Power over Ethernet (PoE) offers convenience, flexibility, and enhanced management capabilities by enabling power to be delivered over the same CAT5 cabling as data. This technology is especially useful for powering IP telephones, wireless LAN access points, cameras with pan tilt and zoom (PTZ), remote Ethernet switches, embedded computers, thin clients and LCDs.
The original IEEE 802.3af-2003 PoE standard provides up to 15.4 W of DC power (minimum 44 V DC and 350 mA) supplied to each device. The IEEE standard for PoE requires Category 5 cable or higher (can operate with category 3 cable for low power levels).
The updated IEEE 802.3at-2009 PoE standard also known as PoE+ or PoE plus, provides up to 25.5 W of power.
Although 2009 standard prohibits a powered device from using all four pairs for power, some vendors have announced products that claim to be compatible with the 802.3at standard and offer up to 51 W of power over a single cable by utilizing all four pairs in the Category 5 cable. The trend for power demands seem to be up.
Compliance to Power-over-Ethernet safety standards is critical when moving beyond 60W (EE Times)and Compliance with POE safety standards is critical when moving beyond 60W (EDN) articles tells that the current generation of standards-based technology enables up to 60 watts of power to be delivered over four pairs of cabling, which also improves efficiency when compared to earlier two-pair solutions. Compliance with POE safety standards is critical when moving beyond 60W.
As the industry moves toward delivering even more power over the CAT5-or-better cabling infrastructure, system designers and network administrators alike, need to understand various emerging technology options. Some new options can bring expensive and cumbersome deployment complications and, potentially, safety risks.
Some manufacturers have touted their own 100W-per-port solutions or even 200W/port solutions that are not safe. The use of a standard Ethernet-cabling infrastructure for a single port delivering greater than 100W is simply not safe under the NEC standard. The only safe approach for powering devices over Ethernet cabling is to follow IEEE802.3at-2009 specifications. Moving beyond the LPS requirement (sub-100W/port LPS requirement of IEC 60950-1:2011) to greater-than-100W/port implementations requires that the cables be protected with special flame-resistant conduit. A metal enclosure is required if the total PD load is greater than 100W for information data equipment, or greater than 15W for TV and audio equipment.
One standardized 100W solution is one used by HDBaseT Alliance. HDBaseT Alliance is develops 100W power specifications for products that transport uncompressed, high-bandwidth multimedia content, 100BaseT Ethernet, power, and various control signals through a single LAN cable. The key differences between the HDBaseT-powering approach and those from other independent manufacturers pursuing higher power levels are that it:
- Complies with the section 33.7.1 of the IEEE802.3at-2009 standard, which mandates that all PSEs conform to International Electrotechnical Commission (IEC) 60950-1:2001 specifications including classification as a Limited Power Source (LPS) carrying no more than 100 volt-ampere (VA) – or 100W – per port without the need for special over-current protection devices, and
- Performs Powered Device (PD) detection followed by PD classification to determine a PD’s consumed power level prior to its ignition.
In a typical HDBaseT implementation, the PSE is installed and powered by a 50 to 57-volt DC power supply, and all PDs receive power directly over the HDBaseT link across all four pairs of CAT5-or-better cables. Additionally, core PoE technology has been enhanced for HDBaseT to use a 1 amp current for every two cabling pairs, 3-event classification to identify compliant PSEs, and identify the cable length/resistance (draw more power when required not exceeding 100W, rather than assuming a worst-case cabling infrastructure at all times). This enables HDBaseT technology to transfer of up to 100W of continuous DC power, per port, from one side of the HDBaseT link to the other.
HDBaseT’s ability to deliver up to 100W of power (over 100m, via a single LAN cable, without any additional power source) is actually very nicely aligned with trends in energy usage and demand. The power level is more than adequate for supporting today’s typical 40-inch LED TV, which requires 70W of power. It is expected that both LCD and LED TV monitors will soon be averaging approximately one watt of power consumption per inch of screen size. Regardless of screen size EnergyStar™ 6.0 is targeting a cap of 85 W for all screen sizes.
PoE continues to evolve and offer an even wider variety of high-value power-delivery and management capabilities.
262 Comments
Tomi Engdahl says:
The Ethernet Alliance notes its PoE Certification program “is crucial to minimizing interoperability issues and fueling a positive user experience with IEEE 802.3 standards-based PoE.”
The consortium adds:
With IEEE standards defining more efficient and robust methods of delivering electrical power along with data from power sourcing equipment (PSE) such as Ethernet switches to powered devices (PDs) via Ethernet cabling, the world is amid sharp growth in the number and variety of PoE-powered devices, including wireless access points, phones, cameras, speakers, LED lighting and many others.
Dell’Oro Group predicts nearly 780 million Ethernet switch PoE ports will ship from 2021 to 2025. Based on a test plan developed by many of the same individuals who helped write the IEEE 802.3 PoE standards, the Ethernet Alliance PoE Certification program enables simple and clear identification of those PSE and PD products that will successfully work together and dependably deliver the differentiating power and efficiency benefits promised by IEEE-standardized PoE.
“Approving UL as an additional third-party testing lab expands the worldwide coverage of the Ethernet Alliance PoE Certification program,”
https://www.cablinginstall.com/testing/article/14198126/ethernet-alliance-ethernet-alliance-teams-with-ul-to-expand-poe-certification-testing-programs-reach?oly_enc_id=7211D2691390C9R
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/11827-enemman-poe-tehoa-verkkolaitteille
Tomi Engdahl says:
Remee says 21 AWG twisted-pair cable is 100Ω, RJ45-compatible
https://www.cablinginstall.com/cable/article/14197854/remee-intros-21-awg-twistedpair-cable?oly_enc_id=7211D2691390C9R
Remee claims its proprietary “utility Twisted Pair (uTP)” technology results in a twisted-pair power cable that allows for data and power to run over longer distances than traditional twisted-pair cable.
As part of its Activate by Remee Powered Cable Solutions product line, Remee Wire & Cable (Florida, NY) has announced the launch of its new family of 21 AWG utility Twisted Pair (uTP) cables. The manufacturer claims its proprietary uTP technology results in a twisted-pair power cable that allows for data and power to run over longer distances than traditional twisted-pair cable.
According to the company, “truly a utility cable, the new Activate by Remee uTP cable is 100Ω, RJ45 -compatible and can be used for network appliances that require data and power to be delivered to locations that fall outside of the traditional Ethernet ring topology.”
Remee claims that the new cable’s capabilities encompass more potential applications than PoE or powered cables may provide, including those for:
Cameras
Thermostats
PoE Lighting
PoE Type 1, 2, 3 and 4 devices in the IoT
Industrial factory floors
In conjunction with its new uTP product launch, Remee has introduced its Activate by Remee Bandwidth / Power Optimization Chart, a useful table that factors in the bandwidth and speed requirements of the new data cable, along with the power requirements of the cable run, considering VDC, amps, and wattage.
Based on these inputs, the chart reveals the appropriate power distance (in feet) of various copper gauge sizes. The table also covers the optimized uTP cables to illustrate the distance capabilities for PoE (802.3af), PoE+ (802.3at), PoE++ (802.3bt Type 3), and PoE++ (802.3bt Type 4) where Activate by Remee cable is selected.
The table is billed as a tool to help cabling installers, contractors, integrators and end users determine: the distance possible for IEEE 802.3 PoE
https://remee.com/wp-content/uploads/2021/02/Activate-Distance-Chart-Marc-Stringer-Dec_2020.xlsx-DATA-Table.pdf
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/11961-kuukauden-artikkeli-enemman-virtaa-ethernetin-yli
Tomi Engdahl says:
Waveshare PoE HAT for Raspberry Pi
https://www.youtube.com/watch?v=kW8WyJe7di4
This is the PoE HAT which is designed for Raspberry Pi.
A 0.91inch OLED is embedded for information displaying.
Cooling fan is added for cooling.
Supports 802.3af PoE.
https://www.waveshare.com/poe-hat-b.htm
Tomi Engdahl says:
#365 Is Power over Ethernet (POE) on the ESP32 any good? (New TTGO and Olimex boards available)
https://www.youtube.com/watch?v=v8JodmdxIKU
How should we connect devices to our home network? Wireless or wired via Ethernet? Do these new POE boards from TTGO and Olimex change anything? Interesting questions. Let’s have a closer look.
We all know: Wireless IOT devices are cool. But they have some drawbacks. This is why we want to look at the alternative: Wired IOT devices
Tomi Engdahl says:
FUN; you don’t need water cooling for high power Ethernet cable
I hate when the internet starts to leak again
https://www.google.com/amp/s/amp.reddit.com/r/WTF/comments/cbk62g/i_hate_when_the_internet_starts_to_leak_again/
Tomi Engdahl says:
Developing A Power Over Ethernet Stack Light
https://hackaday.com/2021/06/15/developing-a-power-over-ethernet-stack-light/
A common sight on factory floors, stack lights are used to indicate the status of machinery to anyone within visual range. But hackers have found out you can pick them up fairly cheap online, so we’ve started to see them used as indicators in slightly more mundane situations than they were originally intended for. [Tyler Ward] recently decided he wanted his build own network controlled stack light, and thought it would double as a great opportunity to dive into the world of Power Over Ethernet (PoE).
