Power over Ethernet, också kallat PoE, är ingen ny teknologi och används redan i dag inom exempelvis IP-telefoni, i trådlösa accesspunkter och IP-kameror. Det första riktigt lyckade PoE-systemet skapades av Cisco år 2000. Genom att mata in spänning (48V DC) i en nätverkskabel kunde man skicka båda ström och data samtidigt. På så sätt gav de sina kunder ett mervärde då behovet av eluttag minskade drastiskt – vilket i sin tur hjälpte dem att sälja fler IP-telefoner.

Denna fjärde artikel i Detektor Security Academy-serien ska, med hjälp av EtherWAN, förklara det mest väsentliga som alla PoE-användare borde veta.

PoE-systemet 

En PoE-aktiverad IP-kamera är ett exempel på en powered device (PD) som kan ta emot spänning över en nätverkskabel.

I ett PoE-system finns två olika typer av enheter: power sourcing equipment (PSE) och powered devices (PD). En PD är en spänningsmatad nätverksenhet, exempelvis en IP-kamera, som kan ta emot spänning över en nätverkskabel.

En PSE, eller spänningsmatande utrustning, å andra sidan är en enhet som "försörjer" kabeln med spänning. Spänningen ges vanligtvis genom de oanvända trådarna i en partvinnad nätverkskabel och kommer från en strömförsörjningsenhet, exempelvis en Ethernet-switch. Det finns två olika typer av PSE:er som kan strömförsörja ett nätverk – endspans och midspans. Endspans är Ethernet-switchar som kan mata spänning på varje port och kallas normalt för PoE-switchar. Midspans är externa ströminjektorer placerade mellan en "vanlig" Ethernet-switch och en PD.

Man kan också uppgradera PD-utrustning till PoE genom att använda en PoE-splitter. När en PoE-switch känner av att det finns kompatibel utrustning (spittern) i andra änden lägger den ut strömmatning och ger på så sätt nätverksenheten spänning.

Om både switchen och PD:n saknar PoE-stöd använder man både injektor och splitter.

IEEE-standarder 

I juni 2003 släppte IEEE-arbetsgruppen den ratificerad PoE-standarden IEEE 802.3af. Den erbjuder upp till 15,4W DC (minimum 44V DC och 350mA, maximum 360mA och 57V DC) till varje enhet (PD).

År 2010 ratificerade IEEE en ny PoE-standard – 802.3at. Den erbjuder upp till 30W DC (minimum 50V DC och 600mA, maximum 57V DC) till varje enhet. IEEE 802-3at-standarden kallas ibland också PoE+ eller PoE plus. 

De fyra PoE-faserna  Varje PSE ansvarar för fyra olika aspekter (eller faser) av PoE:

1. PD-detektion
2. PD-klassificering
3. Uppstart
4. Avstängning

PD-detektion och PD-klassificering sköts genom komplexa signaleringsprotokoll som säkerställer att spänning levereras till PD:n enligt klassificeringen. På så sätt förhindras att spänning skickas när inte någon PD är ansluten. Protokollen säkerställer också en stabil spänningsnivå. En PoE-aktiverad PSE skickar en lågspänningssignal som hela tiden söker efter en 802.3-PD vid andra änden av en nätverkskabel. Om enhet ansluts som inte har PoE-stöd kan PSE:n skapa "vanlig" länk till nätverksenheten. Men om en 802.3-PD ansluts kommer PSE:n att känna av detta och börja processen med att strömförsörja enheten. 

PoE innebär att elektrisk kraft tillsammans med datakommunikation skickas samtidigt över en och samma nätverkskabel. IEEE-standarden för PoE kräver Kategori 5-kabel.

Kablar IEEE-standarden för PoE kräver Kategori 5-kabel eller högre för höga spänningsnivåer, men Kategori 3-kabel fungerar för låga nivåer. Dock är en Kategori 5-kabel som är av hög kvalitet och ämnad för utomhusbruk ändå betydligt billigare än USB-repeaters eller strömkablage.

Jordfelsskydd För att minimera risken för skador på utrustningen om det inträffar något fel utrustas mer sofistikerade PoE-system med jordfelsskydd. Detta är bra att ha och stänger av strömförsörjningen om spänningen blir för hög eller om en kortslutning inträffar.

UPS

PoE kan höja ett objekts säkerhetsnivå genom en avbrottsfri kraftförsörjning (UPS – Uninterrupted Power Supply) där PoE-switchen finns.

