Как работает технология PoE?

Технология Power over Ethernet (PoE) позволяет кабелям Ethernet передавать данные и электроэнергию к сетевым устройствам по одному кабелю. Это устраняет необходимость в отдельных источниках питания и уменьшает беспорядок в кабелях, делая установку таких устройств, как IP-камеры, точки беспроводного доступа и VoIP-телефоны, более эффективной. Вот описание того, как работает технология PoE:

1. Основные компоненты PoE

Оборудование источника питания (PSE): Это устройство, которое передает питание по кабелю Ethernet. Это может быть коммутатор с поддержкой PoE, PoE-инжектор или маршрутизатор с поддержкой PoE. PSE определяет, сколько энергии необходимо, и подает ее соответственно.

Питание устройства (PD): Устройство, которое получает питание и данные по кабелю Ethernet. Примеры включают IP-камеры, точки беспроводного доступа, телефоны VoIP и другие сетевые устройства. PD связывается с PSE для получения соответствующего количества энергии.

Ethernet-кабель: В PoE обычно используются стандартные кабели Ethernet Cat5e, Cat6 или выше для передачи энергии и данных по одному и тому же кабелю. Кабель разделен на пары проводов, некоторые из которых используются для передачи данных, а другие — для подачи питания.

2. Как питание передается через Ethernet

Технология PoE работает, передавая низковольтную мощность постоянного тока по тем же кабелям витой пары, которые используются для передачи данных. Существует два основных способа передачи энергии:

Питание от запасной пары (вариант B): В стандартном кабеле Ethernet только две из четырех витых пар проводов используются для передачи данных в сетях 10BASE-T и 100BASE-T. Неиспользуемые пары (контакты 4, 5, 7 и 8) могут передавать питание, не влияя на передачу данных.

Фантомное питание (Альтернатива А): В сетях 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) и более быстрых для передачи данных используются все четыре пары проводов. В этом методе PSE накладывает мощность на пары данных (контакты 1, 2, 3 и 6), не влияя на сигнал данных. Это достигается за счет использования компонента постоянного тока сигнала для подачи питания, в то время как компонент переменного тока обрабатывает данные.

3. Согласование PoE и распределение мощности

PSE и PD должны обмениваться данными, чтобы гарантировать подачу правильного количества энергии. Этот процесс регулируется стандартами IEEE PoE:

Обнаружение: PSE проверяет, совместимо ли подключенное устройство с PoE, подавая на кабель низкое напряжение. Если сопротивление PD составляет около 25 кОм, PSE обнаруживает, что оно поддерживает PoE.

Классификация: PSE классифицирует PD, чтобы определить его требования к питанию. Устройства PoE делятся на разные классы мощности в зависимости от необходимого им количества энергии: от класса 0 (по умолчанию) до класса 4 (высокая мощность). Это позволяет PSE распределять необходимое количество мощности и оптимизировать ее распределение между несколькими устройствами.

Доставка мощности: После классификации PSE начинает подавать питание на PD. Напряжение обычно составляет от 44 до 57 В постоянного тока, при этом ток варьируется в зависимости от потребностей устройства в питании.

Мониторинг: PSE продолжает контролировать энергопотребление PD. Если устройство отключено, PSE немедленно прекращает подачу питания, чтобы избежать перегрузки цепи.

4. Стандарты PoE

Технология PoE стандартизирована в семействе протоколов IEEE 802.3, причем разные версии определяют разные уровни мощности:

--- IEEE 802.3af (PoE): исходный стандарт PoE обеспечивает мощность до 15,4 Вт на PSE и до 12,95 Вт на PD с учетом потерь мощности в кабеле. Это подходит для устройств с низким энергопотреблением, таких как телефоны VoIP и простые точки беспроводного доступа.

--- IEEE 802.3at (PoE+): расширенная версия PoE, обеспечивающая мощность до 30 Вт на PSE и до 25,5 Вт на PD. Это используется для более энергоемких устройств, таких как IP-камеры и высокопроизводительные точки беспроводного доступа.

--- IEEE 802.3bt (PoE++ или 4-парное PoE): новейший стандарт PoE, который поддерживает более высокие уровни мощности, предлагая до 60 Вт (тип 3) или 100 Вт (тип 4) на PSE. Это используется для энергоемких устройств, таких как PTZ-камеры (панорамирование, наклон и масштабирование), светодиодное освещение и высокопроизводительные беспроводные устройства.

5. Преимущества PoE

Упрощенная установка: PoE позволяет устройствам получать питание и данные по одному кабелю, что снижает потребность в дополнительных розетках и упрощает установку.

Экономия средств: Используя PoE, предприятия могут сэкономить на затратах на установку, избежать затрат на прокладку отдельной электропроводки и снизить потребность в адаптерах питания.

Гибкость: PoE позволяет размещать устройства в местах, где розетки могут быть недоступны или неудобны, например, на потолках, стенах или на открытом воздухе.

Централизованное управление питанием: PoE обеспечивает централизованное управление питанием, позволяя сетевым администраторам отслеживать и контролировать подачу питания к подключенным устройствам. Это может повысить энергоэффективность и упростить устранение неполадок.

6. Ограничения PoE

Бюджет мощности: Общая мощность, доступная от коммутатора PoE, ограничена его бюджетом мощности. Это означает, что одновременно можно питать только определенное количество устройств, в зависимости от их требований к питанию.

Длина кабеля: PoE ограничен максимальной длиной кабеля Ethernet, которая обычно составляет 100 метров (328 футов). Технология передачи на большие расстояния BENCHU GROUP позволяет передавать данные на расстояние до 250 метров без использования релейных устройств. За пределами этого расстояния подача питания и передача данных становятся ненадежными без использования удлинителей или повторителей PoE.

Заключение

Технология PoE — мощное и гибкое решение для питания сетевых устройств без необходимости использования отдельных источников питания. Передавая питание и данные по одному кабелю Ethernet, PoE упрощает установку, снижает затраты и обеспечивает централизованное управление питанием. Он широко используется в современных сетевых средах для таких устройств, как точки беспроводного доступа, IP-камеры и телефоны VoIP.