IP-kameror, -telefoner och -accesspunkter älskar Power over Ethernet, PoE. Och alla ni som bygger nätapparater som drar under 13 W, borde vara intresserade. I nästa standard dubbleras effekten.Tekniken kallas Power over Ethernet (PoE) och har funnits spikad som standard sedan 2003.
I år tycks det stora tillväxthoppet komma. Andelen Ethernetväxlar som stöder PoE kommer att öka från 19 till 35 procent. Året därefter nås den magiska gränsen 50 procent.
| Strömkällan känner vad apparaten vill ha IEEE 802.3af – Power over Ethernet – definierar interaktionen mellan en strömkälla, PSE (Power Source Device) och en PD (Powered Device). Det ska inte finnas någon risk att förstöra gamla portar utan PoE, därför sker en snabb "analog förhandling" innan kraften kopplas på. Strömkällan lägger försiktigt på en låg spänning under vilken en PD skall uppvisa ett motstånd på 25 kOhm. I nästa steg dras spänningen upp ett steg. Nu ska PD:n deklarera hur mycket effekt den behöver, och det gör den genom att släppa igenom en av en av ett antal förutbestämda strömstyrkor. Först därefter läggs dras spänningen upp till matningsnivån 48 V (36–57V). Dessutom kan spänningen läggas över olika ledningspar, och med okänd polaritet. Det löser man med en diodbrygga. |
Siffrorna gäller både Ethernetväxlar som direkt levererar 48 V över två av Ethernetledningarna och injektorer som läggs efter en gammal växel och adderar effekten – ett sätt att uppgradera till PoE utan att behöva byta ut gamla investeringar.
Du slipper strömsladden
På apparatsidan har PoE redan haft sitt genombrott, i några nischer: i nätverkskameror, trådlösa basstationer och IP-telefoner tas PoE i det närmaste för givet idag.
Du slipper dra en extra sladd för ström. Det är huvudpoängen.
Tekniken kan också skryta med att vara en global standard för strömförsörjning – till skillnad från de "två hålen i väggen" som kräver adaptrar mellan olika länder.
Man kan också se PoE som intelligent strömförsörjning – över IP är det möjligt att inte bara stänga av och slå på utrustning, utan att styra fritt enligt godtycklig programvara.
– För mjukvara finns ju inga gränser, säger Magnus Hellström, marknadschef på Nowire Nordic, som distribuerar lösningar för trådlös kommunikation, bland annat IP-kameror från Mobotix och växlar från Powerdsine.
Kameror långt från eluttag
En klar majoritet av nya basstationer för wifi (802.11) för företagsmarknaden – hotell, kontor, et cetera – är idag utrustade med PoE.
På privatmarknaden är intresset mindre. Där har användaren bara en enda basstation som lika gärna kan pluggas in i vägguttaget.
PoE-utrustade IP-telefoner kan i likhet med de gamla analoga telefonerna säljas med en enda sladd istället för två. Med en centralt placerat batteribackup kan kontoret som bonus få ett IP-telefonisystem som fungerar även vid strömavbrott i elnätet, återigen enligt god förebild från det analoga nätet.
I IP-kamerorna går PoE hand i hand med en bransch som växer med 50 procent om året.
– Om du tittar på var en kamera sitter är det i taket där det inte finns eluttag. Och om det gör det är det ett sådant som släcks när du släcker ljuset, säger Peter Lindström, regionchef på svenska IP-kameratillverkaren Axis.
Ingen PoE i analog kamera
En kameraövervakad butik sparar in investeringen i en PoE-utrustad nätverkskamera redan den första gången man möblerar om butiken – och slipper tillkalla en elektriker.
– Använder du 230 V måste du projektera om alla eluttag när du bygger om, säger Peter Lindström.
Axis nätverkskameror är sina egna webbservrar och är programmerbara i Linux.
Den första PoE-kameran släppte företaget i september 2004. Axis stöder PoE i 100 Mbit Ethernet (standarden i sig stöder även Gigabit Ethernet).
Företaget välkomnade PoE eftersom det stärkte företagets konkurrenskraft mot huvudkonkurrenten analogvideo – som fortfarande tar 80–90 procent av de videoövervakningsprodukter som säljs idag.
PoE i färdiga komponenter
– Det är inte för att digital video är dyrare. Kameran kan vara det, men om man tittar på det totala systemet blir det inte dyrare, med mer intelligens och funktioner, säger Peter Lindström.
Han låter ingenjören Jon Hansson ta över ordet för att dela med sig av sin erfarenhet till Elektroniktidningens läsare. Är det svårt att addera PoE till en Ethernetprodukt?
