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.
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.
| Класс | Вт на порт PoE | Вт на устройство |
|---|---|---|
| 0 | 15,4 | от 0,44 до 12,95 |
| 1 | 4,5 | от 0,44 до 3,84 |
| 2 | 7 | от 3,84 до 6,49 |
| 3 | 15,4 | от 6,49 до 12,95 |
| 4 | 30 | от 12,95 до 25,5 |
После того, как устройство классифицировано, на него подается рапряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступает к 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.
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.
| Стандарт | PoE IEEE 802.3af | PoE+ IEEE 802.3at |
|---|---|---|
| Требования к кабелю | Категория 3 (UTP CAT3) или выше | Type 1: Категория 3 (UTP CAT3) или выше |
| Type 2: Категория 5 (UTP CAT5) или выше | ||
| Сила тока | 0.35 А | Type 1: 0.35 А |
| Type 2: 0.6 А | ||
| Выходное напряжение инжектора | 44 — 57 В | Type 1: 44 — 57 В |
| Type 2: 50 — 57 В | ||
| Входное напряжение питаемого устройства | 37 — 57 В | Type 1: 37 — 57 В |
| Type 2: 42.5 — 57 В | ||
| Максимальное энергопотребление питаемого устройства | Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт | Type 1: Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт |
| Класс POE 1: 3.84 Вт | Класс PoE 1: 3.84 Вт | |
| Класс PoE 2: 6.49 Вт | Класс PoE 2: 6.49 Вт | |
| Класс PoE 4: не используется | Type 2: Класс PoE 4: 25.5 Вт | |
| Поддерживаемые питаемые устройства | IP-камеры, IP-телефоны, точки доступа | Все устройства PoE, PTZ-камеры для наружного монтажа, |
| точки доступа WiMAX, светодиодные табло, некоторые компьютеры |
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
При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать можность источника питания, и его потребителя.
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
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.
Ссылки: