PEMANFAATAN POWER OF ETHERNET

Pemanfaatan PoE sudah dikenal luas didukung oleh standart IEEE82.3AF Power Over Ethernet

  

(PoE) Power Injector. Intinya adalah proses mengalirkan listrik untuk catu daya melalui kabel UTP dapat memanfaatkan atau menggunakan PIN yang tidak digunakan dalam proses 

pengiriman data yang ada sebagai fungsi utama dari kabel jaringan dan RJ-45 yang ada. Beberapa alasan yang mendukung dari penggunan PoE ini adalah:

KATEGORI KABEL UTP

Kategori Performansi (MHz) Penggunaan
Cat 1 1 Voice, mainframe, dumb terminal Cat 2 4 4 MB token ring Cat 3 10 10 MB ethernet Cat 4 20 16 MB token ring Cat 5 100 100 MB ethernet

 

Proses Penggunaan Pair pada kabel UTP dan RJ45 

Proses Penggunaan Pair pada kabel UTP dan RJ45

Tampilan PIN dari RJ45

Tampilan PIN dari RJ45

• Seringnya terjadi variasi dari tegangan operasional dari peralatan yang ada.
• Masih banyaknya hardware yang terpisah antara power dengan supply data sehingga membutuhkan supply

kabel yang berbeda.

• Adanya isu penghematan, dimana penggunaan

hardware yang banyak dan dengan jarak yang cukup jauh sedangkan sumber listrik tidak tersedia

menyebabkan penambahan aliran atau kabel listrik yang cukup menambah biaya pengembangan.

Atas dasar alasan-alasan diatas, maka ide memanfaatkan kabel UTP untuk aliran listrik sekaligus aliran data menjadi pilihan utama dalam berbagai pengembangan hardware

yang berbasis jaringan khususnya yang memanfaatkan kabel UTP. Sesungguhnya semua peralatan atau hardware dari teknologi informasi yang berbasis IP Address dan menggunakan kabel UTP Cat 5 atau Cat 6 memungkinkan untuk menggunakan konsep PoE (Power over Ethernet).

Kemungkinan ini didasarkan kepada kondisi PIN RJ 45 yang digunakan untuk TX dan RX data hanya bjmlah 4 pin. Pada Gambar 1 terlihat bahwa PIN 4,5,7 dan 8 tidak digunakan,

sedangkan PIN yang lain digunakan untuk pemindahan dan proses data. Karena itu PIN 4,5 dapat

digunakan untuk tegangan (-) dan 7,8 (+). Adapun alasan menggunakan satu pair (dua kabel) lebih disarankan untuk dimanfaatkan sebagai kabel catu daya. Tujuannya adalah untuk mengurangi hambatan pada kabel sesuai dengan persamaan:

(1) dimana : R = hambatan (ohm) Ro = hambatan jenis L = panjang kabel A = luas penampang
Dari tabel karakteristik kabel Cat 5 dapat dilihat bawah tegangan maksimum 57 volt DC.
Proses diatas merupakan konsep awal dari pemanfaatan dari Power over Ethernet (PoE). Seringkali banyak masalah yang timbul pada peralatan yang dipasang jauh ketika 

KARAKTERISTIK CAT 5E UTP PROPERTI NOMINAL VALUE TOLERANSI UNIT Charateristic impedance @ 100 Mhz 100 ± 15 Ω Nominal Characteristic impedance @ 100 Mhz 100 ± 5 Ω DC-Loop resistance ± 0.188 Ω/m Propagation speed 0.64 C Propagation delay 4.80-5.30 Ns/m Delay skew < 100 Mhz < 0.20 Ns/m Capacitance at 800 Hz 52 ῤF/m Inductance 525 nH/m Corner frequency ± 57 kHz Max. tensile load, during installation 100 N Wire diameter AWG-24 (0.51054 mm; 0.205 mm2) Insulantion thickness 0.245 mm Maximum current per conductor 0.577 A Temparature operating -55 to +60 C Maximum operating voltge (PoE uses max 57 V DC 125 V DC

