιγμή. Είναι επίσης plug and play, κάτι που σημαίνει ότι δεν απαιτείται η διακοπή λειτουργίας ενός ολόκληρου δικτύου για την προσθήκη ή αφαίρεσή τους.
4. Αξιοπιστία: Η τροφοδοσία ρεύματος PoE προέρχεται από μια κεντρική και παγκοσμίως συμβατή πηγή. Μπορεί να υποστηρίζεται από μια αδιάλειπτη παροχή τάσης, ή να ελέγχεται για την εύκολη απενεργοποίηση και επαναφορά των συσκευών.
5. Επεκτασιμότητα: Με το ηλεκτρικό ρεύμα διαθέσιμο μέσα στο τοπικό δίκτυο, κάθε νέα εγκατάσταση και διανομή συνδέσεων δικτύου γίνεται απλή και αποτελεσματική.

Ποια είναι η μέγιστη απόσταση του PoE;

Το PoE μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα σε απόσταση 100 μέτρων από το Ethernet switch στην Ethernet συσκευή, ανεξάρτητα από το σημείο εισαγωγής της τάσης. Ο περιορισμός αυτός δεν εξαρτάται από το επίπεδο ισχύος της, αλλά από τα πρότυπα καλωδίωσης Ethernet που οριοθετούν το συνολικό μήκος καλωδίωσης στα 100 μέτρα. Η μέγιστη απόσταση που ένα PoE Switch μπορεί να μεταδώσει απλά δεδομένα μέσω Ethernet φτάνει τα 100 μέτρα. Ωστόσο, ένα PoE Ethernet μπορεί να επιμηκύνει αυτήν την απόσταση έως τα 1.219 μέτρα (4.000 πόδια). Για τα δίκτυα που καλύπτουν επιχειρήσεις, εκπαιδευτικές εγκαταστάσεις ή  εμπορικά κέντρα, η εκτεταμένη εμβέλεια επιτρέπει τον κεντρικό έλεγχο σε μια ευρεία περιοχή.

Συσκευές PoE

Τα οφέλη που προσφέρει το PoE έχουν οδηγήσει σε απότομη αύξηση της δημοτικότητάς του τα τελευταία χρόνια, διευρύνοντας το πεδίο παραγωγής προϊόντων που το υποστηρίζουν.

PoE Ethernet Switches: Τα PoE Ethernet Switches μπορούν να λειτουργούν ως εξοπλισμός πηγής ηλεκτρικής ενέργειας, εκτός από τις συνήθεις λειτουργίες που εκτελούν. Εισάγουν ηλεκτρική τάση στο καλώδιο Ethernet για να τροφοδοτούν τις συνδεδεμένες PoE συσκευές, όπως ασύρματα access points και κάμερες ασφαλείας.

PoE Splitters: Τα PoE Splitters λαμβάνουν σήμα PoE με δεδομένα και ηλεκτρική τάση. Διαχωρίζουν τα δεδομένα από την τάση σε δύο διαφορετικές γραμμές, ώστε να μπορούν να υποστηρίζουν μη PoE συσκευές.

PoE Extenders: Τα PoE Extenders ενεργοποιούν την επέκταση των συνδέσεων PoE πέραν του ορίου των 100 μέτρων, για την πρόσβαση σε απομακρυσμένες συσκευές PoE, όπως access points, κάμερες και τηλέφωνα VoIP.

PoE Media Converters: Τα PoE Media Converters προσφέρουν έναν ιδανικό τρόπο για την επέκταση του δικτύου μέσω οπτικής ίνας ή χαλκού, καθώς και για την τροφοδοσία απομακρυσμένων συσκευών PoE σε συνδέσεις δεδομένων μεγάλων αποστάσεων. Λειτουργούν ταυτόχρονα ως μετατροπέας χαλκού σε οπτική ίνα και ως ηλεκτρική πηγή.

