Как коммутаторы PoE одновременно обрабатывают данные и питание?

Коммутаторы PoE (Power over Ethernet) предназначены для одновременной передачи данных и мощности по одному и тому же кабелю Ethernet. Вот описание того, как это достигается:

1. Структура кабеля Ethernet

--- Стандартные кабели Ethernet, например Cat5e, Cat6 или Cat6a, состоят из восьми медных проводов, скрученных в четыре пары. Для стандартной передачи данных необходимы всего две пары (четыре провода). Технология PoE использует неиспользуемые пары для передачи мощности или, в некоторых конфигурациях, передает и мощность, и данные по одним и тем же парам.

2. Впрыск энергии

Коммутаторы PoE подают питание в кабель Ethernet вместе с сигналами данных. В зависимости от стандарта PoE питание подается одним из двух способов:

--- Режим A (фантомное питание): питание передается по тем же парам, по которым передаются данные (контакты 1–2 и 3–6).

--- Режим B (питание запасной пары): питание передается по неиспользуемым парам (контакты 4–5 и 7–8) в Ethernet 10/100 Мбит/с.

В обоих случаях сигналы мощности и данных могут сосуществовать без помех благодаря разделению их частот: мощность передается как низкочастотный постоянный ток, а данные передаются как высокочастотные сигналы.

3. Разделение питания и данных на устройстве.

--- На принимающей стороне (устройство с питанием или PD) разветвитель PoE внутри устройства отделяет питание от данных. Контроллер Ethernet в устройстве отвечает за передачу данных, а схема источника питания использует напряжение постоянного тока от кабеля Ethernet для питания устройства.

4. Переговоры (Классификация власти)

--- Коммутаторы PoE используют процесс, называемый классификацией мощности, чтобы определить, совместимо ли подключенное устройство с PoE, и определить, сколько энергии ему требуется. Это делается с помощью протокола установления связи, известного как LLDP (протокол обнаружения канального уровня), или более простого механизма обнаружения, при котором коммутатор посылает небольшое напряжение через кабель для определения требований к питанию устройства.

--- После определения потребности в питании коммутатор соответствующим образом регулирует выходную мощность, обеспечивая подачу соответствующего количества энергии без нарушения потока данных.

5. Стандарты PoE

Различные стандарты PoE позволяют передавать разное количество энергии:

--- IEEE 802.3af (PoE): до 15,4 Вт на порт.

--- IEEE 802.3at (PoE+): до 25,5 Вт на порт.

--- IEEE 802.3bt (PoE++): до 60 Вт (тип 3) или 100 Вт (тип 4) на порт.

6. Управление бюджетом электроэнергии

--- Коммутатор PoE управляет своим общим бюджетом мощности, распределяя доступную мощность всем подключенным устройствам. Он отслеживает, сколько энергии потребляет каждое устройство, и динамически настраивается, чтобы все подключенные устройства получали необходимую мощность, сохраняя при этом передачу данных.

7. Целостность данных

--- Коммутаторы PoE предназначены для поддержания целостности данных, гарантируя, что передача энергии не будет мешать сигналам данных. Это достигается за счет использования точных методов фильтрации и регулирования напряжения, чтобы предотвратить влияние шума, связанного с питанием, на передачу данных.

Таким образом, коммутаторы PoE используют интеллектуальные методы управления питанием и разделением частот для одновременной передачи данных и питания по одному и тому же кабелю Ethernet, обеспечивая эффективную и надежную работу питаемых устройств без прерывания передачи данных.