Меню

Как с помощью PoE организовать подачу питания по витой паре

FAQ по PoE, часть 1

Power over Ethernet - юмор

Что такое PoE?

Аббревиатура PoE расшифровывается как «Power over Ethernet» (питание по сети Ethernet). Но реализация технологии намного сложнее, чем при помощи кабеля с вилкой для электросети на одном конце и разъемом RJ-45 на другом, как на юмористической картинке в начале статьи. Такое простое воплощение попросту невозможно, так как большинство электронных устройств работают не на переменном, а на постоянном токе низкого напряжения: 12V, 24V, 48V и т. д. Поэтому в сети обязательно должны присутствовать устройства, выполняющие, в том числе, функции понижающего трансформатора и выпрямителя.

Схема подключения PoE через адаптеры и коммутатор

В сетевом кабеле (витой паре) с подключением по стандарту 100BASE-T (Fast Ethernet, 100 Мбит/с) данные передаются только по 2 парам, а остальные 2 пары остаются свободными. Однажды кто-то очень сообразительный придумал использовать эти свободные жилы для подачи электропитания на устройства. По одному LAN-кабелю техника получает и данные, и электричество. Очень удобно для тех случаев, когда оборудование нужно установить на крыше, на мачте, во дворе частного дома, то есть в тех местах, куда подводить отдельный кабель с электропитанием проблемно или дорого.

Простая схема PoE

Позднее возник другой вариант — подавать ток по тем же жилам, что и информацию. Это позволило применить технологию в сетях Gigabit Ethernet, 10/100/1000 Мбит/сек, где все 4 пары задействованы в передаче информации. Питание и данные передаются на разных физических уровнях, поэтому не мешают друг другу.

Устройства PoE

В рамках технологии различают 3 вида устройств:

PoE-потребители (PD)

Это точки доступа, IP-камеры и другая техника, в которой производитель предусмотрел возможность получать электричество по сетевому кабелю (витой паре). Часто они дополнительно имеют также стандартный разъем электропитания. В характеристиках такой техники указывается, что она поддерживает так называемое » PoE in» (входящее). Также в паспорте устройства должно быть обозначено, какой именно тип Power over Ethernet оно поддерживает.

PoE-источники (PSE)

Эти устройства подают электропитание в витую пару. Их, в свою очередь, принято разделять на конечные (endspan) и промежуточные (midspan) источники. PoE-источник, по сути, это либо конструктивно объединенные в одном корпусе блок питания для подключения к электросети + блок, который распределяет питание по проводникам витой пары, либо два этих элемента в комплекте.

Конечные PoE-источники — это PoE-коммутаторы, маршрутизаторы, их также могут называть активными источниками. Подключив к порту такого роутера или свича посредством витой пары точку доступа, IP-камеру, мы подаем на подключенные устройства электропитание.

Маршрутизатор MikroTik с поддержкой PoEКоммутатор D-Link с поддержкой PoE

Промежуточные — это PoE-адаптеры (инжекторы), которые также называют пассивными PoE-источниками.

Конструктивно PoE-инжектор может представлять собой PoE-блок или PoE-шнур.

PoE-адаптеры в виде блока обычно лучше, так как оснащены защитой, имеют гальваническую развязку, часто дополняются такими функциями, как удаленная перезагрузка устройства, мониторинг перегрузки, короткого замыкания и т. п.

PoE блоки (адаптеры, инжекторы)

PoE-шнур — это предельно простая реализация источника питания по витой паре, фактически он просто «добавляет» в LAN-кабель электрическую составляющую. Отличается от PoE- блока в частности тем, что не имеет гальванической развязки.

PoE - шнур

Предназначены для организации удаленного питания в сети, если конечное устройство, которое необходимо запитать, не поддерживает технологию PoE. Сплиттеры действуют обратно адаптерам PoE: поступающие к ним по одному кабелю (витой паре) электропитание и данные они разделяют на два кабеля: отдельно электричество, отдельно данные.

PoE-сплиттер также может конструктивно представлять собой блок или шнур.

PoE сплиттер в виде блока (Tp-Link)PoE сплиттер в виде шнура

При строительстве линков может возникнуть ситуация, когда источник и потребитель PoE работают с разным напряжением, разными стандартами. Для этих случаев существует такая группа устройств, как PoE-конвертеры.

PoE конвертер MikroTikPoE конвертер Ubiquiti

Как с помощью PoE организовать подачу питания по витой паре

Варианты подключения с использованием разных типов устройств по технологии PoE наглядно иллюстрируются этой картинкой со схемами:

Схема подключения PoE

Что важно знать для правильного подключения

Вот мы купили какой-то PoE-адаптер, подключили его к Ethernet и электросети, подсоединили LAN-кабель от него в точку доступа, которую хотели запитать. Кажется, просто.

Только точка доступа почему-то сгорела. С чего бы это?

Все дело в том, что на практике, чтобы правильно организовать удаленное подключение по PoE, необходимо учесть несколько важных факторов:

  • Тип питания, который предоставляется PoE-коммутатором или инжектором: какому стандарту соответствует, какое напряжение подает на пару, по какому типу сделана распиновка.
  • Напряжение, которое необходимо нашей технике.
  • Расстояние до удаленной точки.

Эти исходные данные помогут подобрать PoE-оборудование, которое совместимо друг с другом, и рассчитать возможность удаленного электропитания в принципе.

Если этого не сделать, в худшем случае, как мы уже сказали — подключенное оборудование быстро выйдет из строя, в лучшем — вообще не включится.

Источник

Стандарты питания от PoE до PoE++, внедрение и методы проверки

Стандарты питания от PoE до PoE++ (4PPoE, IEEE 802.3bt)

Power over Ethernet (PoE) представляет собой технологию, обеспечивающую подачу электрической энергии вместе с данными по сетевой инфраструктуре Ethernet. Впервые технология PoE была разработана для упрощения развертывания телефонов VoIP и исключения необходимости в дополнительном источнике электропитания на самом телефоне. С тех пор данная технология играет важную роль в увеличении числа подключенных к сети устройств, особенно в тех случаях, когда в месте установки таких устройств сложно или дорого установить дополнительные электрические розетки. Технология PoE обеспечивает расширение сетей Wi-Fi за счет использования активных точек доступа и систем IP-наблюдения за счет использования активных камер. С учетом прогнозируемого роста числа устройств IoT (Интернета вещей) в сочетании с недавно утвержденными в стандарте 802.3bt (4PPoE) более высокими уровнями мощности правильность функционирования систем PoE становится критически важной.

Когда передачу данных и подачу электропитания обеспечивает единая кабельная инфраструктура, без хорошего проектирования и правильных методов проверки многое может пойти не так. Обязательными условиями для беспрепятственного развертывания являются глубокие знания спецификаций электропитания и передачи данных для развертываемых устройств, а также понимание характеристик существующей или новой кабельной инфраструктуры, которая будет использоваться для соединения устройств и источников электропитания.

В этой статье описывается технология PoE, включая недавно принятую спецификацию IEEE 802.3bt, также называемую PoE++ или 4PPoE (PoE по четырем парам). Здесь можно будет найти ответы на следующие вопросы:

  • Как работает технология PoE?
  • Каковы особенности развертывания систем PoE, особенно при увеличении потребности в электрической мощности?
  • Существуют ли стандартные проверенные методики для проверки и устранения неисправностей во время развертывания?

Типы оборудования PoE

Типы оборудования PoE

Прежде чем погрузиться в рассмотрение технологии PoE, важно уяснить несколько ключевых терминов:

PSE (Power Source Equipment / Питающее оборудование)

Это устройство, которое обеспечивает подачу электропитания. Устройство PSE может быть либо End-Span, либо Mid-Span (смотрите ниже).

PD (Powered Device / Питаемое устройство)

Это устройство, получающее электропитание от системы PoE.

Источник электропитания End-Span – это обычно сетевой коммутатор или инжектор, который обеспечивает подачу электропитания от конца кабельной линии.

Источник электропитания Mid-Span – это устройство (обычно PoE инжектор), которое обеспечивает питание PoE из середины кабельной линии, и находится между сетевым коммутатором и устройством PD.

Технология PoE использует кабели типа «витая пара» для соединения между устройствами PSE и PD. Сечение и материал кабеля и соединительного оборудования (например, патч-панели) влияют на потерю мощности.

На рисунке ниже показаны конфигурации электропитания End-Span и Mid-Span для PSE. Оборудование End-Span обычно используется в новых установках, когда необходимы и другие обновления коммутатора (например, переход на технологию 1000-BaseT). Развертывание коммутатора PoE обеспечит более удобную подачу электропитания в вашей сети и добавит меньше потенциальных точек неисправностей и сложностей, чем в случае конфигурации Mid-Span.

Конфигурация Mid-Span используется, когда коммутатор, пусть и не поддерживающий технологию PoE, заменять нежелательно, а в сеть необходимо добавить только подачу электропитания, обычно с помощью PoE инжектора. При использовании абсолютно пассивного источника электропитания Mid-Span в линии передачи данных максимальное расстояния между коммутатором и устройством PD по-прежнему должно быть менее 100 метров. Некоторые источники Mid-Span могут получать электропитание от оконечного устройства PoE и работать как повторитель сигнала для увеличения расстояния между устройством PD и коммутатором за пределы установленного ограничения в 100 метров.

Типы источников PSE

Типы источников PSE.

Power Source Equipment (PSE), e.g. Switch

Питающее оборудование, например, коммутатор

Powered Device (PD)), e.g. VoIP Phone

Питаемое устройство, например, телефон VoIP

Switch with no PoE

Коммутаторы без PoE

PoE Injector (PSE)

Источник PoE (устройство PSE)

Стандарты и совместимость PoE

С течением времени стандарты PoE эволюционировали, обеспечивая подачу все более высокой мощности для удовлетворения требований новых приложений. Это привело к появлению сложного многообразия продуктов PoE, как основывающихся на стандартах, так и являющихся достандартными реализациями. Эти многочисленные реализации различаются функционально, предлагаемыми уровнями напряжения, уровнями мощности, управлением подачей питания и классификацией. Из-за большого разнообразия представленного на рынке оборудования PSE и PD бремя выбора правильного оборудования и проверки совместимости ложится на потребителя. Требующие более высокой электрической мощности устройства PD, например, камеры PTZ с подогревом для систем уличного видеонаблюдения, отличаются тем, что имеют изменяющиеся требования к электропитанию, например, для режимов ожидания и активного состояния. Успешное развертывание систем PoE требует от установщика понимания этого многообразия и учета максимальной мощности, необходимой устройствам PD.

Ниже расписаны четыре типа PoE, заданные стандартом IEEE. Новый стандарт IEEE 802.3bt обеспечивает наивысший уровень максимальной мощности, подходящий для электропитания киосков и освещения. Существуют также нестандартные реализации PoE, такие как подача питания 12 или 24 В постоянного тока для камер видеонаблюдения и точек доступа конкретного производителя.

Источник

Технологии PoE (Power over Ethernet). Подача питания по сетевому кабелю Ethernet

Технология PoE стала ответом на проблемы, возникшие при организации энергоснабжения компонентов информационных сетей: VoIP телефоны, точки беспроводного доступа, видеокамеры , сетевые маршрутизаторы, компоненты систем контроля доступа, наружные радиостанции со встроенными антеннами и т.д. Расположение устройств является неудобным или невыгодным с точки зрения монтажа силовых линий, тем не менее, на устройство необходимо подать постоянное напряжение, каждый канал питания должен соответствовать характеристикам потребителя по мощности, величине напряжения, максимальному и минимальному току. Кроме того, необходима защита от перегрузок, коротких замыканий, обрыва линии.

Проблему можно решить лобовой атакой – протянуть везде линии 220 В, и возле каждого устройства установить розетку с индивидуальным блоком питания, но такой метод совершенно нерационален, поэтому был выбран другой путь.

Читайте также:  Сетевое оборудование это картинки

Идея РоЕ

На практике перечисленные выше устройства и устройства более высокого уровня (коммутаторы, контроллеры, компьютеры и т.п.) соединяются Ethernet-кабелем для передачи информации и сигналов управления. Для напряжения 220 В он не предназначен, но постоянное напряжение для питания электронных устройств по нему подать можно. Идея РоЕ как раз в этом и заключается, — в подаче постоянного напряжения питания по тому же самому Ethernet кабелю. Причем, для реализации совсем необязательно наличие свободных пар в кабеле.

Постоянное напряжение можно обеспечить по сигнальным линиям, поскольку есть способ разделить питание и сигналы. Для этого используются высокочастотные трансформаторы. В источнике постоянное напряжение прикладывается к их вторичной обмотке и отправляется в кабель. В потребителе постоянное напряжение снимается с первичной обмотки, а информационная часть, представляющая, по сути, переменное напряжение снимается со вторичной обмотки. Постоянный ток ничего в этой обмотке индуцировать не может, что и дает возможность разделить информацию и питание.

Лучшим вариантом является передача питания по двум витым информационным парам. В этом случае между проводами одной пары постоянного тока нет, что делает такую схему привлекательной. Напряжение подается на центральные точки вторичных обмоток трансформаторов источника, а снятие напряжения идет с центральных точек первичных обмоток приемника (см.рис.1). В такой схеме сводится на минимум взаимное влияние каждой из составляющих тока в линиях передачи.

Какие возможности обещает реализация этой идеи? Попробуем их перечислить:

  • линия данных подводится к каждому устройству. Есть возможность подать питание индивидуально с учетом характеристик.
  • появляется возможность управления режимом питания и диагностики. Т.е. фактически каждое устройство получит свой индивидуальный интеллектуальный источник питания без лишних линий на 220В.
  • источники можно интегрировать в компоненты более высокого уровня (коммутаторы, контроллеры, компьютеры).

В результате мы получаем новую философию энергоснабжения – питание через сеть. Это и есть РоЕ.

Чем приходится платить за преимущества? Цена невелика, — устройства должны поддерживать технологию РоЕ.

Стандарты и технология РоЕ

Главную роль в создании технологии РоЕ сыграла стандартизация. Все слаботочные сети уже давно строятся из стандартных компонентов. В частности, по стандартам сетей Ethernet для проводных линий связи между устройствами используется унифицированный кабель с витыми парами проводников.

В устаревших вариантах это был кабель с двумя парами, в более современных сетях применяется 4-х парный кабель (категория 3 или 5). Кабель универсальный с фиксированной расцветкой проводников в парах. В Ethernet унифицирован не только кабель, но и разъемы, соответственно стандартизирована и разводка проводников по контактам разъемов (распиновка).

Все это дало возможность создать стандартные системы питания с использованием стандартных сетевых компонентов.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили схемы РоЕ, соответствующие стандартам IEEE802.3af и IEEE802.3at («РоЕ плюс»). Прежде чем перейти к протоколам подключения и описанию типовых представителей этой технологии, рассмотрим схемы подключения питания.

схемы подключения питания Poe

Рис.1. Подключение по типу А.

PSE (power sourcing equipment) – устройство с источником питания,

PD (powered device) – устройство потребитель.

Spare pair – резервная пара.

Signal Pair – сигнальная пара.

Цифрами 1;2;3;4;5;6;7;8 обозначены контакты стандартного разъема для сетей Ethernet.

В этом варианте для подачи питания использованы две сигнальные пары: 1 – 2 и 3 – 6. Еще две пары: 4 – 5 и 7 – 8 остаются свободными. Стоит обратить внимание на то, что полярность источника в этом варианте строго не задана. Поэтому выпускаются PSE, где «плюс» на клеммах 1;2, а «минус» на 3;6 и также выпускаются устройства с обратной полярностью.

