20T39 Tego o PoE, nie wiesz – szybka lekcja
Więcej miejsc do posłuchania:
Powyżej widzisz zapis przebiegu sygnału w sieci ethernet na oscyloskopie.
W zależności od standardu koduje się sygnał na różnej ilości poziomów napięcia, od 3 stopniowego typu modulacji(100Base-T) do 16 stopniowego wariantu modulacji (10GBase-T).
Modulacja PAM jest to sposób zapisu informacji wykorzystując impulsy o różnej amplitudzie. Na powyższym przykładzie możesz zauważyć różnica między poszczególnymi poziomami w przypadku 10GBase-T jest 133mv.
Jak widzisz sygnał zegara jest „obcinany” kształtem przebiegu sygnału danych, w wyniku otrzymujemy próbki reprezentowane odpowiednim stopniem kodowania amplitudowego, zamienianego na wartoś binarną w wyższych warstwach modelu ISO/OSI
Jak to się ma do zasilania PoE?
Są 2 warianty zasilania w zakresie wykorzystania różnych par przewodów.
Wariant B
Wariant B wynikający z założenia, że wykorzystujemy tylko 2 pary przewodów w skrętce CAT5e dla standardów:
- 10Base-T
- 100Base-TX
Zakłada ten standard, że skoro nie używamy 2 par przewodów do wysyłania danych, to możemy je użyć do wysyłania zasialania, dlaczego miałby się marnować :)?
Mamy więc w trybie B 2 pary przewodów podłączone bezpośrednio do zasilania 48V DC.
Opisany wariant jest intuicyjny i łatwy w zrozumieniu.
Wariant A
Kolejny etap rozwoju sieci przyniósł jednak standard 1000Base-T, wykorzystujący wszystkie 4 pary, podobnie jak standard 10GBaset-T.
W takim przypadku nie ma innej możliwości, konieczne jest wysyłanie zasilania na porty sygnałowe.
Jak zostało to zrobione?
Stworzony został tryb A zasilania, pozwalający podłączyć stałe napięcie po stronie wyjściowej transformatora urządzenia PSE.
Koncepcja jest identyczna jak w przypadku zasilania 48V w mikrofonach pojemnościowych (jeżeli miałeś się okazję zetknąć).
Wrócę teraz na chwilę do pierwszego i drugiego obrazka z tego artykułu, spójrz na oscyloskop, dodanie napięcia 48V podniesie cały wykres z poziomu -1, 0, +1 na poziom 48V.
Dla odbiornika oczywiście nie ma to znaczenia, bo analogiczna tylko odwrotna operacja jest wykonywana po stronie PD, zanim sygnał zostanie przekazany do dalszej analizy.
Co się stanie gdy podłączymy urządzenie nie wymagające zasilania do portu PoE?
Gdyby nie zastosować żadnych zabezpieczeń, to urządzenie odbiorcze zostanie uszkodzone. Na porcie oczekiwane są napięcia rzędu 2V, a podawane jest 48V i więcej.
Tutaj uwaga, na stare urządzenia PoE, stosowano początkowo zasilanie stałe w starych urządzeniach.
W ramach standardowych rozwiązań PoE od 802.3af do 802.3bt, urządzenia spełniające standard muszą negocjować zasilanie.
Warto przy wyborze urządzeń zasilających, takich jak np. PoE Injectory, sprawdzić jakie metody wspierają, bo można się zdziwić przy implementacji, że coś nie działa.
Negocjują zarówno opisane powyżej metody, ale również ilość dostarczanej mocy. To bez wątpienia jest bardzo korzystne, bo nie tylko zabezpieczamy w ten sposób sieć i urządzenia, ale mamy też większą kontrolę nad działaniem sieci.
Jak wykrywane jest urządzenie PD?
Podstawowym mechanizmem, jest tak zwana sygnatura urządzenia PD. Jest to bardzo prosty sposób, każde urządzenie zasilane przez PoE posiada dedykowany rezystor do generowania sygnatury prądowej. W zależności od tego elementu wykrywane jest zapotrzebowanie prądowe urządzenia PD.
Od 802.3at wspierana jest również sygnalizacja z wykorzystaniem protokołu LLDP. Można sterować w takim wypadku dynamicznie podawaną mocą z dokładnością do 0,1W.
Jest to dużo bardziej elastyczna forma komunikacji, np. niektóre telefony IP potrafią zmieniać raportowane zapotrzebowanie w zależności od swojego stanu.
Z drugiej strony, prostsze urządzenia IoT mogą nie wspierać LLDP i bazować jedynie na podstawowej sygnaturze prądowej.
Ile energii możemy otrzymać z PoE?
Na to pytanie dobrze odpowiada poniższa tabelka, w zależności od negocjacji PoE wybierana jest klasa zasialania od 0 do 8.
Co ciekawe spójrz na różnicę między PSE Minimum Output, a PD Minimum Input Power.
Widać różnicę, chodzi o straty energii przesyłu na kablu, urządzenia PSE są wyposażane w możliwość pomiaru oporu okablowania w zależności od długości.
Również podawane napięcie na wyjściu urządzenia PSE zmienia się w zależności od długości kabla. Celem jest dostarczenie zasilania o tych samych parametrach niezależnie od odległości (do 100m) między PSE, a PD.
Dzisiaj najczęściej spotykany jest standard PoE+, wystarczający do zasilania typowych urządzeń podłączanych do sieci, telefon, kamera IP.
Nowe standardy będą przydatne do zasilania rozmaitych urządzeń IoT, preferencja jest taka, żeby urządzenie IoT, jak tylko jest to ekonomicznie uzasadnione, zasilać z PoE.
Dlaczego?
- Urządzenie IoT najczęściej chce się komunikować z innymi urządzeniami
- Zasilanie bateryjne wymaga wymiany, co jest trudne jeżeli takich urządzeń jest na setki, lub tysiące
Wiemy natomiast już dzisiaj, że urządzeń podłączanych do sieci będzie wykładniczo więcej, warto mieć to na uwadze planując rozwiązanie PoE w nowych lokalizacjach.
Podsumowanie
PoE działa automatycznie, jeżeli urządzenia po obu stronach są zgodne ze standardem i wspierają wszystkie jego założenia.
Jeżeli zasilanie PoE nie działa, należy sprawdzić testerem okablowanie oraz zakres wsparcia dla PoE przede wszystkim prostszych urządzeń PSE.
Jeżeli to nie daje rezultatów, trzeba sięgać po bardziej zaawansowane urządzenia pomiarowe, sprawdzić na których żyłach pojawia się zasilanie. Najczęstszą przyczyną jest nieprawidłowe podpięcie żył w gniazdku ethernetowym.
Chcesz więcej informacji?
Dołącz do naszej strony fanów na Facebook: