Что такое PoE?

POE (Power Over Ethernet) Речь идёт о 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 беспроводной локальной сети (AP), сетевые камеры и т. д., одновременно обеспечивая питание таких устройств постоянным током. PoE, также известная как Power over LAN (POL) или Active Ethernet, — это новейший стандарт для передачи данных и электроэнергии с использованием существующих стандартных кабелей Ethernet, обеспечивающий совместимость с существующими системами Ethernet и пользователями.

Особенность

Технология PoE обеспечивает безопасность структурированных кабельных систем и бесперебойную работу существующих сетей, эффективно минимизируя при этом затраты. Стандарт IEEE 802.3af, основанный на... Власть над Ethernet (POE) Стандарт IEEE 802.3 вводит стандарты для прямой подачи питания по кабелям Ethernet. Он не только расширяет существующий стандарт Ethernet, но и является первым международным стандартом распределения электроэнергии.

Стандарты

1. IEEE 802.3af

Разработка этого стандарта IEEE началась в 1999 году, при участии таких поставщиков, как 3Com, Intel, PowerDsine, Nortel, Mitel и National Semiconductor. Однако ограничения этого стандарта всегда сдерживали расширение рынка. Только в июне 2003 года IEEE ратифицировала стандарт 802.3af, четко описывающий обнаружение и управление питанием в удаленных системах и определяющий, как маршрутизаторы, коммутаторы и концентраторы подают питание на такие устройства, как IP-телефоны, системы безопасности и точки доступа беспроводных локальных сетей, по кабелям Ethernet. В разработке стандарта IEEE 802.3af принимали участие многочисленные отраслевые эксперты, что обеспечило его тщательное тестирование по всем аспектам.

Типичная система Power over Ethernet предполагает размещение коммутаторов Ethernet в распределительном шкафу и использование питаемого промежуточного концентратора для подачи питания на витые пары кабелей локальной сети. Это питание затем обеспечивает работу телефонов, беспроводных точек доступа, камер и других устройств на конце кабеля. Для предотвращения перебоев в электроснабжении может быть использован источник бесперебойного питания (ИБП).

2. IEEE 802.3at

Стандарт IEEE 802.3at (25,5 Вт) был разработан для удовлетворения потребностей мощных терминалов, обеспечивая повышенную мощность по сравнению со стандартом 802.3af для выполнения новых требований.

В соответствии со стандартом IEEE 802.3af, потребление энергии питающими устройствами (PD) ограничено 12,95 Вт, что удовлетворяет потребностям традиционных IP-телефонов и веб-камер. Однако с появлением таких мощных приложений, как двухдиапазонный доступ, видеотелефония и системы видеонаблюдения с поворотными устройствами (PTZ), источник питания мощностью 13 Вт становится недостаточным, что сужает область применения питания по Ethernet-кабелям. Для преодоления ограничений по энергопотреблению PoE и расширения его применения на новые области, IEEE сформировала рабочую группу для поиска способов повышения пределов энергопотребления этого международного стандарта. В ноябре 2004 года рабочая группа IEEE 802.3 инициировала создание исследовательской группы PoEPlus для оценки технической и экономической целесообразности IEEE 802.3at. Впоследствии, в июле 2005 года, был утвержден план создания исследовательского комитета IEEE 802.3at. Новый стандарт Power over Ethernet Plus (PoE+) IEEE 802.3at классифицирует устройства, потребляющие более 12,95 Вт, как устройства класса 4, что позволяет увеличить мощность до 25 Вт и выше.

Состав системы PoE

Архитектура PoE: Полная система PoE включает в себя оборудование для подачи питания (PSE) и питаемое устройство (PD). PSE подают питание на Ethernet-клиенты и контролируют весь процесс PoE. PD, или клиентские устройства системы PoE, включают IP-телефоны, сетевые камеры видеонаблюдения, точки доступа (AP), портативные компьютеры (PDA), зарядные устройства для мобильных телефонов и многие другие Ethernet-устройства (фактически, любое устройство мощностью менее 13 Вт может получать питание от разъемов RJ45). На основе стандарта IEEE 802.3af они обмениваются информацией о подключении PD, типе устройства и уровне мощности, что позволяет PSE подавать питание по Ethernet.

Какие устройства можно питать от PSE?

Перед выбором решения PoE крайне важно определить требования к питанию ваших устройств с питанием по PoE. Устройства PSE классифицируются по поддерживаемым ими стандартам, таким как IEEE 802.3af, 802.3at или 802.3bt, которые соответствуют различным уровням мощности. Зная, сколько энергии требуется вашим устройствам PD, вы можете выбрать соответствующий стандарт PoE, обеспечивающий совместимость и эффективность. Это понимание помогает выбрать правильное решение PoE, адаптированное к потребностям вашего бизнеса, и избежать использования недостаточно мощного или неподходящего оборудования.

Характеристические параметры

1、 Параметры источника питания

2. Процесс электропитания

Обнаружение: Изначально, 16-портовый гигабитный управляемый Ethernet-коммутатор OEM Устройство выдает минимальное напряжение на порт до тех пор, пока не обнаружит, что клемма кабеля подключена к питаемому устройству, соответствующему стандарту IEEE802.3af.

Классификация устройств для ПД: При обнаружении питаемого устройства (PD) устройство PoE может классифицировать это устройство и оценить требуемое энергопотребление.

Инициирование включения питания: В течение настраиваемого времени запуска (обычно менее 15 мкс) устройство PSE начинает подавать питание на фотодиод от низкого напряжения, которое в конечном итоге достигает постоянного напряжения 48 В.

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

Отключение питания: Если устройство PD отключается от сети, PSE быстро (обычно в течение 300-400 мс) прекращает подачу питания на устройство PD и повторяет процесс обнаружения, чтобы определить, подключен ли клемма кабеля к устройству PD.

Принцип работы источника 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 одной из них неиспользуемые пары (контакты 4 и 5 для положительного полюса и контакты 7 и 8 для отрицательного полюса) используются для питания. В другой конфигурации питание подается на контакты данных (контакты 1, 2, 3 и 6) через середину передающего трансформатора без влияния на поток данных. Однако источник питания (PSE) должен выбрать один из этих методов, в то время как питаемое устройство (PD) должно поддерживать оба.

Метод электропитания

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

Метод средней перемычки

Метод, называемый «Mid Span», использует независимые устройства с питанием по PoE для соединения коммутаторов и терминальных устройств с поддержкой PoE, обычно используя неиспользуемые свободные пары проводов в кабелях Ethernet для передачи постоянного тока. Midspan PSE — это специализированное устройство управления питанием, которое обычно устанавливается вместе с коммутаторами. Оно соответствует двум разъемам RJ45 для каждого порта: один подключается к коммутатору (имеется в виду традиционные коммутаторы без функции PoE) коротким проводом, а другой — к удаленным устройствам.

метод концевого соединения

Другой метод — это метод «End Span», при котором оборудование питания интегрируется в сигнальный выход коммутатора. Этот тип интегрированного соединения обычно обеспечивает «двойную» функцию питания для свободных и информационных линий. В информационную пару используются разделительные трансформаторы сигнала и центральные отводы для подачи постоянного тока. Можно предположить, что метод End Span быстро получит распространение, поскольку передача данных и Ethernet осуществляется по общим линиям, что исключает необходимость в выделенных линиях для независимой передачи. Это особенно важно для кабелей с 8 жилами и соответствующих стандартных разъемов RJ-45.

Последние события

Стандарт IEEE 802.3bt был утвержден Комитетом по стандартам IEEE-SA 27 сентября 2018 года, что позволяет увеличить мощность передачи 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 стандарта 802.3bt. Поправка 2 к стандарту IEEE 802.3bt-2018 гласит: «Эта поправка использует все четыре пары в структурированной кабельной инфраструктуре для повышения эффективности передачи энергии, обеспечивая тем самым более высокую мощность для конечных устройств. Поправка также снижает энергопотребление в режиме ожидания конечных устройств и вводит механизм для более эффективного управления доступным энергетическим бюджетом».

Целью Комитета по стандартам IEEE является повышение эффективности передачи энергии от источников питания (PSE) к питаемым устройствам (PD). Номинальная мощность PD была увеличена до 71,3 Вт, а PSE — до 90 Вт.

В чём преимущества PoE?