схемы подключения питания вариант б

Схема подключения питания по варианту Б показана на рисунке ниже. Обозначения здесь те же, что и в варианте А.

Рис. 2. Подключение по типу Б.

Как видно из схемы, в этом варианте питание подается не по сигнальным, а по свободным витым парам кабеля. «Плюс» идет по проводам 4 – 5, «Минус» по проводам 7 – 8.

По стандартам IEEE802.3af/at устройство потребителя PD должно быть универсальным и совместимо с источниками типа А и В. Т.е. схема PD автоматически задействует нужные пары контактов для питания и учтет полярность.

Разница в стандартах заключается в максимальной мощности выводимой/принимаемой на один порт устройства с РоЕ (см. табл.)

Таблица 1. Параметры РоЕ по стандартам IEEE802.3af и IEEE802.3at

Параметры РоЕ по стандартам IEEE802.3af и IEEE802.3at

РоЕ по стандарту IEEE802.3at обеспечивает практически двукратное увеличение мощности подключаемых устройств. Это дает возможность подключать видеофоны, камеры наблюдения с регулировкой положения и оптического увеличения. Недавно, в 2018г. появился еще один стандарт IEEE 802.3bt. По этому стандарту передача питания идет по 4-м парам, мощность поднята до 95 Вт. Принцип передачи питания такой же, как в варианте А, утверждается, что устройства PSE, работающие по IEEE 802.3bt, совместимы с PD предыдущих стандартов.

Алгоритм работы устройств по стандартам РоЕ

В сетях Ethernet стандартизировано буквально все, поэтому существует и стандартный протокол взаимодействия источника питания с потребителем. В рамках этого протокола источник в следующем порядке:

Определяет, относится ли подключенное к порту устройство РоЕ-потребителем (PD). Для этого источник измеряет его входное сопротивление. В стандартном потребителе между парами питания добавляется сигнатурное сопротивление в 25 кОм. Если результат проверки близок к этому значению (≈ 5%), то источник опознает потребителя PD;

Определяет класс PD по потребляемой мощности (всего их пять). Данный этап необязателен и может отсутствовать;

Подает потребителю постоянное напряжение 48В.

Контролирует потребление устройством PD.

Пункт 4 из этого списка указывает на контроль потребления, поэтому возможен вопрос, каким именно образом это происходит?.

Для контроля потребителя источник оперирует интервалами по 60 мс и 400 мс. В каждом интервале 60 мс ток потребления должен быть не менее 5 мА. Если в течение 400 мс такой интервал не появляется, PSE считает потребителя отключенным и прекращает подачу питания. Также питание прекращается, если в интервале 400 мс ток превысит значение 75мА. Таким образом обеспечивается безопасность источника, потребителя и линии подачи питания.

Устройства РоЕ

В настоящее время значительное количество компонентов структурированных кабельных сетей выпускается с поддержкой РоЕ. Кроме того, предлагаются устройства, обеспечивающие расширение сетей РоЕ и применение этой технологии с устройствами, не поддерживающими РоЕ:

  • сплиттеры (разделители);
  • инжекторы;
  • удлинители РоЕ;
  • адаптеры РоЕ (см. пассивное РоЕ).

Сплиттер для организации питания по сетевому кабелю, если потребитель не поддерживает РоЕ. Для таких устройств сплиттер отделит сигнал от питания (5,9В,12В) и отправит их на соответствующие порты. На иллюстрации ниже на примере подключения IP-камеры показано, как применяется сплиттер.

Устройство poe c IP каберой без поддержки POE

Инжекторы предназначены для питания в сетевой кабель. С их помощью организуется применение РоЕ технологии в сети, или на участке сети, где нет PSE. У инжектора есть порт, куда подключается обычный кабель без РоЕ и вход для напряжения 220В.

Устройство poe c IP каберой с поддержкой POE

Выход инжектора – это уже выход PSE по стандартам IEEE802.3af или IEEE802.3at. На рисунке продемонстрирована схема организации РоЕ для IP-камеры с поддержкой РоЕ.

Удлинитель РоЕ (экстендер) позволяет увеличить протяженность линии передачи питания и данных. Без удлинителя длина такой линии Ethernet не превышает 100 м. Экстендер дает возможность увеличить ее еще на 100 м.

Устройство poe c двумя IP каберой без поддержки POE

В заключение следует сказать еще о двух важных вещах: пассивное РоЕ и двухпроводной РоЕ.

Пассивное РоЕ (Passive PoE)

Как мы уже знаем, в стандартном кабеле остаются свободные пары. Естественно, радиолюбители использовали их для питания 5 и 12 вольтовых устройств от обычных источников еще до появления стандартов РоЕ. В дальнейшем появились устройства с пассивным РоЕ, так же подающие питание на свободные пары.

Пассивное PoE подает фиксированное постоянное напряжение 5; 12; 24; 48 вольт с распиновкой по стандарту 802.3af в режиме B. Также необходимое напряжение можно получить, используя адаптер РSЕ. Он преобразует имеющееся постоянное напряжение в напряжение необходимое для питания потребителя. Например, 12В преобразует в 24 или наоборот. Во всех случаях никакой идентификации, согласования и контроля не производится.

Пассивные PSE для гигабитных сетей делают то же самое только с распиновкой по режиму Б.

