Что такое питание через Ethernet (PoE)?

POE (питание через Ethernet) относится к технологии, которая без каких-либо изменений в существующей кабельной инфраструктуре Ethernet Cat.5 может передавать сигналы данных на IP-терминалы, такие как IP-телефоны, точки доступа к беспроводной локальной сети (AP), сетевые камеры и т. д., одновременно обеспечивая постоянный ток. питание таких устройств. POE, также известный как Power over LAN (POL) или Active Ethernet, представляет собой новейшую стандартную спецификацию для передачи данных и электроэнергии с использованием существующих стандартных кабелей передачи Ethernet при сохранении совместимости с существующими системами Ethernet и пользователями.

Особенность

Технология POE обеспечивает безопасность структурированной кабельной системы и бесперебойную работу существующих сетей, эффективно минимизируя затраты. Стандарт IEEE 802.3af, основанный на Power over Ethernet (POE) и IEEE 802.3, вводит стандарты для прямого электропитания через кабели Ethernet. Он не только расширяет существующий стандарт Ethernet, но также является первым международным стандартом распределения электроэнергии.

Стандарты

1、IEEE 802.3af

IEEE начал разработку этого стандарта в 1999 году при раннем участии таких поставщиков, как 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel и National Semiconductor. Однако ограничения этого стандарта всегда ограничивали расширение рынка. Лишь в июне 2003 года IEEE ратифицировал стандарт 802.3af, четко описывающий обнаружение и управление питанием в удаленных системах и определяющий, как маршрутизаторы, коммутаторы и концентраторы передают питание таким устройствам, как IP-телефоны, системы безопасности и точки доступа к беспроводной локальной сети через Ethernet-кабели. В разработке IEEE 802.3af приняли участие многочисленные отраслевые эксперты, что обеспечило тщательное тестирование стандарта во всех аспектах.

Типичная система Power over Ethernet предполагает размещение коммутатора Ethernet в распределительном шкафу и использование питаемого промежуточного концентратора для подачи питания на витые пары локальной сети. Затем эта мощность питает телефоны, точки беспроводного доступа, камеры и другие устройства на конце кабеля. Чтобы предотвратить перебои в подаче электроэнергии, можно установить источник бесперебойного питания (ИБП).

2、IEEE 802.3ат

IEEE802.3at (25,5 Вт) был разработан для удовлетворения требований мощных терминалов и обеспечивает более высокий уровень электропитания, чем 802.3af, для удовлетворения новых требований.

Чтобы соответствовать стандарту IEEE 802.3af, энергопотребление устройств питания (PD) ограничено до 12,95 Вт, что удовлетворяет потребности традиционных IP-телефонов и приложений для веб-камер. Однако по мере появления приложений с высокой мощностью, таких как двухдиапазонный доступ, видеотелефония и системы наблюдения PTZ, источник питания мощностью 13 Вт становится недостаточным, что сужает область применения источника питания по кабелю Ethernet. Чтобы преодолеть ограничения бюджета мощности PoE и расширить его возможности для новых приложений, IEEE сформировал рабочую группу для поиска способов повышения ограничений мощности этого международного стандарта. Рабочая группа IEEE802.3 инициировала исследовательскую группу PoEPlus в ноябре 2004 года для оценки технической и экономической осуществимости IEEE802.3at. Впоследствии, в июле 2005 года, был одобрен план создания Комитета по расследованию IEEE 802.3at. Новый стандарт Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at относит устройства, требующие мощность более 12,95 Вт, к классу 4, что позволяет увеличить уровни мощности до 25 Вт и выше.

Состав системы POE

Архитектура POE. Полная система POE включает в себя оборудование источника питания (PSE) и устройство с питанием (PD). PSE обеспечивают питание клиентов Ethernet и контролируют весь процесс POE. PD или клиентские устройства системы POE включают в себя IP-телефоны, сетевые камеры видеонаблюдения, точки доступа (AP), карманные компьютеры (PDA), зарядные устройства для мобильных телефонов и многие другие устройства Ethernet (фактически любое устройство мощностью менее 13 Вт может потреблять электроэнергию). от розеток RJ45). На основе стандарта IEEE 802.3af они обмениваются информацией о подключении PD, типе устройства и уровне мощности, что позволяет PSE подавать питание через Ethernet.

Какие устройства могут питаться от PSE?

Прежде чем выбирать решение PoE, важно определить требования к питанию ваших питаемых устройств (PD). Устройства PSE классифицируются по поддерживаемым ими стандартам, например IEEE 802.3af, 802.3at или 802.3bt, которые соответствуют различным уровням мощности. Зная, сколько энергии требуется вашим PD, вы можете выбрать соответствующий стандарт PoE, чтобы обеспечить совместимость и эффективность. Это понимание помогает выбрать правильное решение PoE, адаптированное к потребностям вашего бизнеса, и избежать использования недостаточно мощного или несовместимого оборудования.

Характеристические параметры

1、 Параметры источника питания

2. Процесс подачи питания

Обнаружение: Первоначально устройство POE выдает минимальное напряжение на порт, пока не обнаружит, что разъем кабеля подключен к питаемому устройству, совместимому со стандартом IEEE802.3af.

Классификация устройств ПД: При обнаружении питаемого устройства (PD) устройство POE может классифицировать PD и оценить его требуемую потребляемую мощность.

Инициирование включения: В течение настраиваемого времени запуска (обычно менее 15 мкс) устройство PSE начинает подавать питание на PD от низкого напряжения, кульминацией которого является подача напряжения 48 В постоянного тока.

Источник питания: Обеспечивает стабильное и надежное питание постоянного тока 48 В для PD.

Отключение питания: Если PD отключен от сети, PSE быстро (обычно в течение 300–400 мс) прекращает подачу питания на PD и повторяет процесс обнаружения, чтобы убедиться, что разъем кабеля все еще подключен к устройству PD.

Принцип питания

Стандартный кабель Ethernet категории 5 состоит из четырех пар витых проводов, но в сетях 10M BASE-T и 100M BASE-T используются только две пары. Стандарт IEEE 802.3af допускает две конфигурации. В одном для питания используются неиспользуемые пары (контакты 4 и 5 для плюса и контакты 7 и 8 для минуса). В другом случае питание подается на контакты данных (контакты 1, 2, 3 и 6) через среднюю точку передающего трансформатора, не влияя на поток данных. Однако оборудование источника питания (PSE) должно выбирать один из этих методов, тогда как питаемое устройство (PD) должно поддерживать оба.

Метод питания

Стандарт POE определяет два метода передачи постоянного тока на устройства, совместимые с POE, с использованием кабелей передачи Ethernet:

Метод среднего моста

Метод под названием «Mid Span» использует независимые устройства с питанием PoE для моста между коммутаторами и терминальными устройствами с поддержкой PoE, обычно используя неиспользуемые свободные пары в кабелях Ethernet для передачи мощности постоянного тока. Midspan PSE — это специализированное устройство управления питанием, которое обычно размещается вместе с коммутаторами. Это соответствует двум разъемам RJ45 для каждого порта, один из которых подключается к коммутатору (имеется в виду традиционные коммутаторы без функции PoE) коротким проводом, а другой подключается к удаленным устройствам.

Конечный метод перемычки

Другой метод — метод «Конечного пролета», при котором оборудование источника питания интегрируется в сигнальную розетку выключателя. Этот тип интегрированного соединения обычно обеспечивает «двойную» функцию электропитания для пар свободных линий и пар линий передачи данных. В паре линий передачи данных используются изолирующие трансформаторы сигналов и центральные отводы для обеспечения питания постоянным током. Можно предвидеть, что End Span будет быстро развиваться, поскольку данные и передача Ethernet используют общие линии, устраняя необходимость в выделенных линиях для независимой передачи. Это особенно важно для кабелей, имеющих всего 8 жил и соответствующих стандартным разъемам RJ-45.

Последние разработки

Стандарт IEEE 802.3bt был одобрен комитетом по стандартам IEEE-SA 27 сентября 2018 года, что позволяет увеличить передачу мощности по каналам Ethernet.

Предыдущий стандарт PoE использовал только четыре из восьми проводов в кабелях Ethernet для передачи постоянного тока, тогда как рабочая группа IEEE решила использовать все восемь проводов для 802.3bt. Поправка 2 к стандарту IEEE Std 802.3bt-2018 гласит: «Эта поправка использует все четыре пары в структурированной кабельной инфраструктуре для улучшения передачи энергии, тем самым обеспечивая более высокую мощность для конечных устройств. Поправка также снижает энергопотребление конечных устройств в режиме ожидания и вводит механизм для лучшего управления доступным бюджетом мощности».

Целью комитета по стандартам IEEE является улучшение передачи энергии от оборудования источника питания (PSE) к устройствам с питанием (PD). Номинальная мощность для PD была увеличена до 71,3 Вт и до 90 Вт по сравнению с PSE.

Каковы преимущества PoE?