Now the easy way to do this would be to take the Raspberry Pi, attach the official PoE Hat to it, and toss it into a nice enclosure. Write some code that toggles the GPIO pins attached to the LEDs in the stack light, and call it a day. Would be done in an afternoon and you could be showing it off on Reddit by dinner time. But that’s not exactly what [Tyler] had in mind.
He decided to take the scenic route and designed his own custom PCB that combines an Ethernet interface, PoE hardware, and the ESP32 into one compact unit. It’s no great secret that it only takes a few extra components to plug the ESP32 into the network rather than relying on WiFi, but it’s still not something we see done very often by hobbyists.
POE stack light
A POE powered lighting controller supporting both Artnet and HTTP control.
https://hackaday.io/project/179361-poe-stack-light
Tomi Engdahl says:
Protecting Power Over Ethernet (PoE / PoE++) Communications
https://www.allaboutcircuits.com/industry-articles/protecting-power-over-ethernet-poe-poe-communications/?utm_medium=email&_hsmi=139112914&_hsenc=p2ANqtz-8oNqH1JfbFsqTZdkAxrJ_uNA5WNea1HNNhZvxDyMMBHevVU3iHPEbwdA8fiDqRj2kjoYdeMy4PV7VU-s5ZMhhle91cSnsuQIyFsUlL0CPy89KoHuA&utm_content=139112914&utm_source=hs_email
PoE is a transmission technology that passes power along with data on Ethernet cabling. A single cable provides power and data to devices such as voice over internet protocol (VOIP) telephones, security cameras using internet protocol, wireless access points, data center network routers, and industrial control systems. The IEEE standard for PoE is 802.3 and has been evolving since 2003 to enable the use of higher power.
The 2018 evolution of the standard, 802.3bt, commonly referred to as PoE++, allows a maximum power of 90 W and as much as 960 mA of current on the data lines. Furthermore, this standard allows Ethernet transmission rates that can reach 10 Gbps, 10GBASE-T. However, the inclusion of power with low voltage digital signals requires that PoE circuits be protected from current overloads and voltage transients such as lightning, ESD, and other fast transients that propagate on an AC power line.
Protecting a PoE++ Port
Figure 1 illustrates an example PoE++ design and includes recommended protection components for current overload protection and transient voltage protection. The circuitry between the RJ45 connector and the protection network is designed to protect both the Ethernet Physical Layer (PHY) circuitry and the powered device (PD) controller.
A fuse is recommended to protect each of the eight data lines from current overloads. Consider a slow blow fuse to avoid nuisance shutdowns from current surges due to a switching power supply or lightning surges. Another condition that the fuse can help avoid is damage due to an incorrectly wired or shorted power line. Ensure that the fuse you select is compliant with standards such as IEC 62368-1, Telcordia GR-1089, and FCC 47 Part 8 Surge Specifications. Fuses that meet these requirements have working current ratings of about 2A or less.
Look for a fuse with an interrupting rating of as much as 100 A so that the fuse can open and not vaporize even under the worst-case overload condition. Fuses that meet the referenced standards can open in approximately a second to a 250 % overload. To enable the efficient assembly of the PCB, select a surface mount version that is suitable for reflow soldering.
On the center tap of the isolating signal transformers, use a protection thyristor connected to earth ground to absorb and prevent voltage transients, including lightning strikes, from passing through the signal transformers. Protection thyristors, like Littelfuse SIDACtors®, are crowbar-type devices with low on-state voltage and the capacity to absorb high currents from transients.
A fuse combined with a protection thyristor complies with global regulatory standards, GR 1080 and IEC 62368-1, for protecting telecommunications equipment.
Protecting the Ethernet Physical Layer Chipset
For the Ethernet PHY chipset, the major transients that can cause damage are ESD strikes, cable discharge events, and electrical fast transients on the data lines. A transient voltage suppressor (TVS) diode array can provide the necessary protection. To protect all eight data lines, use two 4-channel TVS diode arrays as shown in Figure 2.
Protecting a PoE Network in a Building
An intra-building PoE network is a less harsh environment; and, the PoE network only carries a maximum of 15.4 W or 350 mA. Here, protecting the PHY against harmful ESD events with a 2-channel TVS diode array is recommended.
Protecting a PoE Network in an Outdoor Environment
The outdoors is a much more severe environment for electronics than indoors. There is a higher risk for power-cross to cause over-current faults and also a higher risk of lightning-induced surges events. Like the PoE++ protection circuit, a time-delay fuse is recommended on each I/O line for any outdoor and harsh environment PoE circuits to protect against power-cross events.
A gas discharge tube provides crowbar protection from lightning or other hazardous transients.
Note that the fuse and gas discharge tube combination should meet all the regulatory requirements as described for the PoE++ standard.
Including overload protection in your communication system designs will prevent failures from damaging environmental disturbances. The benefits of reduced service costs and an enhanced reputation for product quality far outweigh the small cost for the additional components added to the product designs.
Tomi Engdahl says:
https://blog.router-switch.com/2019/06/poe-vs-poe-vs-upoe-poe/
https://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
Tomi Engdahl says:
IEEE standard PoE comes always with nominal around 48V voltage (44-57V or 50-57V DC) and different current ratings (350, 600 or 960 mA per wire pair)
Non-standard proprietary systems can use different voltage levels (typically between 5V and 50V, usually, 12V, 24V or 48V DC).
I have built stuff for both types.
Tomi Engdahl says:
Designed to leave most GPIO pins free and not block the SoC, UCTRONICS’ PoE HAT Mini is an interesting add-on for Power-over-Ethernet.
UCTRONICS’ PoE HAT Mini Adds Power-over-Ethernet to a Raspberry Pi in Tiny Footprint
https://www.hackster.io/news/uctronics-poe-hat-mini-adds-power-over-ethernet-to-a-raspberry-pi-in-tiny-footprint-4e1b52252b54
Designed to leave most GPIO pins free and not block the SoC, UCTRONICS’ PoE HAT Mini is an interesting add-on for Power-over-Ethernet.
Tomi Engdahl says:
#RaspberryPi #PoE #Networking
Review: Raspberry Pi’s new PoE+ HAT
https://www.youtube.com/watch?v=XZ08QKAbBoU
The new PoE+ HAT has some issues, like using almost twice as much power for its own operation as the original PoE HAT. It does supply more power to the Raspberry Pi, but at least for the Pi 3 model B+ and 4 model B, does that even matter?
Tomi Engdahl says:
https://pubudeux.com/diy-gigabit-passive-poe-splitter-sharing-data-signal-and-power-on-the-same-wires/
Tomi Engdahl says:
4 conductors 125 V 2.1 A = 1050 watts. For comparison, Power over Ethernet – Wikipedia at the highest standard level of 802.3bt Type 4 can supply a maximum of 100 watts into the cable, with a maximum current of 960 mA per pair and a maximum voltage of 57 volts DC.
https://www.quora.com/How-many-watts-of-direct-current-can-travel-over-a-CAT5-cable-using-all-pairs
A reference table at Category 5 cable – Wikipedia
§ Characteristics shows that Cat5e Ethernet cable is typically constructed from 8 conductors of 24 AWG copper wire, with a maximum DC voltage rating on the insulation of 125 volts DC. This doesn’t offer any temperature rating for the insulation, which is an important factor for power handling.
A reference table at Wire-Gauge Ampacity
indicates that a 24 AWG enclosed copper conductor should be able to handle 2.1 amps. That seems high to me, but for argument’s sake we’ll use it.
To make a circuit, we’ll have to use 4 conductors to supply current, and the other 4 conductors to provide a return path.
4 conductors ×
125 V × 2.1 A = 1050 watts.
For comparison, Power over Ethernet – Wikipedia
at the highest standard level of 802.3bt Type 4 can supply a maximum of 100 watts into the cable, with a maximum current of 960 mA per pair and a maximum voltage of 57 volts DC. This is more conservative — more reliable, and much safer against becoming a fire hazard.
Tomi Engdahl says:
https://electronics.stackexchange.com/questions/130341/current-over-cat6-ethernet-cable
It depends on whether cable is 24 or 23 awg, and what length of cable, and whether pure copper or copper around aluminium.
I would suggest between roughly 1.5 amps and 2.2 amps based on quality of cable based on googling limit for power transmission on 23 and 24 gauge wire, lowest end for cheapest copper clad aluminium 24 gauge wire.
Tomi Engdahl says:
https://electronics.stackexchange.com/questions/130341/current-over-cat6-ethernet-cable
Please, stick to the NFPA 79 Standard, Table 13.5.1, which specify the allowable ampacities for conductors with smaller sections (30 AWG to 10 AWG) than the NEC ampacities (14 AWG to 2000 kcmil).
This standard rates 2A for 24 AWG, 90 deg., single conductor.
And considering 8 carrying conductors inside a same cable, we should apply a 70% derating factor, with an estimate of 1.4A for 24 AWG, 90 deg., 8 carrying conductors.
This consider could vary according specific manufacturer certifications. Also, this assumes a CAT6 Cable as 24 AWG.
Tomi Engdahl says:
Getting the upper hand with digital power
Jan. 10, 2022
Technologies like Power over Ethernet, USB-C, and fault managed power will be taking hold in electrifying the smart building.
https://www.cablinginstall.com/connectivity/article/14223377/getting-the-upper-hand-with-digital-power?utm_source=CIM%20Cabling%20News&utm_medium=email&utm_campaign=CPS220114047&o_eid=7211D2691390C9R&rdx.ident%5Bpull%5D=omeda%7C7211D2691390C9R&oly_enc_id=7211D2691390C9R
A recent report from Guidehouse Insights states that the global market for Power over Ethernet (PoE) is anticipated to grow from $113.8 million in 2021 to $614.9 million by the end of 2030. The growth of PoE is being driven in part by the rise in smart building development and will be further fueled by a variety of emerging digital power technologies
According to Young Hoon Kim, senior research analyst with Guidehouse Insights, “PoE is expected to be a key connectivity solution in building network infrastructure. Many building network renovations and new building construction projects are expected to adopt the technology due to its core benefits of reliability, flexibility, and easy installation.”
While PoE has long been touted for its easy installation and reduced labor costs, eliminating the need to run traditional AC electrical wiring to power connected smart building devices, industry experts say cost is no longer the driving factor.
Are DC microgrids the way of the future?
As discussed in the white paper “DC Lighting and Building Microgrids” from the U.S. Department of Energy’s (DOE) Pacific Northwest National Laboratory, DC building microgrids that draw from on-site solar and energy storage can allow entire buildings to disconnect from the traditional power grid during outages.
Emerging digital power technologies
When it comes to delivering digital power throughout a smart building, Suau points to three main technologies of focus—PoE, USB-C, and digital electricity. PoE has already experienced significant advancements since it was introduced almost two decades ago, advancing from delivering 13 watts to IT networked devices to now delivering upwards of 75 watts. Single-pair Ethernet technology under development to support low-speed data connections over longer distances to OT networked devices, such as building automation sensors and controllers, will also deliver a form of PoE, or SPoE. Depending on the cable length, SPoE is targeted to support between 7 and 52 watts.
USB-C power delivery is a relatively recent technology introduced by the creators of the USB standard
With its ability to charge smartphones up to 70% faster than previous-generation USB technology, USB-C is rapidly gaining ground. While the first iteration of USB-C topped out at 100 watts, the USB Implementers Forum (USB-IF) recently announced that it’s working to more than double the amount of power to 240 watts, enough to power a high-end laptop.
“It’s becoming universal, and most laptops and smartphones are embracing it,” says Suau. “It extends DC power throughout a building by working in conjunction with PoE—we’ll now have devices that are powered by PoE in turn powering other devices by USB-C.”
Class 2 power, which includes but is not limited to PoE, delivers low-voltage DC power for applications including LED lights to thermostats. For powering connected devices in a smart building that are beyond the distance limitation of PoE or don’t have a copper network interface, Class 2 power can be delivered via copper conductors in hybrid fiber cable.
A new type of power getting attention is fault managed power, which is expected to be included in the next National Electric Code as Class 4. Fault managed power transforms AC or DC power into a pulse current waveform that is delivered over common multi-conductor power cables like those use in hybrid fiber cables. Each pulse has a short duration of time, and if the power is touched or shorted, it is automatically detected by a fault prevention system and stops transmission within milliseconds—far faster than a traditional AC circuit breaker for improved safety.
Fault managed power is expected to provide about 20 times the power over 20 times the distance of PoE, and it costs less than traditional AC due to smaller copper wires and the potential for installation by low-voltage contractors versus licensed electricians. “While Class 4 does communicate fault information, we don’t know yet if it will be expanded in the future to deliver more data. It an early technology,” says Suau.
DC Lighting and
Building Microgrids
https://www.pnnl.gov/sites/default/files/media/file/DC_Lighting_and_Microgrids_White_Paper_09-09-2020.pdf
Tomi Engdahl says:
Power…Over An Ethernet Cable?
https://www.youtube.com/watch?v=9NLgVmfRU04
Did you know you can power some devices using just an Ethernet cable?
Tomi Engdahl says:
Cat5e cables usually run between 24 and 26 AWG, while Cat6, and Cat6A usually run between 22 and 26 AWG. One of the newest types of Ethernet cables on the market, Slim Run Patch Cables, actually have a 28 AWG wire.
One of the newest types of Ethernet cables on the market, Slim Run Patch Cables, actually have a 28 AWG wire. This allows these patch cords to be at least 25% smaller in diameter, than standard Cat5e, Cat6, and Cat6a Ethernet. While the higher AWG in slim Ethernet cables limits the length of the cable you can run without creating resistance, these cables are beneficial for high-density networks and data centers, as well as a lot easier to install and manage.
To maintain recommendations for temperature rise, 28 AWG cables must be grouped into small bundles. By keeping 28 AWG PoE patch cords in bundles of 12 or less, the impacts of cable temperature rise are diminished thus allowing you to stay within the suggested maximum temperature rise of 15 degrees Celsius. This assures proper heat dissipation and improves airflow around the cables.
For power delivery above 30W, and to further support airflow and the opportunity for heat dissipation, all 28 AWG cable bundles ought to be separated and spaced at least 1.5 inches apart from the outer edge to the outer edge of each bundle.
Because 28 AWG cables are only allowed in a channel as a patch cord, it’s suggested that they not be placed in conduit or other enclosures where heat build-up may occur. In addition, cable management components should not be overfilled; otherwise, heat dissipation will be suppressed and cable temperature will rise above suggested levels.
Note: There is no installation location or bundle size limitations for 28 AWG cord cables when power is not being distributed over the data network. The limitations only apply when PoE comes into play. Another thing you should bear in mind is that 28 AWG wires should never be used as horizontal, or “backbone” cabling as their maximum distance according to the standards is 10 meters;
https://www.cablesandkits.com/faq/what-does-AWG-mean-for-Ethernet-patch-cables
It has been approved that 28 AWG cables can support power delivery and higher PoE levels due to their high flexibility and better airflow around
What Is 28 AWG Wire
When shopping for Cat5e, Cat6, or Cat6a network cables, you might notice an AWG description printed on the cable jacket such as: 28AWG, 26 AWG, or 24AWG. AWG stands for American wire gauge, a system for defining the diameter of the conductors of a wire which makes up a cable. The larger the wire gauge number, the thinner the wire and the smaller the diameter (for example, 24 AWG – 0.0201 inches, 26 AWG – 0.0159 inches, 28 AWG – 0.0126 inches). Compared to 24 AWG patch cords, 28 AWG patch cords are more than 50% smaller in diameter. What’s more, unlike 24AWG Ethernet cables, thinner 28 AWG Ethernet cables enhance the airflow in high-density racks and could be installed easily in compact spaces. The picture below shows the difference between 24 AWG, 26 AWG, and 28 AWG cables.
Can 28 AWG Wire Work with PoE
With all types of devices now connecting to networks via PoE cable, from wireless AP to surveillance cameras, a new question about 28 AWG patch cords started to arise: Can 28 AWG slim cables be used in PoE applications? Before answering this question, there are a few important factors you have to keep in mind:
• First, a thinner cable also means a smaller conductor;
• Second, using a smaller conductor to send power through a cable via PoE means that more heat is generated and extra heat must be compensated for;
• Attributed to their smaller size, thin cables are also closer together when they’re in a bundle, making it even easier for heat to build up. Too much heat negatively impacts cable performance and can cause the temperature of a cable to exceed its jacket rating;
The good news is that it has been verified that 28 AWG wires can be used to support power delivery. According to TSB-184-A-1, an addendum to TSB-184-A: 28 AWG patch cabling can support today’s higher PoE levels, up to 60W. For applications requiring the power of more than 30W, TSB-184-A-1 provides guidance on the separation of bundles.
The following content explained the recommendations provided in the TSB-184-A addendum on deploying 28 AWG patch cords to support power delivery.
https://community.fs.com/blog/will-28-awg-wire-work-with-power-over-ethernet-poe-and-how.html
Compared to 24 AWG patch cords, 28 AWG patch cords are more than 50% smaller in diameter. They help reduce pathway congestion, generate room for equipment and make high-density, bulk patching easier.
Originally designed for use in data centers, 28 AWG patch cords are now being used for everyday patch cords because of the space savings they offer. As simple as it sounds to just use a 28 AWG patch cord instead of a 24 AWG patch cord to save space, making that switch can cause complications when Power over Ethernet (PoE) is involved.
With all types of devices now connecting to networks via PoE cable, from wireless access points to surveillance cameras, a new question about 28 AWG patch cords started to arise: Can they be used in PoE applications?
Before February 2019, the short answer to “Can 28 AWG patch cords be used in PoE applications?” was “no.” Today, however, the answer is “yes”! 28 AWG patch cords can now be used to support power delivery.
Per TSB-184-A-1, an addendum to TSB-184-A: 28 AWG in bundles of up to 12 can be used for PoE applications up to 30W.
In PoE applications using between 30W and 60W of power, spacing of 1.5 inches between bundles of 12 cables is recommended. (Most of the PoE use cases we’ve seen so far involve power levels below 30W.) Anything above 60W requires authorization from the authority having jurisdiction because 28 AWG isn’t mentioned in the National Electrical Code at 60W.
https://www.belden.com/blogs/smart-building/deploying-poe-28-awg-patch-cords/
Tomi Engdahl says:
Lisää virtaa bittien seassa
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/13519-lisaeae-virtaa-bittien-seassa
IEEE:n Power over Ethernet 2 -standardi, joka tunnetaan myös nimellä 802.3bt (ja aiemmin tunnettiin nimellä PoE++), täytti juuri 3 vuotta ja sen käyttö kasvaa koko ajan. Työnantajat ovat hyödyntäneet pandemian aikana tyhjiksi jääneitä toimistoja ja päivittäneet IT-infrastruktuuria tulevaa varten.
t tekemään yhteistyötä ja ottamaan käyttöön PoE-yhteensopivia järjestelmiä. Markkina-tutkimusyhtiö 650 Groupin mukaan maailmanlaajuisesti toimitettavien PoE-kytkinten ja -porttien toimitusmäärän odotetaan ylittävän 150 miljoonaa vuonna 2025.
Kun PoE 2 ratifioitiin vuonna 2018, se syötti enimmillään 71,3 watin tehoa laitteeseen (PD, powered device), mikä lähes kolminkertaisti edellisen standardin 25,5 watin tehon. PoE 2 mahdollistaa virran siirtämisen saman kaapeloinnin kautta gigabitin ethernetin kanssa, mikä luo pohjan monille eilisen, tämän päivän ja huomisen teho- ja datasyöpöistä sovelluksista. Tällaisia ovat esimerkiksi lämpötilan etävalvontajärjestelmät ja lämpökamerat, joita käytetään työntekijöiden COVID-19-seulonnassa rakennusten sisäänkäynneissä.
Aiemmissa PoE-sukupolvissa yksi virtakanava riitti syöttämään jokaista PoE-porttia. 802.3bt-standardissa tarvitaan kaksi tehokanavaa porttia kohden keskisuurille ja suurille tehotasoille. Myös suurempi tehotiheys kanavaa kohti on otettava huomioon.
PoE-pioneerina, IEEE 802.3bt Task Force -työryhmän jäsenenä ja Ethernet Alliancen aktiivisena jäsenenä Analog Devicesilla on pitkä historia PSE- ja PD-ohjain-toimittajana, ja se on toimittanut markkinoille satoja miljoonia portteja. Juuri julkaistut ADI LTC9101, LTC9102 ja suuren porttimäärän LTC9103 PSE-piiri-sarja ja kaikki ADI:n PoE 2 PD -ohjaimet antavat kehittäjille mahdollisuuden tarjota valmiita PoE 2 -järjestelmiä. Katsotaanpa tarkemmin, mikä tekee tästä uudesta alustasta erityisen tämän päivän markkinoilla.
Ylivirtavikojen tai porttien oikosulun aikana LTC9102/LTC9103 poistaa tehon nopeasti noin 1 mikrosekunnissa suojatakseen PSE-, MOSFET- ja alavirtapiirejä. Lisäksi kaikki porttiin päin olevat nastat kestävät jännitetransientteja aina +80 V tai –20 V asti ilman vaurioita. Ehkä vaikuttavin on piirisarjan kyky toimia yli ±6,5 kV:n jännitepiikin yli minimaalisilla ulkoisilla komponenteilla. Tämä on todistettu DC3160-demo-levyllä IEC 61000-4-5 -spesifikaation mukaan. Minkä tahansa vian jälkeen LTC9102/LTC9103 käynnistää MOSFETin nopeasti takaisin turvallisesti rajoitetulla virralla ja minimoi häiriöt syötettävässä laitteessa, mikä on kriittistä verkon käytettävyyden maksimoimiseksi.
PoE 2 -TOPOLOGIAT, TUNNISTAMINEN JA TEHOLUOKAT
PoE 2 esitteli kaksi erilaista PD-tunnistuskonfiguraatiota, yhden ja kahden tunnistuksen PD:t. Yhden tunnistuksen PD (kuva 4, single signature PD) on PoE 2 -laite, joka jakaa saman virta- ja luokitustunnisteen molempien parien välillä. Kaksoistunnistelaitteessa (dual signature PD) on itsenäinen tunnistus jokaisessa parijoukossa, mikä mahdollistaa jokaisen parijoukon täysin itsenäisen luokituksen ja tehon allokoinnin. Kahden tunnisteen PD-laitteet ovat monimutkaisia ratkaisuja, jotka maksavat kaksi kertaa niin paljon kuin yhden tunnisteen ratkaisut.
On syytä huomata, että 802.3bt-standardin kaksoistunnistus-laitteet eivät vastaa esistandardissa määriteltyjä UPoE-laitteita, vaikka niillä on yhteinen arkkitehtuuri. LTC9101/LTC9102/LTC9103-piirit tukevat vankkaa PoE 2 -tunnistusprosessia, joka sisältää uuden yhteydentarkistuksen alimenettelyn sen määrittämiseksi, mikä PD-tunnistus-kokoonpano on liitetty PSE:hen.
Yhteystarkistuksen lisäksi laitteet varmistavat, että kytketty PD on laillinen, IEEE-yhteensopiva laite. Vaikka IEEE edellyttää, että PSE:t havaitsemaan kelvolliset PD-tunnisteet (25 kΩ) käyttämällä joko 2-pisteistä jännitteen tai virran tunnistusmenetelmää, LTC9101/LTC9102/LTC9103-piirit toteuttavat vankemman järjestelmän käyttämällä molempia tunnistusmenetelmiä. Tätä monipisteen (useita jännitteitä ja virtoja) havaitsemisjärjestelmää käytetään väärien positiivisten tulosten poistamiseen ja sellaisten verkkolaitteiden vahingoittumisen välttämiseen, joita ei ole suunniteltu sietämään PoE-tasavirtajännitteitä.
PoE 2 käyttää kahta johdinparia (neljä johdinta) tuottaakseen jopa 25,5 W tehon ja neljä johdinparia (kahdeksan johdinta) jopa 71,3 W tehon saavuttamiseksi. Suurempien tehotasojen lisäksi useiden johtimien käyttö tarjoaa paremman hyötysuhteen vanhemmille, alhaisemmille tehotasoille, koska kaikkien johtimien ollessa päällä kaapelin tehohäviö puolittuu.
Näin esimerkiksi PoE 1 (PoE+) PSE-syöttölaite, joka antaa 30 watin tehon, jotta syötettävä PoE 1 -laite saa 25,5 wattia, menettää 4,5 wattia yli 100 metrin CAT5e-kaapelissa. Saman 25,5 watin syöttö neljällä parilla (PoE 2) vähentäisi häviön alle 2,25 wattiin ja nostaisi tehonsyötön hyötysuhteen 85 prosentista 92,5 prosenttiin.
PoE 2 -standardi esitteli neljä uutta suuritehoista PD-luokkaa, mikä nosti yhden tunnisteen luokkien määrän yhdeksään. Luokat 5-8 ovat uusia ja ne tarkoittavat 40-71,3 watin välillä olevia PD-tehotasoja. PSE:t voivat edelleen valita fyysisen kerroksen (eli 71,3 W 5-tapahtuman luokituksen) tai datalinkkikerroksen (eli linkkikerroksen tunnistusprotokollan, LLDP) käyttämisen syötettävien laitteiden luokittelemiseen, ja PD-laitteen on pystyttävä tukemaan molempia luokitusjärjestelmiä. Kannattaa muistaa, että koska jokainen parijoukko toimii itsenäisesti kaksoistunniste-laitteessa, jokainen parijoukko voi olla eri teholuokkaa. Esimerkiksi luokka 1 (3,84 W) ensimmäisessä parisarjassa ja luokka 2 (6,49 W) toisessa parisarjassa muodostaisivat kaksoistunnisteluokan 1 ja luokan 2 (10,3 W) PD-laitteet.
PoE 2 -laitteissa voidaan myös toteuttaa valinnainen laajennus fyysisen kerroksen luokitteluun, joka tunnetaan nimellä Autoclass. Siinä PoE 2 -syöttölaite kuten LTC9101/LTC9102/LTC9103-piirisarja mittaa kytketyn PD-laitteen todellista maksimitehoa. Tämä kätevä virranhallintaominaisuus mahdollistaa “jäljellä olevan” virran jakamisen muille hehkulampuille, jos ne mittaavat tietyn lampun, koska kirkkaus on asetettu alhaisemmaksi tai kaapeli on lyhyempi, mikä kuluttaa vähemmän kuin luokan ilmaiseman tehon.
On sanomattakin selvää, että PoE 2 on taaksepäin yhteensopiva vanhempien 25,5 ja 13 watin PoE 1 -standardien kanssa. Pienempi-tehoinen PoE 1 laite voidaan yhdistää tehokkaampaan PoE 2 PSE-syöttöön ilman ongelmia. Jos suurempitehoinen PoE 2 -laite on kytketty pienempitehoiseen PSE-syöttöön, voi laite toimia sovitussa alhaisemman tehon tilassa – tätä kutsutaan alenemiseksi. Jos PD-laite ei huomioi alentamista ja toimii suurimmalla teholla, virtaa ahnehtiva PD-laite saa PSE:n käynnistymään toistuvasti, osumaan ylivirtaansa ja sitten sammumaan. Tästä syystä sekä PoE 1- että PoE 2 -laitteet vaativat alennuksen, mutta valitettavasti se jätetään huomiotta joissakin toteutuksissa.
JOHTOPÄÄTÖS
PoE 2 on edelleen erittäin tärkeä kasvavilla globaaleilla ethernet-markkinoilla, vaikka etätyön suosio kasvaa koko ajan. Pienet, keskisuuret ja suuret yritykset, jotka jälkiasentavat rakennuksiin PoE-yhteensopivia skannereita, kameroita ja muita järjestelmiä, tarvitsevat suuren porttimäärän PSE-laitteita enemmän kuin koskaan ennen.
Tomi Engdahl says:
https://issuu.com/etndigi/docs/etndigi1_2022?fr=sYmRhYzE0NTQ5NDc
Tomi Engdahl says:
Lisää virtaa bittien seassa
https://etn.fi/index.php/13-news/13501-etndigi-ilmestyi-aeaenestae-paras-artikkeli-ja-voita-oneplus-nord-2
https://issuu.com/etndigi/docs/etndigi1_2022?fr=sYmRhYzE0NTQ5NDc
Tomi Engdahl says:
PoE ratkaisee monia älyrakennuksen ongelmia
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/13638-poe-ratkaisee-monia-aelyrakennuksen-ongelmia
Power over Ethernet eli PoE tarkoittaa nimityksensä mukaisesti virran syöttämistä laitteelle samalla ethernet-kaapelilla, jota käytetään laitteelle tapahtuvassa datansiirrossa. Tällä tavoin tehoa voidaan syöttää riittävästi pienikokoisille laitteille. Teknologiaa sovelletaan laajalti älykkäissä rakennuksissa, joissa käytetään pieniä jännitetasoja eikä normaaliin verkkojännitteeseen liittyviä turvamääräyksiä tarvitse soveltaa. Suurin syy, mikä tekee PoE-teknologiasta mielenkiintoisen, on, että sen avulla voidaan merkittävästi pienentää asennuskustannuksia.
PoE-virransyötön etuja älyrakennuksissa
Yksi selkeä etu PoE-teknologian käyttöönotosta on se, että sen avulla DC-tehonsyöttö on mahdollista olemassa olevaa ethernetiä pitkin. Vaikka teknologian käyttö edellyttää verkkokytkimien päivittämistä PoE-käyttöön soveltuvilla porteilla, saatava kustannusetu on merkittävä, koska ylimääräisten kuparikaapelien vetämistä ei tarvitse tehdä. Kuparin hinta on vuodesta 2000 vuoteen 2021 noussut 1,40 dollarista kilolta (0,65 dollarista naulalta) lähes 9 dollariin kilolta (4,05 dollariin naulalta, lähde: macrotrends). Lisää säästöä syntyy, kun tehoa vastaanottavan laitteen yhteydessä ei tarvitse muuttaa vaihtovirtaa tasavirraksi.
PoE-teknologian käyttö antaa joustavuutta tehoa tarvitsevien laitteiden sijoitteluun. Verkkovirran liitäntärasiat on usein sijoitettu lähelle lattiatasoa, mikä ei ole paras mahdollinen sijaintipaikka Wi-Fi-yhdyspisteille, mikro- ja pikosolujen reitittimille eikä kameroille. Mahdollisimman kattavan peiton aikaan saamiseksi on suositeltavaa pyrkiä välttämään näiden laitteiden sijoittamista lähelle esteitä, mikä merkitsee, että ne on parasta sijoittaa katon korkeudelle. Toisin kuin verkkovirtajohdot ethernet-kaapelit reititetään usein laskettujen kattojen muodostamiin tyhjiin kaapelointitiloihin, jolloin kaapeloinnin hyödyntäminen on helppoa.
Yhdistämällä tehonsyötön ja datansiirron toisiinsa PoE-teknologia mahdollistaa erilaisten sovellusten kuten valaistuksen, turvakameroiden ja digitaalisten kylttien järkevän kokoaikaisen valvonnan ja ohjauksen. Akkuvarmisteisilla UPS-laitteilla varustetut keskitetyt PoE-verkot turvaavat kriittisten laitteiden jatkuvan toiminnan sähkökatkosten aikana.
Älyrakennussovellukset ja PoE-standardit
Alkuperäinen PoE-standardi (IEEE 802.3af) on ratifioitu 2003 ja siinä enimmäistehoksi oli määritelty 15 wattia. Se otettiin laajasti käyttöön esimerkiksi IP-puheluissa, rakennusten pääsyoikeuksien hallinnassa ja virransyötössä aiemman sukupolven hajautetuille Wi-Fi-yhteyspisteille. Myöhemmissä standardiversioissa, kuten IEEE 802.3at (30 W / 2009) ja IEEE 802.3bt (90 W / 2018), enimmäissyöttötehon määrää on kasvatettu silmällä pitäen vaativampia sovelluksia kuten nopeampia Wi-Fi-verkkoja, turvakameroita, kaiuttimia, myyntipäätteitä, ledivalaistusta ja vastaavia sovelluksia.
PoE-topologia
Kuvassa 3 esitetään tyypillinen PoE-topologia. PoE-verkkokytkintä kutsutaan tehoa syöttäväksi laitteeksi (PSE): se syöttää DC-tehoa asiakaslaitteelle, jota kutsutaan tehoa vastaanottavaksi laitteeksi (PD). Määräysten mukaisesti PSE:n tulee syöttää tehoa PD:lle enimmillään satametristä ethernet-kaapelia (tyypillisesti CAT5/6) pitkin.
Koska ethernet-kaapelin enimmäispituus on sata metriä, syntyy jonkin verran tehohäviöitä matkan varralla, jolloin pahimmassa tapauksessa PD:n vastaanottama teho on pienempi kuin PSE:n syöttämä teho. Tämä on otettu määräyksissä huomioon siten, että 13 wattia on sallittua 802.3af:ssä, 25,5 wattia 802.3at:ssä ja 71,3 wattia 802.3bt:ssä. DC-jännitealue voi vaihdella 42 voltista 57 volttiin PD:lle ”bt”-standardin mukaan. Verkossa olevat laitteet, joiden tuloportit eivät tue PoE-teknologiaa, voidaan silti yhdistää käyttämällä PoE-jaotinta erottamaan datansiirto ja DC-tehonsyöttö toisistaan. Tämä saattaa myös vähentää tarvetta käyttää AC/DC-muuntimia ja sijoittaa laitteita lähelle verkkopistoketta.
PoE-toimiset langattomat verkot
Wi-Fi-yhteyspisteet ja -reitittimet ovat myös yleisiä PoE-teknologian sovelluskohteita. Molempien tehonkulutus riippuu usein nopeustoiminnoista ja tuettujen yhteyksien lukumääristä. Nykyaikaisten verkkojen aluetta ja suorituskapasiteettia voidaan kasvattaa käyttämällä esimerkiksi MIMO-tekniikkaa. Toteuttamalla Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) -nopeuksilla toimiva AP/reititinsovellus PoE-standardit mukautuvat seuraavasti:
Wi-Fi 6, 4×4 kaksitaajuinen rinnakkainen: 802.3at
Wi-Fi 6, 8×8 kaksitaajuinen rinnakkainen: 802.3at/bt
Wi-Fi 6, 4×4 kolmikaistainen rinnakkainen: 802.3at/bt
Vaikka Wi-Fi AP/reitittimet toimitetaan AC/DC-teholähteellä varustettuna, voidaan niiden tehonsyöttö hoitaa myös PoE-jaotinta käyttäen. Sitä vastoin esimerkiksi Ciscon Meraki MR56 Wi-Fi 6 (802.11ax, 8 yhteyttä) -reititin tukee nykyisin 802.3at-standardia, mikä tarkoittaa, että RJ45-portti voidaan liittää suoraan PoE-toimiseen PSE-kytkimeen tehonsyötön toteuttamiseksi.
PoE-toimiset piko- ja mikrosolut
Piko- ja mikrosoluja käytetään, kun halutaan laajentaa tai lisätä kännykkäverkon solun peittoa erityisen kuormitetuilla alueilla kuten rakennusten sisällä, toimistoissa, ostoskeskuksissa ja stadioneilla. Tavanomaiseen soluun verrattuna pikosolun peittoalue on tyypillisesti pienempi ollen enimmillään noin 200 metriä ja mikrosolun peittoalue voi olla niinkin pieni kuin 10 metriä. Nämä kooltaan pienet laitteet ovat juuri sopivia ehdokkaita PoE-toiminteisiksi alla olevan esimerkkilaitteen tapaan:
Apex 4G/LTE 3,5 GHz Outdoor Picocell (35 W): 802.3bt
PoE-virta digitaalisiin tauluihin
Leditelevisiot ovat hyvin tehokas viestinnän muoto. Niillä voidaan esittää asiakaskohtainen dynaaminen digitaalinen ilmoitusnäyttö mitä erilaisemmilla alueilla, kuten yrityksen toimistotiloissa, vähittäiskaupan älyratkaisuissa, hotelleissa ja paikallistason julkishallinnossa.