Двухпроводное РоЕ

Технология РоЕ начиналась со стремления избавиться от дополнительных силовых линий и максимально использовать стандартный кабель CAT5e. По большей части это удалось, но в ряде случаев кабель из четырех пар там, где хватило бы и одной, представляется излишеством. В таких областях как автомобилестроение, авиация, транспорт любое уменьшение веса, диаметра проводников дает дополнительные преимущества при разработке продукции. В последнее время к этим областям прибавились интернет и растущие масштабы применения систем «умный дом». В итоге возникла острая потребность в устройствах, обеспечивающих питание и передачу данных только по одной паре проводников.

В ответ на это запрос разработан новый стандарт IEEE 802.3bu-2016: Power over Data Lines (PoDL). Он описывает физический уровень и параметры управления линий электропередачи Ethernet с одинарной сбалансированной витой парой.

PST и PD, соответствующие IEEE 802.3bu-2016 будут работать так же «умно» как устройства IEEE802.3af и IEEE802.3at. Однако они будут несовместимы с ними. Так что, скорее всего впереди нас ждет массовый переход на подключение конечных устройств по однопарным кабельным линиям

Источник



О технологии PoE простыми словами

Технология PoE (Power-over-Ethernet) была создана для IP-телефонии, точек доступа, IP-камер и других устройств, к которым нежелательно проводить отдельный питающий кабель. На качество передачи данных технология PoE влияния не оказывает, используется потенциал уровня Ethernet, то есть сетевых кабелей.

PoE как работает

Важно понимать, что питающее устройство (например, PoE маршрутизатор) подает питание в кабель только в том случае, если подключенное устройство (например, IP камера ) поддерживает технологию PoE. Как это происходит?

1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым (PD). На него подается напряжение от 2,8 до 10 B, определяется входное сопротивление подключаемого устройства. Если параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу.

2) Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного девайса, для последующего управления этой мощностью. В зависимости от мощности, устройствам присваивается класс: от 0 до 4.

После того, как устройство классифицировано, на него подается напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступаетет в контролю его работы:

1) Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400Мс, то подача питания прекращается;
2) Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
3) Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.

poe какие пары используются

Всего существует 3 стандарта PoE, чем они отличаются?

1. PoE — IEEE 802.3af

  • Первое поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) обеспечивает питание до 15,4 Вт постоянного тока для каждого подключенного устройства.

2. PoE+ — IEEE 802.3at

  • Следующий стандарт IEEE 802.3at, обеспечивает питание до 30 Вт для каждого устройства. Таким образом PoE+ способен обеспечить питанием более мощные устройства, например камеры видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и высокопроизводительные беспроводные точки доступа 11n.

Отличия стандарта PoE от PoE+

Способ передачи питания PoE PoE+
Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройстве от 36 до 57 V (номинальное 48V) от 42,5 до 57 V
Диапазон напряжения, выдаваемого источником от 44 до 57 V от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE-источника 15,4 Вт 30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем 12,95 Вт 25,50 Вт
Максимальный ток 350 mA 600 mA
Максимальное сопротивление кабеля 20 Ом (для cat.3) 12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания 0-3 0-4

3. IEEE 802.3bt

  • В настоящее время разработан новый стандарт IEEE 802.3bt, эта технология позволяет запитать устройства мощностью до 51 Вт по одному кабелю, в этом случае используются все четыре пары кабеля категории 5. Использование незадействованных ранее пар проводов для подачи электропитания увеличивает эффективность и мощность без каких-либо дополнительных расходов на кабели.

Type 2: Класс PoE 4:

POE стандарт IEEE 802.3af распиновка:

Требования по питанию для PoE устройств:

Параметр Мин Макс
Сопротивление, кОм 23.75 26.25
Время запуска (> 10 мА), мс 300
Потребляемая мощность, Вт 12.95
Диапазон входного напряжения, В 36 57
Вкл. напряжения, В 44
Откл. напряжения, В 30 В
Входной ток (@ 36VDC), мА 10 350
Входной ток, Пик, мА 400

Passive PoE

Как же быть, если в вашу инфраструктуру требуется подключить устройства без поддержки PoE? В таких случаях используется технология Passive PoE. Ее особенность в том, что источник питания не опрашивает подключенное устройство и не согласовывает его мощность. Питание просто подается по по свободным проводникам витой пары при помощи PoE сплиттера.

PoE-сплиттер разделяет поступающий по витой паре сигнал на данные и питание (12В-24В). Таким образом становится возможным подать питание и интегрировать в существующую инфраструктуру устройство без поддержки PoE.

PoE-сплиттер

Как работает PoE сплиттер

При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать мощность источника питания, и его потребителя.

PoE инжектор

PoE инжектор

Существует два вида устройств — PoE сплиттеры и PoE инжекторы. Со сплиттером мы разобрались, а как работает PoE инжектор?

На примере. Представим, что в вашей инфраструктуре используется коммутатор без поддержки PoE, сетевой кабель передает только данные.

Как подключить и подать питание по витой паре на устройства с поддержкой этой технологии в такую систему? Как раз в таких случаях и используется PoE инжектор, который служит для подачи в сетевой кабель электрического напряжения.

PoE инжектор подключается и к RJ45, и к источнику питания. В итоге, на входе PoE инжектор получает данные, а на выходе — и данные, и электрическое напряжение, которое может использоваться для подключения устройств с поддержкой этой технологии.

