Η τροφοδοσία των συσκευών με ενέργεια μέσω δικτύου (Power over Ethernet ή PoE) έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Με γνώμονα τη ζήτηση για εύκολη εγκατάσταση και ωθούμενη από τα νέα πρότυπα που επεκτείνουν την υποστήριξη για περισσότερες συσκευές, στο PoE αναμένεται να δούμε εκρηκτικούς ρυθμούς ανάπτυξης που ταιριάζουν στην περίοδο αμέσως μόλις η τεχνολογία εισήχθη αρχικά το 2003.

Υπάρχουν μερικοί ελκυστικοί λόγοι για την υιοθέτηση του PoE. Πρωτίστως, δίνοντας ενέργεια και μεταδίδοντας δεδομένα μέσω του ίδιου καλωδίου, το PoE εξαλείφει την ανάγκη για πρόσθετες εγκαταστάσεις καλωδιώσεων, εξοικονομώντας χρήματα και περιττές καλωδιώσεις. Αυτή η ενοποίηση επιτρέπει επίσης την ταχύτερη ανάπτυξη στο τελικό σημείο, ειδικά για συσκευές μακριά από το κτίριο περιοχές, όπως τα σημεία συναλλαγών, οι αποθήκες, οι χώροι εργασίας, οι κάμερες ασφαλείας, τα περίπτερα πώλησης, κ.λπ. Επίσης η τροφοδοσία ισχύος σε απομακρυσμένα σημεία επιτρέπει στην τροφοδοσία ενέργειας να ενοποιείται σε μία κεντρική τοποθεσία.

Επισκόπηση προτύπων

Ενώ οι προηγούμενες προδιαγραφές περιορίζουν τα είδη των συσκευών που θα μπορούσαν να υποστηριχθούν από PoE, πρόσφατα πρότυπα έχουν τη δυνατότητα για μεταφορά περισσότερης ηλεκτρικής ενέργειας, διευρύνοντας το φάσμα των συσκευών που υποστηρίζονται στην επιχείρηση και με τη σειρά του οδηγεί σε υψηλότερους ρυθμούς θιοθέτησης της τεχνολογίας αυτής. Ωστόσο, υψηλότερο ρεύμα με PoE φέρνει σημαντικές επιπτώσεις στην καλωδίωση και σύνδεση, ότανθέλουμε να εξασφαλίζει μέγιστη απόδοση του δικτύου.
• Το 2002, δημοσιεύτηκε το πρότυποIEEE 802.3af, το οποίο περιέγραφε Power over Ethernet με ισχύ έως 15,4 W συνεχούς ρεύματος, ενώ υποστηρίζει 10BASE-T και 100BASE-T. Η ισχύς μεταφέρεται με δύο από τα τέσσερα συνεστραμμένα ζεύγη καλωδίων Cat 3 ή υψηλότερης κατηγορίας.

• Το 2009, εισήχθη το IEEE 802.3at, επίσης γνωστό ως το πρότυπο "PoE +". Αυτή η ενημερωμένη έκδοση επιτρέπει την παράδοση μέχρι και 30 W, και υποστηρίζει 1000BASE-T με καλώδια CAT 5 ή 6. Επίσης περιορίζει τη μετάδοση ισχύος σε δύο από τα τέσσερα ζεύγη καλωδίων. Ενώ το PoE + υποστηρίζει τροφοδοσία συσκευών που απαιτούν μεγαλύτερη ισχύ, μπορεί επίσης να ανιχνεύσει τις συσκευές που απαιτούν 15 Watts ή λιγότερο και να παραδώσει το κατάλληλο επίπεδο που απαιτείται.

• Το 2011, η Cisco δημιούργησε μια μη τυποποιημένη εφαρμογή PoE που ονομάζεται Universal Power over Ethernet (UPOE). Το UPOE μπορεί να χρησιμοποιήσει και τα τέσσερα ζεύγη καλωδίων και παρέχει έως και 60 W, επεκτείνοντας περαιτέρω το είδος των συσκευών που μπορούν να υποστηριχθούν.

• Τον Απρίλιο του 2013, το IEEE ανακοίνωσε την ομάδα μελέτης για τη δημιουργία 802.3bt, η οποία θα καθορίσει PoE για πάνω από τέσσερα ζεύγη και υποστήριξη 10GBASE-T. Το νέο πρότυπο θα καθορίσει δύο βαθμίδες του PoE: Ο τύπος 3 θα υποστηρίξει μέχρι και 60 watt και ο τύπος 4 έως 100 watt, για συσκευές που απαιτούν μεγαλύτερη ισχύ, όπως φορητούς υπολογιστές και τηλεοράσεις. Η ημερομηνία δημοσίευσης για 802.3bt αναμένεται στις αρχές του 2017.

• Η τεχνολογία Power over HDBaseT (ΡΟΗ): Το HDBaseT μεταδίδει εικόνα, ήχο, Ethernet 100Mbit / s, και τροφοδοσία ενέργειας. Το πρότυπο ΡΟΗ βασίζεται στο πρότυπο 802.3at, τροποποιημένο, ώστε να καταστεί δυνατή η τροφοδοσία μέχρι και 100 W πάνω από 4 ζεύγη Cat 5e ή 6..

Οι οργανισμοί TIA καιISO ετοιμαζονται και αυτοί για την ενημέρωση των προτύπων για καλώδια που υποστηρίζουν PoE με 4ζεύγη για την τροφοδοσία σύμφωνα με το πρότυπο 802.3bt. Η οδηγίες TIA TSB-184 για την υποστήριξη μετάδοσης ισχύος μέσω εξισορροπημένου συνεστραμμένου ζεύγους καλωδίων και το σχέδιο εργασίας για το πρότυπο ISO / IEC 11.801 έως 6 για διανομή υπηρεσιών σε κτήρια αυξάνουν τις απαιτήσεις των καλωδίων κατηγορίας 6Α για την καλύτερη υποστήριξη του προτύπου IEEE 802.3bt με τέσσερα ζεύγη PoE, καθώς και άλλες εφαρμογές .

Εξοπλισμός για την παροχή PoE

Ένα σύστημα PoE έχει δύο κύριες συνιστώσες: εξοπλισμό παροχής ισχύος (PSE) και συσκευή που τροφοδοτείται (PD). Το PD λαμβάνει την ισχύ του από το PSEμε τη χρήση ενός απλού καλωδίου Ethernet. Η PSEμπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: endspans και midspans. Endspans είναι ουσιαστικά Ethernet switches με πρόσθετα κυκλώματαPoE, ενώ τα midspans τοποθετούνται ανάμεσα στο switch και την τροφοδοτούμενη συσκευή.Τα Midspans, επίσης γνωστά ως διατάξεις έγχυσης PoE, χρησιμοποιούνται συνήθως όταν το PoE είναι η μόνη αναβάθμιση που γίνεται στο δίκτυο, όπως κατά την προσθήκη τηλεφώνων IP ή ασύρματων εφαρμογών σε υπάρχον δίκτυο μη-PoE. Έτσι αποφεύγεται η αντικατάσταση των switches που δεν προσφέρουν PoE, αλλά βρίσκονται ακόμη στον παραγωγικό κύκλο της ζωής τους. Midspans μπορεί να βρίσκονται οπουδήποτε, εφ 'όσον αυτά βασίζονται σε πρότυπο συμβατό με την εγκατάσταση, όπως ένα δωμάτιο τηλεπικοινωνιών, και δεν έχουν εγκατασταθεί ως μέρος μιας μόνιμης σύνδεσης.

Καλωδίωση για PoE

Ένα από τα μεγαλύτερα ζητήματα που μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση είναι η παραγωγή θερμότητας σε μια δέσμη καλωδίων. Όταν μια συσκευή προστίθεται για τροφοδοσία στο εξισορροπημένο συνεστραμμένο ζεύγος καλωδίων, οι αγωγοί χαλκού παράγουν θερμότητα και η θερμοκρασία ανεβαίνει. Η θερμότητα διαχέεται στον περιβάλλοντα χώρο, μέχρι να επιτευχθεί μία σταθερή θερμοκρασία, με τη δέσμη καλωδίων σε υψηλότερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να οδηγήσουν σε μεγαλύτερη απώλεια εισαγωγής (insertion loss) και με τη σειρά της σε μικρότερο επιτρεπόμενο μήκος καλωδίου καθώς και υψηλότερο κόστος ενέργειας, αφού περισσότερη ισχύς διαχέεται στην καλωδίωση. Όταν πρόσφατα αναπτυσσόμενα πρότυπα PoE επιτρέψουν μετάδοση περισσότερης ισχύος, οι ανησυχίες για τη θερμοκρασία κατά πάσα πιθανότητα θα γίνουν ακόμη πιο διαδεδομένες.

Οι θερμοκρασίες καλωδίων δεν πρέπει να υπερβαίνουν την ονομαστική θερμοκρασία του καλωδίου, καθώς τα καλώδια για εμπορική χρήση συνήθως έχουν μια μέγιστη θερμοκρασία 60 βαθμών Κελσίου. Η Ένωση Βιομηχανιών Τηλεπικοινωνιών (ΤΙΑ) συνιστά 15 βαθμούς ως μέγιστη επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από του περιβάλλοντος ως αποτέλεσμα της μετάδοσης ισχύος μέσω της καλωδίωσης.

Η ΤΙΑ προτείνει μια σειρά από τρόπους για να βοηθήσει στη μείωση της θερμοκρασίας της καλωδίωσης:

1. Μείωση του αριθμού των καλωδίων ανά δέσμη
Ο διαχωρισμός μεγάλης δέσμης καλωδίων σε μικρότερες δέσμες ή η αποφυγή σφιχτής δέσμης θα ελαχιστοποιήσει τις υψηλότερες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα η ΤΙΑ δοκίμασε τη θερμοκρασία μιας δέσμης 91 καλωδίων, και στη συνέχεια διαχώρισετη δέσμη σε τρεις δέσμες μέχρι 37 καλωδίων η κάθε μία. Η θερμοκρασία στο κέντρο μιας δέσμης 91 καλωδίων ήταν υψηλότερη από την θερμοκρασία στη χειρότερη περίπτωση κεντρικού σημείου, όταν υπήρχαν τρεις δέσμες. Ο φυσικός διαχωρισμός των τριών δεσμών οδηγεί σε περαιτέρω μείωση της μέγιστης θερμοκρασίας.

2. Χρησιμοποιήστε μεγαλύτερη κατηγορία καλωδίωσης
Μεγαλύτερη κατηγορία βαθμολογησης καλωδίου σημαίνει συνήθως μεγαλύτερο μεγέθος καλωδίου, και καθώς η ένταση του ρεύματος αυξάνει, αυτοί οι μεγαλύτεροι αγωγοί θα έχουν καλύτερες επιδόσεις από τα μικρότερα καλώδια. Το σχήμα 1 δείχνει δοκιμή της TIA που συγκρίνει την άνοδο της θερμοκρασίας με την αύξηση του μεγέθους της δέσμης καλωδίων για διάφορες κατηγορίες και μεγέθη καλωδίων. Όλα τα καλώδια ελέγχθηκαν με τη χρήση ρεύματος 1.000 mA ανά ζεύγος. Η εξέταση δείχνει ότι τα μεγαλύτερης κατηγορίας καλώδια επέτρεψαν ευρύτερο μεγέθος δέσμης με λιγότερη από τη μέγιστη αύξηση της θερμοκρασίας των 15 βαθμών. Το επιτρεπόμενο μέγεθος δέσμης ήταν 52 καλώδια για Cat 5e, 64 για Cat 6, 74 για Cat 6Α και ανάλογη αύξηση της τιμής για Cat 8.

Το Σχήμα 2 συγκρίνει την αύξηση της θερμοκρασίας σε δέσμες 100 καλωδίων κατηγορίας 5e, 6, και 6Α, καθώς το ρεύμα ανά ζεύγος αυξάνεται (επί του συνόλου τεσσάρων ζευγών). Και πάλι, η μεγαλύτερη κατηγορία καλωδίωσης είναι σε θέση να υποστηρίξει περισσότερο ρεύμα στη μέγιστη επιτρεπόμενη αύξηση θερμοκρασίας κατά 15 βαθμούς, καθώς η δέσμη κατηγορίας 6Α υποστηρίζει 865 mA ανά ζεύγος. Γίνεται σαφές ότι η μεγαλύτερη κατηγορία καλωδίωσης θα είναι αναγκαία για την ελαχιστοποίηση των αυξήσεων της θερμοκρασίας, με παράλληλη υποστήριξη τροφοδοτούμενων συσκευών (PDs) που χρειάζονται περισσότερη ενέργεια. Για το λόγο αυτό η Leviton συνιστά τη χρήση κατηγορίας 6Α για νέες εφαρμογές PoE με 4 ζεύγη.

3. Εγκαταστήστε θωρακισμένη καλωδίωση

Οι μηχανικοί της Leviton δοκίμασαν πρόσφατα πώς η θερμότητα πλήττει την απόδοση ενός καλωδίου, χρησιμοποιώντας σε καλωδίωση Leviton κατηγορία 6Α. Συνέκριναν τρεις τύπους καλωδίων: αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους (UTP), αθωράκιστο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους με περίβλημα φύλλων (foiled UTP ή F/UTP), και το καλώδιο που χρησιμοποιώντας την κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία ακύρωσης θορύβου Helix της Leviton (NCHT). Το καλώδιο NCHT περιλαμβάνει ένα μεταλλικό "περικάλυμμα απομόνωσης» γύρω από τον πυρήνα των 4 ζευγών και διαθέτει διαχωρισμούς στο περικάλυμμα για να αποτρέψει ρεύμα να ρέει κατά μήκος του καλωδίου. Αυτό το περιτύλιγμα απομόνωσης παρέχει πρόσθετη προστασία από το φαινόμενο της διαφωνίας (παρεμβολή τύπου cross-talk), αλλά κυρίως εξαλείφει την ανάγκη για γείωση και κόλληση που συνήθως απαιτούνται με τα θωρακισμένα καλώδια.

Τα δείγματα του καλωδίου δοκιμάστηκαν φέροντας ρεύμα τύπου PoE+ 600 mA ανά ζεύγος έναντι και των 4 ζευγών σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 60 βαθμών Κελσίου. Κάθε τύπος καλωδίου ήταν κουλουριασμένος σε ξεχωριστό μήκος 90 μέτρων και τερματιζόταν με ακροδέκτες και στα δύο άκρα. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε το ρεύμα, ενώ παρακολουθείτο η άνοδος της θερμοκρασίας της δέσμης.Εάν το αποτέλεσμα της δοκιμής ξεπερνούσε τις απαιτήσεις σε απώλεια εισαγωγής απ' ό,τι προέβλεπαν τα πρότυπα TIA-568-C.2 και ISO / IEC 11801 Class EA, τελείωνε η δοκιμή για αυτόν τον τύπο καλωδίου. Εάν το αποτέλεσμα ήταν αρνητικό, αφαιρούσαν 1 μέτρο καλωδίου από την κουλούρα, το καλώδιο τερματιζόταν εκ νέου, εφαρμοζόταν εκ νέου το ρεύμα και γινόταν νέα μέτρηση. Συνέχισαν αυτή τη διαδικασία, μέχρι να επιτευχθεί ένα δεκτό αποτέλεσμα.

Η αξιολόγηση με βάση τη μείωση του μήκους εξ αιτίας της απώλειας εισαγωγής ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των καλωδίων που ελέγχθηκαν, όπως παρατίθενται στο Σχήμα 3. Το καλώδιο UTP παρουσίασε τη χειρότερη επίδοση, δεδομένου ότι απαιτούνται περισσότερο από 9 μέτρα μήκους που πρέπει να αφαιρεθούν, πριν επιστρέψει ένα πέρασμα με αποδεκτή απώλεια εισαγωγής. Τα καλώδια F/UTP και NCHT απέδωσαν σημαντικά καλύτερα, με το καλώδιο NCHT να απαιτεί μόνο 1 μέτρο μήκους να αφαιρεθεί και το καλώδιο F/UTP να εξακολουθεί να είναι εντάξει στα 90 μέτρα.

Η μεγάλη διαφορά στην απόδοση μεταξύ του UTP και των υπόλοιπων καλωδίων σε υψηλές θερμοκρασίες είναι πιθανό οφείλεται στο ότι το καλώδιο UTP δεν έχει καμία ασπίδα ή φράγμα απομόνωσης ως περιτύλιγμα μεταξύ των κλώνων και της εξωτερικής επένδυσης του καλωδίου. Επίσης μπορεί να υπάρχει μια αλληλεπίδραση που αλλάζει τη διηλεκτρική σταθερά γύρω από τον αγωγό και συμβάλλει σε μεγαλύτερη εξασθένηση στην υψηλότερη θερμοκρασία.Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι, ενώ η απώλεια εισαγωγής είχε μια διαφορά μεταξύ των τύπων καλωδίωνF / UTP και NCHT, υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα για κάθε τύπο καλωδίου. Ενώ τα F/UTP σημείωσαν τις καλύτερες επιδόσεις, το NCHT προσφέρει το πλεονέκτημα, ότι δεν απαιτεί γείωση ή συγκόλληση και είναι ευκολότερο να τερματιστεί. Οι εκτιμήσεις αυτές θα πρέπει να γίνονται με βάση τη συγκεκριμένη εφαρμογή του δικτύου σας.