Leditelevision tehonkulutus vaihtelee merkittävästi. Samsungin 55” LED TV:n tyypillinen tehonkulutus on speksien mukaan 69 wattia, kun erään toisen valmistajan samankokoinen laite kuluttaa 120 wattia tehoa. On tärkeää pitää mielessä, ettei television tehontarve pääse missään vaiheessa ylittämään PD-tehoa. Standardin 802.bt mukaisesti syöttöteho voi vaihdella 90 watista 71,3 wattiin riippuen PSE:n ja television välisen ethernet-kaapelin pituudesta.
Markkinoilla on tarjolla useita digitaalisiin kyltteihin soveltuvia PoE-toiminteisia televisioita. On mielenkiintoista nähdä, alkavatko leditelevisioiden valmistajat integroida 802.bt- standardin ominaisuuksia suurikokoisiin televisioihinsa lisätäkseen suosiotaan digitaalisten kylttien markkinoilla.
PoE-toiminteinen älykäs valaistus
PoE-teknologia ja ledivalaistus sopivat hyvin yhteen, sillä ledit kuluttavat tasavirtaa jota myös PoE:t syöttävät. Tällöin vältytään AC/DC-tehonmuutoksen aiheuttamilta kustannuksilta.
PoE-toiminteiset VoIP-puhelimet
Voice over Internet -protokollan (VoIP) sovelluksissa käytetään ehkä eniten PoE-teknologiaa. VoIP digitoi matalataajuiset analogiset äänisignaalit datapaketeiksi, jotka siirtyvät ethernet-protokollan mukaisesti WAN-alueverkossa (WAN). Sieltä puhelu siirtyy pilveen kytkimien ja reitittimien kautta. VoIP kuluttaa tehoa ainoastaan 4-7 wattia, joten se täyttää erinomaisesti 802.3af-standardin vaatimukset. Nykyaikaiset RJ45-liittimellä varustetut VoIP-puhelimet on suunniteltu vastaanottamaan sekä dataa että syöttötehoa ethernet-kaapelia pitkin ilman, että ulkoista PoE-jaotinta tarvittaisiin.
Yhteenveto
Samaa kaapelia pitkin tapahtuva tehonsyöttö ja datayhteys on ratkaisultaan hyvin käyttökelpoinen ja kilpailukykyinen; vertailun vuoksi ei tarvitse kuin panna merkille, miten USB on mullistanut tehonsyötön monissa kuluttajalaitteissa. Sama kehityskulku on odotettavissa PoE-teknologian esiinmarssille kaupallisissa ja teollisuussovelluksissa. PoE-konseptin etuna on tarjota yksikaapeliset ratkaisut kohdesovelluksissa, jotka itsekin saavat suoraan etua sen tuomasta helppoudesta.
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/13638-poe-ratkaisee-monia-aelyrakennuksen-ongelmia
Tomi Engdahl says:
Näin syötät tehoa ethernetin yli
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/13713-naein-syoetaet-tehoa-ethernetin-yli
Power over ethernet -tekniikka eli PoE sopii erinomaisesti älyrakennusten ratkaisuksi. Tässä onsemin artikkelisarjn toisessa osassa pureudutaan tarkemmin tekniikan käytännön kysymyksiin.
Yhdysvaltain kansallisen palontorjuntaliiton (NFPA) mukaan sähkö- ja valaistuslaitteista aiheutuu kolmanneksi eniten tulipaloja. Tavallisimpia perussyitä ovat vanha tai viallinen johdotus, kytkentöjen ylikuormitus, irtoavat liitännät, vialliset sulakkeet, epävakaat sähkökuormat ja monet muut sähköön tai valaistukseen liittyvät ongelmat. Näiden ongelmien seurauksena voi syntyä ylikuumenemista ja siitä johtuvaa kipinöintiä, joka äärimmäisessä tapauksessa voi sytyttää tulipalon.
PoE eli Power over Ethernet -teknologia mahdollistaa lyhyillä enintään sadan metrin matkoilla tapahtuvan DC-tehon kuljettamisen ethernet-kaapelia pitkin tehoa syöttävän PSE-laitteen ja tehoa vastaanottavan PD-laitteen välillä. PoE-standardista riippuen enimmillään kahdeksalla kuparijohtimella voidaan siirtää DC-tehoa paluusuunta mukaan lukien. Lyhyesti sanottuna, PoE-teknologia ei kuluta lainkaan kuparijohtimia suojaustoimintoja varten. Filosofisesti ja arkkitehtuurin kannalta ajatellen PoE-standardissa suojaustoiminnot on siirretty verkkokaapelin osalta elektroniikan hoidettavaksi. Tästä on kaksi hyötyä: piipuolijohde on merkittävästi hinnaltaan edullisempaa kuin kupari ja piin käyttö mahdollistaa ohjelmoinnin. Kuparia ei voi ohjelmoida.
2-parinen vai 4-parinen
Ethernet käyttää RJ45-liitintä, jossa on kahdeksan kosketinta. Ne on jaoteltu neljään erilliseen differentiaalipariin (Kuva 2). 10BASE-T (10 Mb/s) ja 100BASE-TX (100 Mb/s) verkoissa ainoastaan kaksi neljästä parista on käytettävissä datansiirtoon, jolloin kaksi jää käyttämättömäksi. Gigabitin Ethernet (1 Gb/s) -verkoissa kaikki neljä paria ovat käytettävissä datansiirtoon.
Hyödyntämällä olemassa olevaa 10/100/1000 Ethernet -infrastruktuuria IEEE 802.3af (tunnetaan nyt PoE:na), joka tuottaa 350 mA/pari, enimmillään 57 V, ja IEEE 802.3at, joka tuottaa 600 mA/pari, enimmillään 57 V (tunnetaan PoE 1:nä) jakavat tehoa käyttäen noita kahta käyttämätöntä paria kahdessa vaihtoehtoisessa tilassa; vaihtoehdossa A tai B:
Vaihtoehdossa A (PSE) tai tilassa A (PD) teho siirtyy pareissa 2 ja 3
Vaihtoehdossa B (PSE) tai tilassa B (PD) teho siirtyy pareissa 1 ja 4
Kun taas IEEE 802.3bt (tunnetaan PoE 2:na) toimii neliparisena käyttäen kaikkia neljää paria tuottamaan 960 mA/pari, enimmillään 57 V. Tämä merkitsee, että PSE-laite pystyy tuottamaan tehoa 90 wattia.
IEEE 802.3af/at/bt:n mukaiset tehon tuottamisen vaiheet
PoE:n mukainen tehonsyötön tuottaminen PSE- ja PD-laitteiden välillä tapahtuu viiden erillisen vaiheen kautta kuten kuvassa 4 esitetään.
Vaihe 1: Tunnistaminen
Vaihe 2: Luokittelu
Vaihe 3: Käynnistäminen
Vaihe 4: Toiminta
Vaihe 5: Katkaisu
PSE-laitteessa on Rsense-vastus kytkettynä sarjaan paluuvirtatiehen mittaamassa kaikkia PD-laitteella esiintyviä laskevia virta-arvoja. PD-laitteella on myös 25 kilo-ohmin alasvetoluokitusvastus, jonka tehtävänä on suorittaa PSE-laitteen tunnistaminen
Vaihe 1. Tunnistaminen
Kun PSE- ja PD-laite liitetään yhteen ethernet-kaapelilla, PD-laite jakaa 25 kilo-ohmin alasvetoresistanssin (kuvassa 4 oikealla) PSE-laitteelle. Tämän jälkeen PSE suorittaa kaksi virtamittausta 500 ms:n aikaikkunassa:
1) valitse V 2,8 V ja mittaa I
2) valitse V 10 V ja mittaa I
Laskemalla ΔV/ΔI, kun PSE:n mittaukset ovat 19 kilo-ohmista 26,5 kilo-ohmiin, PSE hyväksyy onnistuneen tunnistamisen. Muussa tapauksessa PSE hylkää tunnistamisyrityksen. Erillisten mittausten suorittamisen etuna on se, että mikä tahansa ympärillä oleva kohina (ärsyke) on mukana molemmissa mittauksissa, jolloin sen vaikutus eliminoituu (yhteismuotoinen vaimennus).
Vaihe 2. Luokittelu
Luokitteluvaiheessa PD-laite esittää pyynnön luokittelun hyväksymisestä tai tehonsyöttövaatimuksista PSE-laitteelle. Luokitteluvaihe jakautuu viideksi luokitustapahtumaksi tai aikaväliksi kuvassa 5 esitetyn mukaisesti.
1) Luokan hyväksyntä 0: 1-4 mA
2) Luokan hyväksyntä 1: 9-12 mA
3) Luokan hyväksyntä 2: 17-20 mA
4) Luokan hyväksyntä 3: 26-30 mA
5) Luokan hyväksyntä 4: 36-44 mA
PSE-laitteen tehtävänä on aikaansaada kuvassa 6 esitetyt jännitteet, kun taas PD-laitteen tehtävänä on muodostaa alemmat viisi virtatasoa, joita nimitetään luokkahyväksynnöiksi.
Automaattiluokka
Kun PD-laite kytketään päälle, PD:n käytettävissä on enimmäisteho noin 1,2 sekunnin ajan. PSE mittaa PD:n tehoa ja lisää siihen tietyn marginaalin, jolloin tuloksena on PSE:n tuottama uusi optimoitu tehotaso.
Automaattiluokka optimoi PSE:n tehon jakautuman. Esimerkiksi jos PD:n vaatima suurin teho toiminnan aikana on 65 wattia, sen pitää ilmaista itsensä luokan 8 laitteena PSE:lle saadakseen varmistettua itselleen 65 watin tehonsyötön. Ilman automaattiluokkaa PSE saattaisi jakaa 90 wattia varmistaakseen, että PD saa 65 wattia. A
Vaihe 3: Käynnistäminen
Käynnistysvaiheessa PSE-laite rajoittaa käynnistyssysäysvirran 450 milliampeeriin luokille 1-4 ja 900 milliampeeriin luokille 5-8.
Käynnistysvaiheessa PD-laite rajoittaa kuormitusvirran 400 milliampeeriin luokille 1-6 ja 800 milliampeeriin luokille 7-8.
Vaiheet 4-5: Toiminta, katkaisu ja MPS
MPS (Maintain Power Signature) on vikatoiminto, jossa PD vaimentaa PSE:ltä tulevia jaksollisia virtapulsseja ilmoittaakseen PSE:lle, että PD ei ole kytkeytynyt irti. Ellei PSE ole vastaanottanut PD:ltä tulevaa MPS-signaalia 400 ms:n kuluessa, silloin PSE:n täytyy katkaista tehonsyöttö PD:lle.
Piille ohjelmointi
Sulakkeet, suojalaukaisimet ja maattojohtimet ovat suhteellisen yksinkertaisia laitteita ehkäisemään sähköpaloja, erityisesti verrattuna IEEE 802.3bt:n tarjoamiin ominaisuuksiin. Sen tarjoamat tehotalousominaisuudet, kuten luokittelu, automaattiluokka, sysäysvirta ja MPS, ovat vailla vertaa. Esimerkiksi sähköverkkojen tapauksessa seinissä ja katoilla piileksivät jyrsijät saattavat aiheuttaa yllättäen sähkötulipaloja. Sitä vastoin, jos PD-laite ei muodosta MPS-signaalia PSE-laitteelle 400 millisekunnin välein, PSE automaattisesti lopettaa tehonsyötön PD:lle.
On helposti ajateltavissa, että koodaamalla PSE havaitsemaan yllättäviä katkoksia ja ilmoittamaan niistä varoituslipulla IT-osastoa voidaan potentiaalisesti estää onnettomuuksia kuten rakennuspaloja. Luokittelun ja automaattiluokan ansiosta kuormalle voidaan älykkäästi syöttää juuri sen tarvitsema määrä tehoa. Tämä on erittäin turvallinen ja tehokas tapa jakaa tehoa. Kuten aikaisemmin on jo mainittu, pii on huomattavasti edullisempaa kuin kupari ja piitä voidaan ohjelmoida mutta kuparia ei.
Tomi Engdahl says:
Magnetics for Power over Ethernet (PoE)
https://www.coilcraft.com/en-us/edu/series/magnetics-for-power-over-ethernet/
What is Power over Ethernet?
Power over Ethernet, or PoE, is a method of delivering power to remote powered devices (PDs) using twisted–pair Ethernet cables of up to 100 meters in length. General applications include IoT, Building Automation, and Industrial Lighting. Powered devices include IP security cameras, wireless and Bluetooth access points, network routers and repeaters, VoIP phones, PDA charging systems, and LED lighting and controllers. PoE eliminates the time, expense, and required space of installing a separate line voltage power outlet, and allows for power management and control of many devices from a central location.
PoE operates in the lower voltage telecom range – generally in the 36 – 57 V range, but up to 73 V – typically over category 5 (cat 5) Ethernet cables. This gives PoE a safety advantage over standard line voltage (110/220 V) power outlets.
What is the PoE Standard?
Requirements for PoE have been defined by the IEEE 802.3 working group as part of the 802.3 Ethernet standard. The sections particular to PoE define the physical requirements and protocols for specific data rates and various power levels over Ethernet cables. Data rates for Ethernet have evolved from the 10/100 megabits per second (Mbps) frame rates of 10/100BASE–T to the gigabits per second (Gbps) rate of 1000BASE–T Gigabit Ethernet (GigE).
New IEE 802.3 versions for PoE have been published over time address market demands for higher power levels to be delivered to powered devices. The following shows the power delivered to the powered device (PD) for each revision:
IEEE 802.3af–2003 up to 12.95 W
IEEE 802.3at–2009 up to 25.5 W (2–pairs, medium power)
IEEE 802.3at–2009 up to 51 W (4–pairs, high power)
IEEE 802.3bt–draft 2.0 up to 71 W (a.k.a 4PPoE)
PoE equipment includes power sourcing, midspan, and powered devices:
How Much Power is Available?
The maximum power delivered by the PSE has also evolved from a maximum of 15.40 W for IEEE 802.3af PoE up to 100 W for IEEE 802.3bt. The upcoming IEEE 802.3bt standard includes eight Classes, which describe PD power supply limits ranging from 3.84 W for Class 1 to 71.3 W for Class 8. Non-standard PoE devices may provide up to 90 W power to the powered device.
How is power provided over Ethernet cables?
There are three ways to deliver power with PoE:
Through the data pair
Through the spare pair
Through a mid span device (For legacy equipment)
How are magnetic components used in PoE?
In the signal path, center-tapped 1:1 transformers are used for injecting current, and common mode chokes are used to filter out EMI.
Signal path isolation transformers for both the transmit and receive sections are incorporated into a single package in Coilcraft HPX2126L
Common mode chokes for both transmit and receive sections are also incorporated into a single package in Coilcraft HPF2187L
Tomi Engdahl says:
Smart Connections: Why PoE is the ideal infrastructure for smart buildings
Aug. 18, 2022
The potential for smart buildings to improve our lives is only just starting to be explored. In this download we look at how PoE’s unique features enable real estate to be transformed into an intelligence-generating platform.
https://www.cablinginstall.com/white-papers/whitepaper/14281453/smart-connections-why-poe-is-the-ideal-infrastructure-for-smart-buildings?pk=MOLEX-WP_em1_SK_09072022&utm_source=CIM+Whitepapers/EG&utm_medium=email&utm_campaign=CPS220906132&o_eid=7211D2691390C9R&rdx.identpull=omeda|7211D2691390C9R&oly_enc_id=7211D2691390C9R
Tomi Engdahl says:
PoE (Power over Ethernet) Design made easy with Port Power Management (PPM)
https://www.onelectrontech.com/poe-power-over-ethernet-design-made-easy-with-port-power-management-ppm/
With the IEEE 802.3bt standard, high power delivering is possible to enable more sensors, actuators and high-power devices connected by traditional CAT5 cables or the new CAT6. The Ethernet cables in PoE systems can typically transmit data at speeds of 100 or 1000 Mb/s (1Gb/s) or the newer 2.5 or even 5 Gb/s options.
PoE system consists of a PSE (Power Sourcing Equipment) that is usually installed in an Ethernet switch, router or hub, a piece of CAT5 Ethernet cable and a device (PD – Powered Device) powered by the PSE.
Since all devices in the system don’t follow exactly the same duty cycles so it is almost impossible to have all the devices demanding the peak power at the same time. In most cases, a smaller power supply can be very sufficient to handle the power allocation to all devices in the system and capable of protecting the system from being overloaded. This approach requires the PoE system to be capable of port power management (PPM). Image a situation that a new PD is plugged in to the system and start demanding a certain amount of power. The PPM algorithm will first evaluate the power reserve of the system and decide if the requested power can be granted or not based on the comparison. On a higher level of implementation, the PPM algorithm may also check the priorities of each PD. In some cases, a PD with higher priority is plugged in and the PPM may need to shutdown another PD with lower priority to ensure the system performance. This can be very advantageous to keep high-priority PDs online even during a power outage. Many applications use the pre-defined PD priority for port power management, while other systems may just use the first-come-first served rule.
The goal of PPM (Port Power Management) is to provide power to as many PDs at any time as possible and still maintain the total power consumption within the power budget of the PoE system and minimize the number of power cycling of PDs. The port power management of PoE system can be implemented on either the PSE (Power Sourcing Equipment) side or PD (Powered Devices) side.
Using PD identification method, the power delivered via individual ports can be managed by limiting the PD’s class level. On the other side, the port power can be managed by predefining the power limit of each port. These two methods for port power management is illustrated in the following figure.
The performance of PPM algorithm depends on how accurate the calculation of system remaining power that can be delivered to the plugged PDs.
TPS23881
4-pair, type-4, 8-channel PoE PSE with 200-mΩ RSENSE
https://www.ti.com/product/TPS23881
Tomi Engdahl says:
Connaxio’s Espoir Is a Compact, Dual-Core IoT Development Board with mikroBUS and Full PoE+ Support
Offering up to 15W of power to your hardware, this handy board makes for a quick and easy way to wire up an IoT project.
https://www.hackster.io/news/connaxio-s-espoir-is-a-compact-dual-core-iot-development-board-with-mikrobus-and-full-poe-support-1c22b118d485
Tomi Engdahl says:
https://www.commscope.com/insights/the-enterprise-source/poe-the-fact-file/
https://www.commscope.com/insights/the-enterprise-source/power-over-ethernet-and-your-networks-future/
Tomi Engdahl says:
Analog Devices Launches “World’s First” Long-Reach Single-Pair PoE Products, with a 0.6-Mile Range
Offering up to 52W of power over a 0.6-mile range, Analog Devices’ latest Power over Ethernet products target the “Intelligent Edge.”
https://www.hackster.io/news/analog-devices-launches-world-s-first-long-reach-single-pair-poe-products-with-a-0-6-mile-range-29518e4ec6ee
Tomi Engdahl says:
SPoE
Power and data over single pair. ▫ SPoE provides between 1.23W and 52W,.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwikoofZosL7AhUzlMMKHWQGAkoQFnoECBgQAQ&url=https%3A%2F%2Fethernetalliance.org%2Fwp-content%2Fuploads%2F2021%2F07%2FEA_TechBrief-SPE-SPoE_FINAL.pdf&usg=AOvVaw253HvzO8GNBuRmmNSDcvRy
Tomi Engdahl says:
https://ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2021/07/EA_TechBrief-SPE-SPoE_FINAL.pdf
Tomi Engdahl says:
Single Pair Ethernet (SPE) and Single-pair Power over Ethernet (SPoE)
https://ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2021/07/EA_TechBrief-SPE-SPoE_FINAL.pdf
Tomi Engdahl says:
Power Over Ethernet, Explained
https://hackaday.com/2022/12/08/power-over-ethernet-explained/
Most readers will be familiar with Ethernet networks in some form, in particular the Cat5 cables which may snake around the back of our benches. In a similar vein, we’ll have used power over Ethernet, or PoE, to power devices such as webcams. Buy a PoE router or switch, plug in a cable, and away you go! But what lies behind PoE, and how does it work? [Alan] has written a comprehensive guide, based on experience working with the technology.
What we get first is a run-down of the various topographies involved. Then [Alan] dives into the way a PoE port polls for a PoE device to be connected, identifies it, and ramps up the voltage. Explaining the various different circuits is particularly valuable. The final part of the show deals with the design of a PoE module, with a small switching power supply to give the required 48 volts.
What is PoE? My tough PoE development process
https://hackaday.io/project/188560-what-is-poe-my-tough-poe-development-process
I had time to learn and develop PoE.
It’s a lot more interesting than I thought. Please come in
Do you know about PoE? It’s a tremendous technology that can send power to Ethernet.
I’ve studied this technology and made modules it module.
Carol Jams says:
Both of them are good and perform in their situation. https://www.allhdd.com/cisco-uc540w-fxo-k9-router/
Tomi Engdahl says:
Sisätilapaikannusta sähköverkon ja näkyvän valon avulla
https://etn.fi/index.php/tekniset-artikkelit/14380-sisaetilapaikannusta-saehkoeverkon-ja-naekyvaen-valon-avulla
Power-over-Ethernet (PoE) pystyy toimittamaan yli 90 wattia tehoa turvallisesti ja tehokkaasti, joten se on ollut avainasemassa verkkoon liitettyjen valaistusjärjestelmien kasvussa. Kun tämä yhdistetään näkyvän valon datansiirron eli VLC-tekniikan etuihin, voidaan kehittää erittäin turvallisia ja tehokkaita sisäpaikannusjärjestelmiä, jotka voivat tarjota paremman suorituskyvyn kuin RF-pohjaiset ratkaisut tietyillä sovellusalueilla.
Tässä artikkelissa tarkastellaan, kuinka PoE on kehittynyt toimivaksi ratkaisuksi teollisuusvalaistukseen, ja pohditaan, kuinka VLC-tekniikkaa voidaan lisätä järjestelmään paikannuksen mahdollistamiseksi.
Tomi Engdahl says:
What is PoE? My tough PoE development process
https://hackaday.io/project/188560-what-is-poe-my-tough-poe-development-process
Do you know about PoE? It’s a tremendous technology that can send power to Ethernet.
I’ve studied this technology and made modules it module.
Tomi Engdahl says:
Document 1500 Revised 10/1/18Technical Bulletin
Forward or Flyback? Which is Better? Both
https://www.coilcraft.com/getmedia/e9e583a1-3eb8-4ffe-9304-51fab8eb795b/Doc1500_Forward-vs-Flyback.pdf?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=PersonifAI_Forward_Flyback
In this article, we will focus on forward or flyback. We’ll
discuss the characteristics of active clamp forward and con-
tinuous conduction flyback isolated power supply topologies
and demonstrate the design and performance trade-offs
of each using two telecom-oriented power supplies as ex-
amples. Specifically, we show 51 W Power over Ethernet
(PoE) Powered Devices (PD) supplies that are appropriate
for use in the IEEE 802.3bt standard
So, Which is Better?
The discussions in this article should make it clear that
forward and flyback power supplies have unique charac-
teristics that make each suitable for optimizing different
requirements: cost, size, and efficiency. Boiling down all
the above attributes, one could argue that flybacks should
still be considered the default choice for most power supply
requirements due to their somewhat smaller size, lower cost,
and comparably high efficiency. When the supply require-
ment exists for the absolute best in efficiency, the forward
topology should be considered first. So, which is better?
Both!
Tomi Engdahl says:
Vuoden 2022 parhaat: Näin syötät tehoa ethernetin yli
https://etn.fi/index.php/13-news/14425-vuoden-2022-parhaat-naein-syoetaet-tehoa-ethernetin-yli
Tomi Engdahl says:
https://etn.fi/index.php/13-news/14425-vuoden-2022-parhaat-naein-syoetaet-tehoa-ethernetin-yli
Tomi Engdahl says:
That means the AWG 26 wire in a Cat 5e cable should have a resistance of 0.041 Ω per foot. AWG 26 wire is rated to be able to carry 2.2 A maximum. Because Hi PoE divides its 100 W among the four twisted pairs in the network cable, that means any one AWG wire in a Cat 5e cable should be carrying a half-amp at most.23.8.2021
https://www.powerelectronictips.com/how-does-cat-5e-cable-handle-poe-faq/
Tomi Engdahl says:
Maximum cable resistance per pairset
20 Ω (Category 3) 802.3af (802.3at Type 1), PoE
12.5 Ω (Category 5) 802.3at Type 2, PoE+
Tomi Engdahl says:
Ethernetillä voi syöttää virtaa myös ulkotiloihin
https://etn.fi/index.php/13-news/14673-ethernetillae-voi-syoettaeae-virtaa-myoes-ulkotiloihin
Microchip on esitellyt uuden polven PoE- eli Power over Ethernet -kytkimen, joka lisää kehittyneitä verkko- ja suojausominaisuuksia ulkosovelluksiin. PDS-204GCO-kytkin on suositun PDS-104GO:n seuraavan sukupolven evoluutioratkaisu.
PoE-kytkimet, jotka on suunniteltu ulkokäyttöön älykkäissä rakennuksissa ja kaupungeissa, mahdollistavat monenlaisia palveluita julkisesta Wi-Fi- ja videovalvonnasta verkkoon liitettyihin katuvaloihin. Tällainen kytkin pitää luonnollisesti suojata korkeiden vaatimusten mukaisesti. Näihin vaatimuksiin PDS-204GCO-kytkin vastaa: se lisää parannetun kybersuojauksen sekä verkon korkean käytettävyyden vaatiman redundanssin eli kriittisten prosessien kahdennuksen.
Microchipin PDS-104GO-kytkin on ensimmäinen, joka tukee IP67-luokitusta näissä sovelluksissa. Lisäksi yksikköä ei tarvitse avata asennuksen aikana, mikä vaarantaisi turvallisuuden, suorituskyvyn tai luotettavuuden. PDS-204GCO-kytkin lisää Ethernet-verkkoihin kyberturvallisuusominaisuuksia, jotka suojaavat sovelluksia uhilta kaikilla verkkotasoilla, sekä redundanssiominaisuuksia, jotka mahdollistavat verkon korkean käytettävyyden.
Tuki ITU-T G.8032 Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) -teknologialle varmistaa tiedonsiirron jatkumisen, jos nousevan siirtotien linkki katkeaa. PDS-204GCO-kytkimet tukevat myös useita verkkotopologioita, ja useita yksiköitä voidaan yhdistää ketjutettua topologiaa käyttämällä pääkytkimien ulottuvuuden laajentamiseksi samalla kun jokaisesta laitteesta siihen suoraan liitettyjen optisten kaapelien määrää vähennetään.
Tomi Engdahl says:
Raspberry Pi PoE+ HAT Review – Part 2: Problems
https://www.epanorama.net/newepa/2012/05/02/high-power-poe-and-hdbaset/
Tomi Engdahl says:
PoEpi
A multi-purpose shield for Raspberry Pi
https://oskar456.github.io/poepi/
https://oskar456.github.io/poepi/
Tomi Engdahl says:
DIY PoE Injector
http://redwanhasan.blogspot.com/2018/12/diy-poe-injector.html?m=1
https://www.eidusa.com/Interface_Boards_POE.htm
Tomi Engdahl says:
https://netzmafia.ee.hm.edu/skripten/hardware/RasPi/Projekt-POE/index.html
Tomi Engdahl says:
https://goughlui.com/2022/12/04/review-generic-48v-802-3af-compatible-poe-injector-xly-poe-48005/