PoE адаптер

PoE адаптер

Это AC-DC преобразователь со встроенным сплиттером и стабилизатором на выходе. PoE адаптер не использует фантомное питание а использует свободные пары (что означает невозможность использования гигабитных портов, невозможность использования двухпарных кабелей, невозможность расшаривания кабеля). Отличие от сплиттера только в том, что адаптер, за счет повышения напряжения, поддерживает длину линии до 100м на номинальной мощности и активирует схему питания через PoE. Не факт что заработает оборудование, которое питается по стандарту PoE-B. То есть использует для питания и передачи данных те же 1, 2, 3, 6 контакты.

Требование к кабелю

  • Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e;
  • Витая пара должна быть медная, а не омедненная;
  • Толщина проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);
  • сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100 м (если больше, то будет большая потеря мощности).

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE равной 100м. Но на практике рекомендованная максимальная длина кабеля не должна больше 75м. При использовании Passive PoE, длина кабеля должна быть не более 60м.

Таким образом технология PoE обладает широкими коммуникационными возможностями, позволяющими создавать сети с устройствами разного типа и предназначения. Инсталляционные затраты на системы PoE как правило гораздо ниже, чем расходы на организацию традиционных силовых распределительных систем.

Источник

О технологии PoE простыми словами

Что такое PoE?

Power over Ethernet (PoE) — это сетевая функция, которая позволяет Ethernet-кабелям подавать питание к сетевым устройствам. PoE определена в стандартах IEEE 802.3af и 802.3at.
Устройства с поддержкой PoE могут быть как источником питания (PSE — Power Source Equipment), так и питающимися устройствами (PD — Powered Device), а иногда и теми и другими одновременно.
Обычно, устройствами PSE являются сетевые коммутаторы, либо инжекторы PoE, которые предназначены для использования с не-PoE коммутаторами. Типичными же примерами PD-устройств являются VoIP телефоны, беспроводные точки доступа и IP-камеры.
Максимальная мощность, обеспечиваемая PoE PSE, составляет 15,4 Вт.

Преимущества PoE очевидны:

  1. Поскольку PoE позволяет вам использовать один кабель для питания и передачи данных, это экономит ваши деньги на покупку и эксплуатацию силовогосетевого кабеля для оборудования и VoIP-телефонов.
  2. PoE значительно упрощает и удешевляет установку или расширение сети в зданиях, где слишком дорого или неудобно устанавливать новые линии электропередач.
  3. Использование PoE позволяет устанавливать устройства в местах, где было бы нецелесообразно проводить питание, например, на подвесных потолках, на улице и т.д.
  4. Использование PoE может уменьшить количество кабелей и электрических розеток, необходимых в переполненном оборудованием коммутационном шкафу.

Хорошо, а что такое PoE +?

Обновлением PoE явился стандарт IEEE 802.3at, широко известный в узких кругахкак PoE+. Основное различие между 802.3af (PoE) и 802.3at (PoE+) состоит в том, что поддерживающие PoE+ PSE-устройства могут обеспечить почти вдвое большую мощность по одному Ethernet-кабелю, а именно 30 Вт.
Из последнего следует одна из не самых приятных новостей по этому поводу — это то, что PoE+ PSE-устройства могут подавать питание как на PoE, так и на PoE+ PD-девайсы, а вот просто PoE PSE могут подавать питание только на PoE PD. Для PoE+ PD требуется больше энергии, чем могут обеспечить PoE PSE.

А про UPoE не забыли рассказать?

В 2014 году Cisco показалось мало и она создала еще одну нестандартную реализацию PoE, которая называется Universal Power over Ethernet (UPoE), так же проходившая по делу как PoE++. И уж её максимальная мощность составляет целых 60 Ватт!
Cisco Universal Power-Over-Ethernet (UPoE) расширяет стандарт IEEE Power-over-Ethernet-Plus (PoE+), удваивая мощность на порт до 60 Вт. Он обеспечивает отказоустойчивую сетевую мощность для широкого спектра устройств, включая терминалы виртуальных рабочих столов, IP-маршрутизаторы, компактные свичи, шлюзы, светодиодные индикаторы, точки беспроводного доступа и IP-телефоны.

Допустим. А как выбрать PoE, PoE+ или UPoE?

А по параметрам. А параметры в таблицах. А таблицы в статье. А статья в Netstore.su

Таблица 1. Сравнение PoE, PoE+ и UPoE.

Показатель PoE PoE+ UPoE
Доступная мощность для PD 12.95 Вт 25.50 Вт 51 Вт
Максимальная мощность, получаемая от PSE 15.40 Вт 30.0 Вт 60 Вт
Минимальный требуемый тип кабеля Cat 3 Cat 5 Cat 5

Таблица 2. Сравнение параметров PoE.