PoE Injectors: Τα PoE Injectors μεταφέρουν δεδομένα και ηλεκτρική τάση ταυτόχρονα μέσω ενός μόνο καλωδίου Ethernet. Οι συσκευές αυτές τροφοδοτούν διάφορα τηλέφωνα VoIP, κάμερες συστημάτων ασφαλείας, ασύρματα access points, Bluetooth access points και άλλους συμβατούς εξοπλισμούς. Η χρήση των PoE Injectors εκμηδενίζει το κόστος και την ταλαιπωρία της εγκατάστασης για τροφοδοσία ρεύματος σε απομακρυσμένες κάμερες ή σημεία πρόσβασης. Η μετακίνηση του εξοπλισμού από δωμάτιο σε δωμάτιο πραγματοποιείται εύκολα, χωρίς δαπανηρή και χρονοβόρα επανασύνδεση.

Τι είναι το πρότυπο PoE 802.3at ή PoE+;

Το πιο διαδεδομένο σήμερα πρότυπο PoE είναι το IEEE 802.3at που είναι γνωστότερο ως PoE+, το οποίο επιτρέπει τη μεταφορά έως και 30W ισχύος στην συσκευή PoE. Είναι μια αρκετά επαρκής τάση για τροφοδοσία συσκευών όπως τηλέφωνα VoIP, ασύρματα access points και κάμερες ασφαλείας. Όμως, η τάση αυτή δεν επαρκεί για συσκευές άλλης τεχνολογίας, όπως επίπεδες οθόνες, φωτισμούς LED ή τερματικά POS.

Ποιο είναι το νέο πρότυπο PoE 802.3bt και η τάση του;

Για να καλύψει την απαίτηση υψηλότερης ισχύος, το IEEE αποφάσισε να κυκλοφορήσει ένα νέο πρότυπο PoE που αυξάνει σημαντικά την παραγωγική του ικανότητα. Το IEEE 802.3bt επιτρέπει την παροχή τάσης 60W έως και 100W στην πηγή, μεταφέροντας την ισχύ πάνω σε τέσσερα ζεύγη καλωδίων και όχι σε δύο που χρησιμοποιεί η προηγούμενη τεχνολογία. Αυτή η αύξηση της ισχύος επιτρέπει τη χρήση PoE μεγαλύτερο εύρος συσκευών και εφαρμογών. Ως πρόσθετο πλεονέκτημα, το νέο πρότυπο ενισχύει την ενεργειακή απόδοση, ελαχιστοποιώντας την απώλεια ισχύος στο καλώδιο. Το νέο πρότυπο περιλαμβάνει υποστήριξη για 2.5GBASE-T, 5GBASE-T και 10GBASE-T, ενώ τα προηγούμενα πρότυπα έχουν μέγιστη ταχύτητα 1 Gigabit.

Τύποι του PoE

Συνολικά έχουμε τέσσερις τύπους PoE που διαφοροποιούνται στην παραγωγική τους ικανότητα:

PoE Type 1 και PoE Type 2: Η προηγούμενη τεχνολογία PoE περιλαμβάνει τα PoE Type 1 που αποκαλείται επίσης IEEE 802.3af και PoE Type 2 που αποκαλείται επίσης 802.3at και είναι γνωστότερο ως PoE+. Και οι δύο τύποι χρησιμοποιούν δύο ζεύγη Power over Ethernet, με το Type 1 να παρέχει τάση με μέγιστη ισχύ 15,4W ανά θύρα και το Type 2 να δίνει μέγιστη ισχύ 30W ανά θύρα.

PoE Type 3 και PoE Type 4: Το νέο πρότυπο 802.3bt φέρνει δύο νέους τύπους PoE: Το PoE Type 3 ονομάζεται επίσης 4-pair PoE, 4P PoE, PoE++, ή UPOE (Universal Power over Ethernet). Παρέχει τάση ισχύος 60W ανά θύρα, κάτι που την κάνει ιδανική για συσκευές τηλεδιάσκεψης και συσκευές διαχείρισης κτιρίων.

Το PoE Type 4 που χαρακτηρίζεται και σαν PoE υψηλής ισχύος προσφέρει τις υψηλότερες δυνατότητες ισχύος, η οποία δυνητικά μπορεί να φτάσει τα 100W/DC και μπορεί να υποστηρίξει επίπεδες οθόνες και φορητούς υπολογιστές.

Γράφει ο Χάρης Ματθαίου