Vid strömavbrott kommer viktiga nätverksenheter förlora sin funktionalitet såvida de inte är skyddade av en UPS med batteribackup. Har man stora mängder nätverksutrustning inom ett stort område krävs normalt sett flera UPS:er. Men med PoE kan en enda centralt styrd UPS ge backupström till all utrustning. På så sätt kan alla nätverksenheter få ström även vid strömavbrott.

Centralt styrd ström innebär också att man på fjärr kan stänga ner eller återställa nätverksenheter, vilket sparar både pengar och tid eftersom man inte behöver skicka ut en tekniker till platsen.

Viktigt med PSE Conformance Test Trots att det finns många PoE-krav specificerade i IEEE-standarderna finns det stort utrymme för variation i konstruktionen av PoE-utrustning. Många tillverkare går utanför specifikationen på sätt som påverkar förmågan att strömförsörja och upprätthålla rena 802.3-enheter. Denna stora variation ställer till med ett antal olika kompatibilitetsproblem, exempelvis med spänningsnivåer.

PoE utmanar design- och testingenjörer väldigt mycket. Tillämpningen och förvaltningen av spänning över multipla LAN-anslutningar måste vara helt transparent och säker för nätverksutrustningen och inte påverka den traditionella dataöverföringen.

I EtherWAN:s kvalitetslaboratorium genomgår varje PSE ett så kallat PSE Conformance Test från Sifos Technologies.

EtherWAN, till exmepel, har över tio års erfarenhet av PoE-switchtillverkning och i deras kvalitetslaboratorium måste varje PSE klara det så kallade PSE Conformance Test Suite från Sifos Technologies. Testet kontrollerar upp till 115 parametrar för 802.3at. Parametrarna mäts i 23 specifika tester som täcker över 95 procent av checklistan i IEEE 802.3at-specifikationen. Testet används brett i nätverksbranschen som industrinormen för PSE-specifikationsefterföljelse.

På grund av det höga tempot i nätverksbranschen är det viktigt att köpa ett fullt ut godkänt system, eftersom den realistiska livslängden för nätverksutrustning är cirka fem år. Köper man utrustning som inte är fullt kompatibel med IEEE 802.3at eller IEEE 802.3.af riskerar man att möta en mardröm i framtiden.

Några av alla fördelarna med PoE 

• Utrustning kan installeras på den bästa platsen istället för en plats där ström finns.
• Nätverksinstallationer kan utföras billigare, enklare och snabbare.
• Nätverksförändringar, som att addera, ta bort eller flytta något, kan göras betydligt enklare..
• Genom att använda en PoE-infrastruktur kan man få centralt styrd backupström för viktiga nätverksenheter.
• PoE kan användas på objekt där USB- eller strömkablage är för svårt eller för dyrt att använda.

Ordlista

• Ethernet – Ethernet är en familj tekniker för datorkommunikation i lokala nätverk. Ethernet standardiseras av IEEE.
• Cat 5 – Kategori 5-kabel eller Cat 5 är en standard i nätverksöverföring över kabel. Kategorin garanterar en överföringshastighet på upp till 100 megabit per sekund..
• IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers är en icke vinstinriktad organisation bildad 1963. IEEE är en sammanslutning av över 360 000 tekniker från cirka 175 länder.
• UPS – Avbrottsfri kraftförsörjning är en funktion som garanterar en hög kvalitet på lik- eller växelspänning till elförbrukare. UPS-enheten ger inte bara batteribackup vid strömavbrott utan skyddar även mot kraftiga spikar/störningar eller en kraftigt modifierad sinusvåg.
• Phantom power – En teknik för att strömmata över en nätverkskabel på samma trådar som datatransmissionen..
• Injektor   – Om en switch saknar PoE-stöd kan en injektor användas mellan switchen och en PD för att strömförsörja nätverksenheten.

Om sponsorn EtherWAN Systems, grundat 1996 med huvudkontor i Kalifornien i USA samt Taiwan, har blivit ledande inom Ethernet-infrastruktur för anläggningar på olika marknader, bland annat inom IP-övervakning, intelligenta transportsystem (ITS), elektronik, olje- och gruvindustrin samt fabriksautomation. EtherWAN är specialister på att utveckla och tillverka fiberoptiska Ethernet-produkter och Ethernet-utrustning speciellt anpassad för hårda och krävande miljöer. EtherWAN erbjuder också konsulttjänster inom nätverkstopologi.

För mer information om EtherWAN:s lösningar, besök: www.etherwan.com

Kontaktinformation: info@etherwan.com.tw