PENGGUNAAN POWER OF ETHERNET UNTUK MENGALIRKAN ARUS
LISTRIK KE HARDWARE YANG TERHUBUNG DENGAN KABEL UTP 

Pembagian pair yang ada pada kabel UTP 

Pembagian pair yang ada pada kabel UTP

pengimplementasian proses PoE ini, misalnya adanya drop sinyal, adanya fading (sinyal naik turun), atau bahkan tidak bekerja sama sekali, disebabkan karena supply tegangan

yang masuk mengalami penurunan voltase, atau tegangan supply-nya tidak stabil karena pemakaian pasive POE dan kabel LAN terlalu panjang dan kualitasnya tidak bagus.

Adapun cara untuk menjaga tegangan supply ke hardware tetap stabil, yaitu dengan active PoE yang di lengkapi dengan DC stabilizer. Prinsip active PoE ini

adalah dengan memberikan tegangan supply berlebih dari bawah (12 s/d 30 VDC), kemudian ketika sampai di atas tiang/box atau ujung proses, tegangan tersebut dipotong

sesuai kebutuhan darinya. Sebagai contoh dalam penelitian ini adalah menggunakan salah satu hardware yang memanfaatkan cable LAN dalam proses transfer datanya yaitu CCTV

berbasis IP address. Dalam pengembangannya, CCTV tersebut berjumlah 14 camera yang akan terpasang di dua lantai yang berbeda (lantai II dan III) dan seluruhnya akan terpusat ke sebuah ruangan server yang ada di lantai paling atas dari dua lantai tersebut. 9 camera pada lantai II dan 5

camera pada lantai III. Atas dasar itu, karena camera yang dipasang berbasis IP address, maka kabel jaringan yang digunakan adalah kabel UTP dengan memanfaatkan

beberapa kabel jaringan yang sudah ada sebelumnya dan telah digunakan untuk system lainnya. Untuk mendukung pemanfaatan camera CCTV ini, dipasang 2 switch pembantu di masing-masing lantai. Nantinya switch ini akan menyambungkan seluruh camera yang ada ke pusat

pengendalian atau PC pengelola dan ke server yang ada di ruang server.

Sesuai kondisi yang ada, akhirnya beberapa camera yang terpasang memiliki jarak yang cukup jauh dari masing-masing switch yang ada. Panjang maksimal antara camera

dengan switch yang ada sebesar 35 meter sedangkan panjang minimal yang ada sekitar 5 meter. Lebih dari 60% jarak dari camera ke switch yang ada diatas 15 meter. Dalam pengembangannya direncanakan system CCTV ini tidak memanfaatkan atau memasang kabel listrik sebagai

sumber power khususnya untuk camera-camera yang ada. Sehingga pemanfaatan kabel jaringan UTP diharapkan dapat juga digunakan untuk mengaliri arus listrik dan

menjadi power bagi camera-camera yang ada. Untuk memastikan bahwa perangkat yang digunakan

dapat menggunakan metode POE ini adalah seluruh perangkat yang memiliki port RJ 45, sehingga peralatan itu harus menggunakan cable UTP sebagai media untuk

mentransmisikan data. Dimana tegangan maksimum yang diizinkan lewat pada kabel berkisar 50 Volt DC. Untuk memenuhi tegangan yang dibutuhkan peralatan (pada kasus

ini sebagai contoh adalah CCTV dengan tegangan 5 Volt), maka diperlukan pendekatan sebagai berikut:

• Tegangan 5 Volt pada ujung node power cord CCTV harus tercapai antara 4.9 sampai 5 Volt, pada saat operasional dan beban puncak. Beban puncak adalah saat kondisi minim cahaya sehingga Infra Red dinyalakan.

• CCTV tidak mendukung PoE dan memiliki power jack DC. Untuk itu maka diperlukan sebuah regulator tegangan. Dimana tegangan yang dilewatkan pada kabel UTP sebesar

12 Volt. Sehingga kerugian tegangan sepanjang kabel dapat di kompensasi dengan menurunkan tegangan yang diterima pada ujung kabel.

Untuk menentukan diperlukan atau tidaknya regulator dapat dilihat pada spesifikasi alat. Pada umumnya peralatan tegangan 12 – 48 Volt, memiliki toleransi yang lebih baik terhadap tegangan DC yang diperlukan. Pada kasus ini, CCTV yang digunakan memerlukan tegangan 5

Volt. Akibatnya adalah rugi-rugi tegangan pada kabel sangat berpengaruh. Dimana hasil percobaan langsung menggunakan tegangan DC 5 Volt, panjang kabel terjauh

harus kurang dari 20 m, agar CCTV dapat beroperasi normal, termasuk menyalakan IR pada saat kondisi kurang cahaya. Untuk mengatasi itu, supply tegangan yang digunakan

adalah sekitar 12 Volt. Dengan tegangan sebesar itu, maka tegangan pada ujung CCTV akan diperoleh kurang sedikit dari 12 Volt. Diharapkan nantinya regulator tegangan

nantinya dapat menurunkan tegangan menjadi 5 Volt tanpa kesulitan. Selanjutnya yang bakal di bahas adalah LM7805, regulator yang digunakan pada minimum system yang akan

dibangun nanti. Regulator tipe LM78XX merupakan jenis regulator yang dapat meregulasi tegangan ke nilai tertentu. Dua angka pada huruf XX yang bakal menandakan

tegangan output hasil regulasi dari regulator. Contohnya LM7805, akan meregulasi tegangan ke 5 volt, LM7809 akan meregulasi tegangan ke 9 volt. Dibawah ini adalah karakteristik IC LM78XX.

Catatan : XX adalah menunjukkan 2 digit tegangan output. Penguat arus atau disebut current boster sering diterapkan pada adaptor atau power supply dengan daya

rendah. Fungsi rangkaian ini adalah meningkatkan kemampuan power supply atau adaptor tersebut dalam memberikan sumber arus yang lebih besar. Rangkaian ini dibuat dengan komponen utama berupa transistor yang dipasang sebagai penguat arus dari suatu regulator

tegangan positif. IC7805 hanya mampu memberikan arus sebesar 1 A. Jika kebutuhan lebih dari 1 A, maka diperlukan komponen tambahan. Secara sederhana, IC7805

hanya memberikan umpan tegangan sebesar 5 Volt dan beban sebenarnya ditanggung transistor.

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 

Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220) RβJC 5 C/W

Thermal Resistance Junction-Air (TO-220) RβJA 65 C/W

Operating temperature Range (KA78XX/A/R) Topr 0 - + 125 C

Storage Temperature Range Tstg -65 - + 150 C

Gambar Rangkaian 

Rangkaian

Skema PoE Pada Hardware Dan Skema PoE Adapter Power Supply

Skema PoE Pada Hardware 

Skema PoE Adapter Power Supply

Rangkaian penguat arus ini merupakan teknik penguatan arus secara umum dari regulator positif LM78xx atau regulator LM317 yang hanya mampu mengalirkan arus maksimal 1 A. Dengan pemasangan transistor sebagai penguat arus tersebut maka arus maksimal yang mampu di

supply adalah sesuai kemampuan maksimal transistor mengalirkan arus.

HASIL DAN PEMBAHASAN 

Tahap pengujian merupakan tahapan akhir dari pemanfaatan PoE pada pemanfaatannya bagi hardware yang memanfaatkan kabel jaringan UTP, dalam hal ini dengan contoh kasus CCTV berbasis IP address. Hal ini di dasari bahwa pengembangan jaringan yang ada harus dapat memanfaatkan fungsi dari PoE ini seefisien dan seefektif mungkin karena sejak awal pengembangan, jaringan kabel listrik tidak digunakan. untuk itu, dalam pengembangannya, pemanfaatan dari kabel jaringan untuk Power listrik benar-benar diharapkan dan menjadi satu-satunya cara untuk pengaliran listrik terhadap komponen-
komponen hardware yang digunakan. Ada tiga jenis aktifitas yang dilakukan dalam tahap pengujian ini yaitu aktifitas pengujian rangkaian PoE di sisi hardware dan adapter power supply, aktifitas pengujian rangkaian adapter power serta aktifitas pengujian worst case seluruh rangkaian pada implementasi yang dilakukan. Adapun penjelasan dari masing-masing aktifitas tersebut dapat dilihat di bawah ini.
 