Показатель 802.3af (802.3at Type 1) “PoE” 802.3at Type 2 “PoE+” 802.3bt Type 3 “4PPoE” 802.3bt Type 4
Доступная мощность для PD 12.95 Вт 25.50 Вт 51 Вт 71 Вт
Максимальная мощность, получаемая от PSE 15.40 Вт 30.0 Вт 60 Вт 100 Вт
Диапазон напряжения (на PSE) 44.0–57.0 В 50.0–57.0 В 50.0–57.0 В 52.0–57.0 В
Диапазон напряжения (на PD) 37.0–57.0 В 42.5–57.0 В 42.5–57.0 В 41.1–57.0 В
Максимальный ток, Imax 350 mA 600 mA 600 mA на пару 960 mA на пару
Максимальное сопротивление кабеля между двумя устройствами 20 Ω (Cat 3) 12.5 Ω (Cat 5) 12.5 Ω 12.5 Ω
Управление питанием Три уровня мощности (1-3), согласованные по сигнатуре Четыре уровня класса мощности (1-4), согласованные по сигнатуре или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP Шесть уровней класса мощности (1-6), согласованные с помощью сигнатуры или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP Восемь уровней класса мощности (1-8), согласованные по сигнатуре, или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP
Понижение максимальной рабочей температуры кабеля Нет 5 °C (9 °F) с активным одномодом (две пары) 10 °C (20 °F) если более чем половина подключённых на Imax 10 °C (20 °F)
Поддерживаемые типы кабеля Cat 3 and Cat 5 Cat 5 Cat 5 Cat 5
Поддерживаемые режимы Mode A (endspan), Mode B (midspan) Mode A, mode B Mode A, mode B, 4-парный режим 4-парный режим

Стандарты и типы PoE

Технология PoE на данный момент существует в нескольких, кардинально отличающихся видах. Почему так произошло?

К тому времени, как ребята из IEEE решили стандартизировать технологию, а произошло это не сразу после ее появления, некоторые корпорации уже изобрели свои собственные реализации PoE. Cisco, к примеру, еще в 2000 году представила питание устройств по витой паре.

Да и после принятия официальных стандартов IEEE 802.3af в 2003 году, IEEE 802.3at в 2009 году многие производители внедряют свои собственные способы PoE. В основном, потому что реализация полноценных стандартов 802.3af, 802.3at — это сложно и дорого, а потребителям часто нужны модели эконом-класса.

В итоге на данный момент PoE существует в нескольких вариантах:

  • по стандарту 802.3af,
  • по стандарту 802.3at,
  • по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.

Питание по витой паре согласно стандартам 802.3af, 802.3at называют активным PoE, питание, реализованное по технологии Passive PoE — пассивным.

Реализация питания по витой паре в устройствах может различаться по типу распиновки. А также, в зависимости от напряжения, подаваемого на порт, существует несколько классов PoE.

Все эти данные должны быть указаны в паспорте производителя и помогают правильно подобрать оборудование для проекта.

1. PoE — IEEE 802.3af

  • Первое поколение PoE (стандарт IEEE 802.3af) обеспечивает питание до 15,4 Вт постоянного тока для каждого подключенного устройства.

2. PoE+ — IEEE 802.3at

  • Следующий стандарт IEEE 802.3at, обеспечивает питание до 30 Вт для каждого устройства. Таким образом PoE+ способен обеспечить питанием более мощные устройства, например камеры видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и высокопроизводительные беспроводные точки доступа 11n.

3. IEEE 802.3bt

  • В настоящее время разработан новый стандарт IEEE 802.3bt, эта технология позволяет запитать устройства мощностью до 51 Вт по одному кабелю, в этом случае используются все четыре пары кабеля категории 5. Использование незадействованных ранее пар проводов для подачи электропитания увеличивает эффективность и мощность без каких-либо дополнительных расходов на кабели.

Type 2: Класс PoE 4:

Отличия стандарта PoE от PoE+

Способ передачи питания PoE PoE+
Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройстве от 36 до 57 V (номинальное 48V) от 42,5 до 57 V
Диапазон напряжения, выдаваемого источником от 44 до 57 V от 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE-источника 15,4 Вт 30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем 12,95 Вт 25,50 Вт
Максимальный ток 350 mA 600 mA
Максимальное сопротивление кабеля 20 Ом (для cat.3) 12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания 0-3 0-4

Как работает PoE? Алгоритм подачи питания на устройство POE.

Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество — безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит (чего нельзя сказать о пассивном PoE).

1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым. На него подается напряжение от 2,8 до 10 B, определяется входное сопротивление подключаемого устройства. Если параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу.

2) Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного устройства, для последующего управления этой мощностью.

После того, как устройство классифицировано, на него подается полное напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступает к контролю его работы:

  • Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400 мс, то подача питания прекращается;
  • Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
  • Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.

Какое напряжение poe подаёт для ip камер?

Во время тестирования устройства подаётся 3-10В. После определения устройства, на камеру идёт 48В (36-57В)

Требования к витой паре POE

  • Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e (4х2х0,5);
  • Витая пара должна быть медная, а не омедненная;
  • Толщина проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);
  • сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100м (если больше, то будет большая потеря мощности).

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE равной 100м. Но на практике рекомендованная максимальная длина кабеля не должна больше 75м.

Кабель для PoE

От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:

  • четырехпарную, не ниже cat.5e,
  • медную, а не омедненную (не биметалл),
  • с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
  • с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
  • хорошего производителя.

Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:

  • Одескабель неэкранированный наружный .
  • Одескабель экранированный внутренний . Возможность использования экранированного кабеля нужно уточнять по спецификациям производителя. Например, PoE стандарта 802.3af/802.3atв некоторых моделях MikroTik возможно только с неэкранированной витой парой.

Длина PoE

Согласно стандартов 802.3af и 802.3at длина кабеля для PoE заявляется равной 100 метрам. Однако на практике максимальная длина витой пары PoE зависит от многих факторов, в том числе заранее неизвестных:

  • сечения проводников,
  • металла проводников,
  • количества изгибов на линии,
  • наводок, неравномерных характеристик витой пары, перегибов кабеля и пр.

Со скидкой на перегибы и прочее максимальная длина кабеля PoE желательна не более 75 метров. Однако с действительно качественным кабелем, того же Одескабель, к примеру, можно сделать и больший пролет.

Если же мы говорим о Passive PoE, то здесь длина может быть меньше, вплоть до 30-60 метров. Расчет линии надо проводить с учетом:

  • какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
  • какое напряжение выдает источник,
  • каково сопротивление витой пары и, соответственно, каковы будут потери напряжения на линии.

Бюджет мощности PoE

При расчете бюджета PoE нужно:

  • Посчитать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.
  • Соответственно мощности потребителей подобрать PoE-источник, обратив внимание на мощность отдельных портов (какое устройство к какому порту вы будете подключать?) и суммарную мощность источника (не превышает ли ее общая мощность потребителей?) При этом желательно, чтобы при расчете мощность PoE-источника (коммутатора, роутера) не использовалась более чем на 75% (закладываем резерв). Если линия планирует использоваться не один год, нужно понимать. что со временем выдаваемая источником PoE мощность будет снижаться, потери могут составлять до 10% в год.
  • Просчитать потери мощности от источника до потребителя. Главный фактор, от которого они зависят — это сопротивление проводников. Помимо значений по умолчанию, необходимо взять в расчет также и то, что сопротивление проводника повышается при нагреве, а значит, если кабель проложен в помещении с повышенной температурой, или находится под воздействием солнечных лучей, устройство на конце линии будет получать гораздо меньшую мощность, чем в теории.

Распиновка PoE и UPoE

Кабель для PoE – лучше использовать обычный (Ethernet) категории CAT 5E (и выше) и стандартный коннектор RJ45. Более подробно по кабелям – смотрите в следующей главе.

DC-

DC-

ПРИМЕЧАНИЕ! Для 802.3bt используется все та же обжимка, и при этом каждая из жил передает ток – смотрим на последний столбец.

Давайте разберем также и пассивное питание (Passive) – данный способ необходим, если вы собираетесь подключать устройство, у которого нет ПоЕ входного порта (есть вход для питания и обычный LAN).

Рассмотрим пример на картинке ниже. У нас есть PoE коммутатор, к которому мы должны подключить IP-камеру без ПоЕ входного порта. Тогда мы можем использовать PoE сплиттер.

Если сплиттера нет, то можно просто припаять к выходным питательным жилам выходной кабель. Входной при этом можно не использовать и обжать его по-обычному PoE стандарту.

ПРИМЕЧАНИЕ! При использовании пассивного подключения максимальное расстояние кабеля не должно превышать 50 метров.

Распайка для пассивного питания

Также хочу рассказать про PoE инжектор – это устройство используется, если нужно питать устройство от коммутатора без PoE портов. Внизу представлен пример использования обычного коммутатора, PoE инжектора и конечного устройства с данным портом.

Для сравнения посмотрите ещё раз на использование сплиттера. Обратите внимание на передачу данных и питания.

Ещё один важный момент – если ваш источник имеет подключение по 10Base-T или 100Base-TX и использует только 4 жилы, то данный коммутатор или маршрутизатор должен поддерживать метод подключения «А» или «В».

На инжекторе данную информацию можно посмотреть на этикетке:

ПРИМЕЧАНИЕ! Также смотрите на таблицу, которую я привел в самом начале главы.

  • «В» – 4, 5, 7, 8
  • «А» – 1, 2, 3, 6.

Но если вы подключаете все 8 жил (1000 Мбит в секунду), то без разницы какой тип поддерживается инжектором, так как будет работать все 8 проводков.

ПРИМЕЧАНИЕ! Бояться, что вы сделаете что-то не так – не стоит, устройство просто не будет включаться. Спалить конечный аппарат вы не сможете, так как перед подачей питания инжектор или коммутатор отправляет проверочный сигнал. Ещё раз повторюсь, что если вы что-то не так подключили или обжали, то оборудование просто не будет работать.

Как подается питание

Питание по PoE подается именно по обычному сетевому кабелю. В первую очередь сам выходной порт должен поддерживать данную функцию. Далее по кабелю идет проверочный сигнал, который определяет – поддерживает ли конечное устройство ПоЕ или нет. Для этого подается напряжение от 2,8 до 10В.

Проверяется сопротивление входящего порта. Если все хорошо, то далее подается питание на порт, для того чтобы понять к какому классу относится само устройство.

Классификация Вт на порт PoE Вт на устройство
15,3 от 0,43 до 12,94
1 4,4 от 0,43 до 3,83
2 6,9 от 3,83 до 6,48
3 15,3 от 6,48 до 12,94
4 29 от 12,94 до 25,4

Как только класс определен подается питание 48 Вт.

СПРАВКА! Фронт нарастание не должен превышать 400мс.

Есть также некоторые ограничения, при котором питание полностью прекратится:

  • Потребление тока превышает параметра 400 мА в течение 100 мс.
  • Если потребление, наоборот, меньше 5 мА в течение пол секунды.
  • Сопротивление превышает 1980 кОм – это нужно для того, чтобы кабель «не засветился».

Источник