– Nej, PoE är en enkel och bra standard. Det är en liten risk för att det blir konstruktionsmissar, säger Jon Hansson.
15 W ska bli minst 30 W
Det mesta av konstruktionen köper du dessutom som färdiga komponenter, i Axis fall från Texas Instruments.
 |
| Idag finns standardkomponenter för PoE vilket gör addition av PoE till en Ethernetprodukt till en enkel match. |
| FOTO: Texas Instruments |
– I början använde vi passiva komponenter. Men nu köper vi oftast färdiga kretsar. Det har fördelar när det gäller både pris och utrymme. Och så är de testade, säger Jon Hansson.
Nästa alla Axiskameror har PoE. Undantagen är dels några billigare modeller. Men dels faktiskt också några av de mer avancerade – vilket demonstrerar en viktig begränsning med tekniken – apparaten får inte dra mer än 15 W. Eller 13 W om man drar av förlusterna i en rimlig dc-omvandlare.
Axis uppvärmda kameror och rörliga kameror med panorering och tilt, behöver fler watt än så.
Watten är på väg.
– Det finns ickestandardlösningar med högre effekt, men de kommer vi inte att använda. Vi ser istället fram emot den nya standarden, säger Jon Hansson.
Han talar om 802.11at som höjer effekten till minst 30 W. Arbetet med den har just påbörjats och den ligger minst ett år fram i tiden.
Standardhöjningen är ganska enkel att åstadkomma. Man kräver CAT5-kablar istället för CAT3, och utnyttjar alla fyra trådarna för att överföra energin istället för bara två.
– När 802.11at är spikad kommer vi ganska snabbt att kunna släppa produkter, säger Jon Hansson.
Också Flir väljer PoE
Det finns en värmekameratillverkare i Sverige också, Flir Systems i Danderyd. Företaget vill inte gå ut med sina lanseringsplaner. Men PoE finns på radarn och är inplanerad i kommande produkter.
– Absolut, säger Ulf Guldevall, produktchef på Flir Systems.
Flirutrustningen används ofta i tuffa miljöer. Men Ulf Guldevall bekymrar sig inte över att standarden inte täcker in robusthetsaspekter. Dessa går bra addera på tusen sätt.
– Det är ingen stor vinst med att standardisera mekaniken. Det viktiga vinsten ligger i att standardisera komponenterna för protokollen.
Någon som däremot bekymrar sig just över robustheten är Jörgen Palmhager, utvecklingschef på HMS Industrial Networks, som tillverkar nätverksprodukter. Tillämpningen är industriautomation.
– Det finns ingen industrianpassad standard för PoE, säger Jörgen Palmhager.
Automation kräver anpassning
– Men arbetet pågår. Man tittar exempelvis på kontakter och på hur mycket ström man ska kunna mata.
– Och jag är övertygad om att lösningarna kommer.
Inom industrin har Ethernet i viss utsträckning ersatt gamla fältbussar. Vad gäller standardisering har man dock misslyckats. Det krävs utökningar IP-protokollen för att klara realtid och synkronisering, och det finns idag fem Ethernetvarianter att välja mellan.
De gamla fältbussarna ligger faktiskt före Ethernet med stöd ofta spänningsmatning.
– Bland annat för att mata enklare enheter som sensorer och liknande. Men också för att strömförsörja själva Ethernetkortet, säger Jörgen Palmhager.
Innan de industriella varianterna av Ethernet plockar upp PoE, finns förstås möjligheten för tillverkare som HMS att lansera egna lösningar.
Det finns dock inte i HMS planering.
– Vi har diskuterat det, men nej. Fler måste haka på först, som tillverkare av växlar, så att det finns en fungerande infrastruktur som kan stödja det, säger Jörgen Palmhager.
Hemnäten nästa?
Vad blir då nästa tillämpningsområde för PoE?
– Allt som har en Ethernetport och drar mindre än 15 W kan kopplas till poE, säger Nowires marknadschef Magnus Hellström.
– Efter att standarden spikades har man börjat leta efter, och se, nya möjligheter. Det kan vara larmsystem eller lås till dörrar. Det som sätter gränsen är ju effektuttaget, inget annat.
Han tror att hemmamarknaden kommer att öppnas i samma takt som Audiovideoprodukterna i hemmet börjar tala med varandra över hemnät över Ethernet.
– Energin räcker inte till att driva en tv. Men radion i köket, och cd- och dvd-spelare – varför skulle inte de kunna använda PoE? säger Magnus Hellström.
Han ser till och med effektgränsen som en kreativ utmaning för konstruktörerna.
– Det sätter en begränsning men öppnar samtidigt en möjlighet att utveckla energisnålare produkter.
LÄS MER: http://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet