Manapság egyre gyakrabban fordul elő, hogy a hálózati eszközök (Wi-Fi hozzáférési pontok, webkamerák, IP-telefonok stb.) Maguk az adatvezetéken keresztül veszik fel az elektromos áramot, elkerülve ezzel annak szükségességét, hogy 230 V-os elektromos aljzat legyen a készülék közelében. felszerelés. Ezt a technológiát a PoE néven ismerjük, ez a betűszó, amelynek jelentése Power over Ethernet. Ennek a technikai problémának a megoldása a telefonáramkörökben csaknem 100 éve használt áramkörön, az ún Fantom áramkörök
Technikailag a megoldandó probléma az, hogyan lehet az egyenáramú tápellátást "összekeverni" az adatokkal, amelyek az Ethernet kapcsolat vezetékein keresztül keringenek, anélkül, hogy ezeket az adatokat megváltoztatnák. A 20. század elejének telefonvonalaiban hasonló probléma merült fel: hogyan lehet három független telefonkört működtetni, csak két áramkör vezetékeit használva. Vagyis hogyan lehet összekapcsolni egy pár telefont más telefonok vezetékein keresztül anélkül, hogy interferenciát okoznának közöttük
Amint az ábrán látható, fantom módban történő áramellátással, csak két telefonpár használatával rendelkezünk három független telefon áramkör. Ott a neve fantom vagy fantom, a harmadik telefon áramkör óta tökéletesen működik az, amely összeköti a kép közbenső helyzetében lévő telefonpárt, annak ellenére, hogy fizikailag nem létezik ilyen. Ennek az áramkörnek a kulcsa benne van a másodlagos köztes bevitelű transzformátorok. Ezzel az elrendezéssel a fantom üzemmódba kapcsolt telefonpár által előidézett áramváltozás nem fogja befolyásolni fizikai párokkal összekapcsolt telefonokhoz, mivel amikor az áram ellentétes irányban kering a másodlagos részek két felén keresztül, akkor nem okoznak indukált feszültséget az említett transzformátorok primerjeiben.
Az előző ábrán megfigyelhető, hogy a fantom üzemmódban (Ip) lévő áram két egyenlő áramra oszlik-e, amelyek ellentétes irányban keringenek a transzformátor szekunder oldalán. Ez a két egyenlő áram, de ellentétes irányban két ellentétes feszültséget eredményez a transzformátor szekunder részében, ezért az elsődlegesben nem jelenik meg feszültség. Másrészt a fizikai páron (Is) keresztül összekapcsolt telefonáram, amikor ugyanabban az irányban kering a teljes szekunder tekercsen, feszültséget termel a transzformátor primerjében (Vs). És ez akkor is igaz lesz, ha az Ip áram változó áramerősségű, mivel mindig két egyenlő áramra lesz felosztva, de ellentétes irányban, amelyek hatásai a transzformátor primerben megszűnnek.
Ezzel eljutunk a PoE eszközök által használt technikai megoldáshoz. Ezeket az eszközöket kétféle módon lehet táplálni, „nem használt” párok használatával az adatátvitelhez, vagy meg lehet osztani az adatok továbbításához használt párok használatát.
A fenti ábra az úgynevezett „B módszert” mutatja a PoE eszközök táplálásához, amely 4,5 és 7,8 párokat használ, amelyeket nem használnak adat továbbítására. Ez a rendszer azokra az eszközökre érvényes, amelyek a 10BASE-T és a 100BASE-TX szabványokkal működnek, de elvben, összeférhetetlen 1000BASE-T rendszerekkel Y 10GBASE-T, mivel ezek a rendszerek mind a négy párt használják az adatok továbbítására. Valójában a mai PoE meghajtású berendezések kompatibilisek mindkét energiaellátó rendszerrel, az A és a B módszerrel, mivel egy transzformátort tartalmaznak, közepes csapolással mind a 4 adatpárra.
A fenti séma megfelel a PoE tápegység úgynevezett „A” módszerének. Ez a rendszer kompatibilis az összes Ethernet szabványdal, mivel bár az adatokhoz is használt 1,2 és 3,6 párokat használja, ezt a rendszeren keresztül egy transzformátor közbenső csapkal a szekunderen, Egy olyan rendszer, amely - amint azt korábban jeleztük - a telefonálás során csaknem 100 éve használt Phantom áramkörök alapja. Ez a megoldás az ajánlott, és ezt használja az összes jelenlegi PoE eszköz.
A PoE áramellátó berendezés (PSE) a két rendszer (A vagy B) egyikét is használhatja a PoE (PD) eszközök táplálásához, de az utóbbiaknak kompatibiliseknek kell lenniük mindkét rendszerrel, mivel nem tudhatják, melyikhez fognak csatlakozni. . Ha a PoE (PD) berendezés támogatja az IEEE 802.3af szabványt, akkor a két energiafizetési mód egyikét támogatja, A vagy B.
Amint az az előző ábrákon látható, a PoE tápellátása általában viszonylag magas feszültségen van 48 volt. Ennek a feszültségértéknek a magyarázata az, hogy csak így lehet minimalizálni a kábel veszteségeit, amelyek akár 100 méter hosszúak is lehetnek. Egy 100 m hosszú 5e kategóriájú kábel páros vezetékének ellenállása körülbelül 20 ohm (bármely 100 méter hosszú Cat 5e vezeték maximális ellenállása nem haladhatja meg a 9,38 ohmot).
Mindenesetre, maga a PoE eszköz tartalmazza a DC/DC átalakítót a működéséhez szükséges egyenfeszültség, 5v, 9v, 12v vagy más eléréséhez. Nyilvánvaló, hogy ha PoE osztót használunk, akkor meg kell győződnünk arról, hogy az biztosítja-e a megfelelő DC feszültséget a készülékünkhöz, amely natív módon nem támogatja a PoE-t. Az alábbi képen látható a DWL-P50 elosztó és annak műszaki specifikációi, ahol látható, hogy képes 5 V vagy 12 V áramellátásra a kimenethez, a konfigurációs kapcsoló helyzetétől függően.
Tudni kell, hogy az IEEE 802.3af szabvány komplex és biztonságos mechanizmust hoz létre a PoE eszközök „hitelesítéséhez” annak ellenőrzése érdekében, hogy van-e olyan eszköz, amely támogatja a PoE-t, vagy sem a kábel másik végén. A PoE (PSE) áramellátást biztosító eszköz a PoE feszültség alkalmazása előtt feszültség- és áramméréseket hajt végre, és pontosan meghatározza, hogy van-e PoE-eszköz a másik végén. Ha igen, akkor a megfelelő PoE-energiát adja, általában 48 voltot, de ha a PoE-eszköz észlelése sikertelen, akkor nem fogja beadni a PoE áramot és így elkerülhető a csatlakoztatott berendezés esetleges károsodása.
Az előző ábra bemutatja, hogy az energia PoE-n keresztüli alkalmazásához hogyan kell három fázis:
A „felfedezés” szakaszban a PoE-t (PSE) tápláló eszköz ellenőrzi, hogy az adó- és vételi pár között 19 K és 26,5 K közötti ellenállás áll-e fenn, a jellemző érték 25 K ohm. Ennek az ellenőrzésnek a végrehajtásához a PSE 2,5 és 10 volt közötti feszültséget injektál, és megméri az áramkörön átáramló áramot. Ez a 25 k-os ellenállás az adó és a fogadó pár között egyfajta Elektronikus aláírás amely azonosítja a PoE eszközöket. Azoknak az eszközöknek, amelyek nem felelnek meg a PoE szabványnak, nem lesz ez a 25K-os ellenállás az adó és a fogadó párok között.
A "besorolás" fázisban a PSE csapata meghatározza az áramellátást biztosító PoE eszköz energiaigényét oly módon, hogy megakadályozzák annak a PoE eszköznek a csatlakoztatását, amelynek nagyobb energiára van szüksége, mint maga a PSE képes ellátni. A PoE eszközöket a következő táblázat szerint osztályozzák az energiaigény szempontjából:
A PoE eszközök teljesítményosztályozásához a PSE 15,5 és 20,5 volt közötti, 100 mA-re korlátozott feszültséget ad be általában 10 ms időtartamra, és soha nem haladja meg a 75 ms-ot. Ezzel a feszültséggel a PSE meg fogja mérni azt az áramot, amelyet a PoE eszköz a másik végén húz, és meghatározza annak energiaigényét. Logikusan a vezetékek áramvesztesége miatt a PSE berendezésnek valamivel több áramot kell szolgáltatnia, mint amennyi a PoE (PD) berendezésnek szigorúan szükséges.
Végül a PoE szabvány új verziója, az IEE 802.3at lehetővé teszi a PD-készülékek magasabb, akár 24 wattos teljesítményének átadását. Ehhez a PSE berendezésnek képesnek kell lennie akár 30 watt leadására, és kompatibilisnek kell lennie a korábbi IEEE 802.3af szabványsal. Ez az új szabvány lehetővé teszi akár 51 watt leadását a PD berendezéshez a 4 kábelpár segítségével.
A következő fotó egy IP telefon működését mutatja be PoE tápellátással. Amint az a fényképen látható, az IP telefon tápellátása megszakadt, és a PoE kapcsoló 48-hoz közeli feszültséget szolgáltat 1,2 és 3,6 párban
Ha leválasztjuk az IP telefont a kapcsolóról a PoE kapcsolót ellenőrzik, hogy leállítsa a PoE feszültséget
És ha ahelyett, hogy PoE eszközt csatlakoztatnánk a PoE kapcsolóhoz, olyan eszközt csatlakoztatunk, amely nem támogatja a PoE energiát, például egy alapvető 5 portos 10/100 kapcsolót, akkor látni fogjuk, hogy pontosan ugyanaz történik, vagyis a A PoE kapcsoló észleli, hogy a másik oldalon nincs PoE eszköz, és nem szolgáltat PoE áramot
Érdekesség, hogy ha a PoE kapcsolót olyan eszközhöz csatlakoztatjuk, amely nem PoE, akkor a PoE kapcsoló rendszeres időközönként megpróbálja "felfedezni", hogy a csatlakoztatott eszköz PoE-e vagy sem a másik oldalon. Ily módon, ha leválasztjuk a nem PoE eszközt a kapcsoló portról, és csatlakoztatunk egy PoE eszközt, akkor a kapcsoló gyorsan észleli ezt a változást, és folytatja a PoE energiaellátását.
Nyilvánvaló, hogy a PoE kapcsolónak nagyobb tápegységre van szüksége, mint egy másik, nem PoE kapcsolónak, ugyanannyi porttal. Továbbá ez az adagoló 48 V feszültséget szolgáltat, ami semmiképpen nem történik meg a nem PoE kapcsolókban.
PoE kapcsoló az áramellátással együtt
PoE kapcsoló tápegység kimeneti feszültsége = 48 volt