A. Pengujian Rangkaian PoE Pada Hardware dan Adapter Power Supply
Rangkaian PoE yang dirakit berguna untuk memisahkan antara jalur data dan jalur daya ke hardware. PoE ini dilekatkan pada hardware dan Adapter Power Supply. Adapun manfaatnya adalah sebagai percabangan pemisah antara Power (P) dan Data (D), sehingga hanya dibutuhkan
satu kabel UTP untuk melewatkan arus dan data pada masing-masing hardware seperti yang telah direncanakan dan dirancang. Pada skema PoE hardware ini, data dilewatkan melalui
kabel UTP berlabel 1,2,3,6 sedangkan arus menggunakan label kabel 4 dan 5 untuk negatif (-) serta 7 dan 8 untuk positif (+). Pada rangkaian PoE hardware ini terdapat dua sisi Jack
RJ-45, yaitu sisi RJ-45 untuk Power + Data dan sisi RJ-45 hanya untuk data saja. Pada sisi RJ-45 Power+ Data berguna sebagai masukan arus serta data dari satu kabel
UTP sedangkan sisi RJ-45 Data hanya mengalirkan data saja ke/dari IP Camera. Sedangkan untuk power ke hardware sudah dipisahkan melalui Jack Power yang sudah dimodifikasi dalam POE sebelumnya. Sedangkan pada sisi Adapter Power Supply, rangkaian PoE yang dirakit sama
halnya dengan rangkaian PoE hardware. Perbedaannya hanya pada fungsi PoE itu sendiri.
Pada skema rangkaian di atas, satu sisi RJ-45 (Power + Data) sama halnya dengan sisi PoE (Power + Data) pada hardware. Sedangkan sisi RJ-45 yang lain berguna untuk meneruskan data dari hardware atau dari IP camera ke NVR yang terhubung melalui switch. Jack Power yang ada pada PoE ini berguna untuk masukan arus DC dari Power Supply. 

B. Pengujian Rangkaian Adapter Power 5 Volt Pada teorinya arus yang harus dilewatkan melalui kabel
UTP yang bersumber dari Power Supply ini berkisar 5 volt. Namun dilapangan, banyak faktor (noises) yang terjadi, di antaranya disebabkan karena panjangnya kabel UTP yang menyebabkan pengaruh terhadap besaran arus yang sampai ke hardware. Hasil pengujian menunjukkan saat arus dilewatkan pada kabel yang panjangnya sekitar 30 meter, arus yang sampai di ujung PoE sekitar 3.6 volt. Oleh
karena itu, pada prakteknya diperlukan satu rangkaian adapter yang berfungsi sebagai keluaran arus 5 volt pada ujung kabel ke hardware. Rangkaian adapter ini menerima
arus masukan yang bersumber dari Power Supply Cabinet melalui kabel UTP dimana paket data dan paket arus dipisahkan pada masing-masing PoE yang dilekatkan pada masing-masing hardware. Pada implementasi di lapangan arus yang dilewatkan dari Power Supply Cabinet ini berkisar 11-12 volt. Mengapa harus 11-12 volt? Dalam satu Power Supply Cabinet terdapat 3-6 PoE yang tertanam di dalamnya, juga pada masing-masing PoE melewatkan arus yang rata-rata panjang kabel berkisar 10-30 meter. Sehingga dibutuhkan arus masukan yang lebih tinggi dari arus yang masuk ke hardware.

Spesifikasi teknis dari peralatan teknologi informasi
biasanya mencantumkan besaran yang harus disediakan.
Pada contoh kasus ini adalah CCVT berbasis IP address
yang memiliki besaran sebesar 5 Volt, 2 A. maka untuk itu
kita harus mampu menyediakan tegangan tersebut pada
masukan listriknya. Hambatan jenis UTP Cat.5 adalah
berkisar 0.188 ohm/m. maka penurunan tegangan permeter
sekitar 0.3 Volt/meter pada arus 2A. Arus yang sampai

Alur Arus dari Power Supply Adapter ke Hardware 

Alur Arus dari Power Supply Adapter ke Hardware

Skema Rangkaian Adapter 5 Volt Ke Power Jack IP Camera 

Skema Rangkaian Adapter 5 Volt Ke Power Jack IP Camera

pada ujung kabel PoE hardware ini berkisar antara 8-10
volt. Arus yang masuk 8-10 volt ini distabilkan melalui
rangkaian adapter 5 volt ini, sehingga arus yang masuk ke
hardware akan stabil di kisaran 5.5.2 volt. 

C. Pengujian Secara Keseluruhan 

Setelah seluruh rangkaian yang ada terakit dan terpasang 

dengan sempurna dilakukanlah aktifitas pengujian secara
keseluruhan. Adapun hasil uji coba hardware berdasarkan panjang kabel terjauh.
Dari hasil pengujian yang dilakukan terhadap semua rangkaian PoE pada sisi hardware maupun Power Supply serta rangkaian adapter, semua hardware (14 IP Camera)
dapat terdeteksi pada NVR (Network Video Recorder) dan dapat melakukan perekaman gambar baik dalam kondisi terang maupun gelap (seluruh lampu ruangan dimatikan). Adapun alasan kenapa harus dapat dipastikan bahwa hardware dapat melakukan perekaman dan pemantauan dalam kondisi lampu ruangan dimatikan karena fungsi utama dari CCTV adalah dapat memantau kondisi suatu ruangan terutama dalam kondisi gelap gulita. Sedangkan pada kondisi tersebut CCTV harus bekerja secara maksimal dan memanfaatkan power yang maksimal karena infrared yang ada di camerea digunakan agar dapat memantau seluruh aktifitas yang ada sepanjang waktu dalam kondisi ruangan gelap gulita.  

PENGUJIAN KABEL UTP Camera Panjang kabel UTP (P+D)-(meter) 

PENGUJIAN KABEL

Kestablian Arus ke IP Camera IP camera (night Vision Mode)

Deteksi di NVR Status POE, Rangkaian
Adapter 5 volt 1 10 meter 5.3 V YES YES BAIK 2 15 meter 5.2 V YES YES BAIK 3 20 meter 5.2 V YES YES BAIK 4 30 meter 5.0 V YES YES BAIK 5 35 meter 5.0 V YES YES BAIK

 

KESIMPULAN

Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil adalah
sebagai berikut:

Pemanfaatan kabel UTP sebagai sumber daya listrik ini cukup dapat mereduksi penggunaan kabel listrik yang berlebihan, di samping pertimbangan biaya. Pada implementasinya, metode ini sangat berguna karena cukup dengan menarik satu kabel UTP dari
hardware ke switch dan power adapter. Pada kasus di lapangan, sistem listrik yang ada, terpusat pada satu panel listrik yang terkonfigurasi untuk memenuhi daya server. Oleh karena itu, untuk menarik listrik ke masing-masing hardware sangat tidak efisien dari sisi biaya yang dikeluarkan dan maintainance. Ketidakefisienan ini dikarenakan harus menarik kabel daya untuk hardware dari listrik server yang faktanya cukup jauh, dan hal ini harus dilakukan untuk empat belas IP Camera yang ada.

· Sistem data dan daya listrik yang terpusat, dimana aliran data yang dilewatkan dalam satu kabel membagi dua kelebihan, satu untuk paket data kemudian yang lain untuk daya listrik.

· Lebih mudah pada tahap maintainance, karena jika satu waktu ada hardware yang tidak bekerja, analisis pertama pada permasalahan di satu kabel pada hardware tersebut (tidak berpengaruh terhadap hardware yang lain).