Αξιοπιστία Σύνδεσης

Ένα άλλο ζήτημα με το μεγαλύτερο ρεύμα PoE, είναι η δυνητική βλάβη με την πάροδο του χρόνου σε βύσματα RJ45 στο δίκτυο. Συγκεκριμένα, όταν ένα καλώδιο patch αποσυνδέεται, ενώ η σύνδεση είναι υπό φορτίο, θα εμφανιστεί ηλεκτρικό τόξο μεταξύ του συνδετήρα και του βύσματος. Ενώ δεν υπάρχει καμία άμεση ζημία (και το τόξο δεν είναι επικίνδυνο για τους χρήστες), η ακεραιότητα της σύνδεσης μπορεί να αποδυναμωθεί κατά τις πολλές αποσυνδέσεις.

Για να προσθέσει επιπλέον προστασία και μακροζωία στη σύνδεση, η Leviton συνιστά τη χρήση υποδοχών με 50μm επιχρυσωμένα δόντια (όπως ορίζεται από τα πρότυπα ΤΙΑ) καθώς και σχέδια που κρατούν σε απόσταση το σημείο σύνδεσης μεταξύ των οδόντων του βύσματος και της πρίζας από τη ζημιά του ηλεκτρικού τόξου. Θα πρέπει επίσης να πληρούν τις απαιτήσεις αντίστασης επαφής που ορίζονται στο πρότυπο IEC 60512-99-001, το οποίο καλύπτει βύσματα για ηλεκτρονικό εξοπλισμό.

Η Leviton δοκίμασε την εμφάνιση και τη σοβαρότητα στα σκασίματα στο σύνολο δοντιών του βύσματος Leviton που προέκυψαν από ηλεκτρικό τόξο μεταξύ των επαφών όταν βύσμα και υποδοχή αποσυνδέονται σε εφαρμογή PoE+ με ενεργό φορτίο. Κατά τη δοκιμή διαπιστώθηκε ότι αναπτύχθηκαν σκασίματα σε αμφότερα τα στοιχεία, δηλαδή τα δόντια υποδοχής και τις επαφές του βύσματος, μετά από 25 κύκλους εισαγωγής, με μεγαλύτερες ζημιές μετά από επιπλέον 25 κύκλους με αντίστροφη ροή ρεύματος.

Ωστόσο, η θέση του σκασίματος στα βύσματα Leviton είναι επαρκώς μακριά από το σημείο επαφής μεταξύ των οδόντων και της επαφής του βύσματος, όταν τα βύσματα ζευγαρώνουν, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4. Αυτό σημαίνει ότι το σκάσιμο δεν επηρεάζει την ηλεκτρική απόδοση των συνδέσμων μέσα σε ένα κανάλι, παρέχοντας επιπλέον μακροζωία.

Σχετικά με τα συστήματα χάλκινων καλωδίων Leviton 

Η υψηλής ποιότητας συνδεσιμότητα είναι ουσιαστικής σημασίας για την επίτευξη της απόδοσης, της αξιοπιστίας και της ευελιξίας που απαιτείται σε λειτουργίες δικτύου του σήμερα. Η Leviton είναι αφοσιωμένη στην παροχή της μέγιστης απόδοσης των συστημάτων καλωδίωσης για την υποστήριξη των υποδομών σε κρίσιμα δίκτυα μικρών και μεγάλων εμπορικών επιχειρήσεων και οικιστικών μονάδων.Οι υποδοχές Leviton για χάλκινα συστήματα, καλώδια μικτονόμησης (patchcords) και πλαίσια μικτονόμησης (patch panels) έχουν ελεγχθεί ως στοιχεία και δοκιμαστεί από τρίτους, οι οποίοι επαλήθευσαν ότι υπερβαίνουν την απόδοση που ορίζει το βιομηχανικό πρότυπο. Και εγκαταστάσεις που πληρούν τις προϋποθέσεις του συστήματος συνοδεύονται από εγγύηση περιορισμένης διάρκειας. Μπορείτε πάντα να αναμένετε ότι θα λάβετε τη μέγιστη δυνατή απόδοση στις επενδύσεις σε υποδομές (ROii ™), όταν επιλέγετε συνδεσιμότητα Leviton.

(Πηγή: Ιστολόγιο Leviton - http://blog.leviton.com/cabling-and-connectivity-power-over-ethernet?utm_source=twitter&utm_medium=&utm_campaign=JULY)