21.11.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~13 мин.

О технологии PoE простыми словами

22.04.2018

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
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 приступаетет в контролю его работы:

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

Инжектор РоЕ и сплиттер для питания IP-камер на расстоянии

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.

Power over Ethernet что это и зачем нужно?

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.

Цена: $4.48

Третий обзор товара в категории «полезная мелочевка». Собственно вещь заявленная как адаптер PoE (Power Over Ethernet). На мой взгляд название не совсем точное ибо единственная функция которую выполняет этот переходник/адаптер — задействовать «лишние» провода витой пары (кабеля Ethernet) для передачи питания. Вещь безусловно полезная, во многих случаях позволяющая избежать прокладывания дополнительного кабеля питания. Но по неоправданно высокой цене. ИМХО. В то же время для экспериментов, быстрого соединения устройств разнесенных удаленно — незаменимая. ИМХО

Собственно это комплект из двух переходников снабженных разъемами папа/мама RJ45 и папа (2.1mm)/мама (5.5mm) питания по отдельности. Эдакий конструктор при помощи которого и витой пары можно быстро соединить попарно сетевые устройства. Например, можно подключить точку доступа пыхтящую где-то в уголке.

Вот еще другие примеры использования данного переходника. В плюсах: — удобство использования, возможность быстрого монтажа; — с задачей Power Over Ethernet справляется, хотя таковым устройством не является; — хорошее качество изделия. В минусах: — высокая цена; — в отличие от активного PoE действительно обеспечивающего питание, данное устройство пассивное, поэтому в случае использования витой пары значительной длины может не справится с заявленной функцией — будет провал по питанию, соответственно понадобится более мощный блок питания на замену штатному устройства. Итого. Хороший переходник, но если вам не для экспериментов, а для постоянного использования, можно обойтись и без него — просто разрезать кабель питания от идущего в комплекте с устройством блока питания и обжать концы в разъемах RJ45.

В привычных современному IT-специалисту кабелях типа «витая пара», с помощью которой ПК могут объединяться в сеть, скрыта одна примечательная возможность. Дело в том, что посредством них может передаваться не только цифровой поток данных, но также и электропитание. Для этого должны быть задействованы дополнительные устройства — PoE-адаптеры. При этом существует большое количество их разновидностей и способов подключения данных девайсов в сеть. Какова специфика работы такого оборудования?

Основные сведения об устройстве

PoE-адаптер — это девайс, задействующий возможности PoE-технологии, которая позволяет передавать через обычную витую пару питание на требуемое устройство. При этом способность Ethernet-кабеля осуществлять обмен цифровыми сигналами не теряется, и сеть остается полностью функциональной.

Расшифровка аббревиатуры PoE — Power over Ethernet. То есть «питание посредством стандарта Ethernet». PoE-адаптер иногда именуется «инжектором» — но второй тип устройства все же корректнее считать разновидностью первого. Изучим специфику использования рассматриваемого девайса в контексте задействования возможностей PoE-технологии.

Подробнее о технологии

Технология Power over Ethernet позволяет обеспечивать подачу питания на самые разные типы устройств: Wi-Fi-роутеры, камеры, накопители. Главное преимущество данной технологии в том, что она предполагает задействование единственного комплекта проводов — как для осуществления трансляции цифровых сигналов, так и для подачи электричества.

В итоге при монтаже сетей нет потребности в том, чтобы прокладывать провода для розеток, а также в том, чтобы инсталлировать необходимое дополнительное электрооборудование. В некоторых случаях монтаж силовых кабелей может быть осложнен не вполне оптимальным физическим расположением компонентов сети. Например, бывает, что Wi-Fi-адаптер обеспечивает наилучший сигнал в той точке здания, к которой подвести электричество проблематично. То же можно сказать и о камерах: иногда может возникнуть потребность в мониторинге территорий, которые трудно обеспечить электропитанием.

Распространенные способы питания IP камер

Технология PoE позволяет организовывать подключение девайсов к розеткам, которые могут, как мы отметили выше, одновременно выводить устройства в сеть и подавать питание на него. Данный подход может быть задействован в случае модернизации текущей сетевой инфраструктуры. Вполне реально подвести питание к уже действующим розеткам.

Преимущества технологии

Итак, если резюмировать ключевые преимущества технологии, о которой идет речь, то они могут формировать следующий перечень:

— использование одного и того же кабеля возможно как для подачи электропитания, так и для обмена цифровыми данными;

— возможны экономические выгоды, связанные с отсутствием необходимости инсталлировать силовые кабели и иное необходимое оборудование;

— достигается высокий уровень безопасности сетевой инфраструктуры соответствующего типа, благодаря наличию стандартов, обеспечивающих необходимую защиту компонентов от скачков напряжения;

— есть возможность модернизации текущей сетевой инфраструктуры, организации связи на участках, которые были ранее недоступны для проведения монтажа в силу необходимости в прокладывании электрокабелей;

— есть возможность организации удаленного контроля над устройствами посредством сетевых протоколов.

Изучим теперь основные стандарты, на базе которых функционируют PoE-сети.

Стандарты

Основной протокол, задействуемый при организации соответствующей инфраструктуры — IEEE 802.3af. Он предполагает включение в сеть 2 типов устройств — источников электроэнергии и потребителей. Ими могут быть, как мы отметили выше, Wi-Fi-роутеры, сетевые накопители. Отлично работают в таких системах камеры. В числе известных брендов-производителей, выпускающих девайсы, с которыми может взаимодействовать PoE-адаптер — Axis.

Девайсы первого типа — источники — могут располагаться на начальном участке сети либо между девайсом, подающим электропитание, и потребителем. Рассматриваемый стандарт позволяет осуществлять подачу электропитания по витой паре неэкранированного типа различных классов — в частности, поддерживается 5, 5е и 6 при напряжении в 48 В и мощности потребления в пределах 15 Вт. При этом никакого влияния на качество передачи цифровых данных по кабелю не оказывается и существенной модернизации текущей сетевой инфраструктуры в аспекте пропускной способности не предполагается.

Способы подачи напряжения

Сеть, функционирующая на базе стандарта Power over Ethernet, может обеспечиваться электричеством посредством двух схем.

Во-первых, можно использовать на конечных участках линий сигнальные трансформаторы, относимые к категории высокочастотных. Напряжение питания будет подаваться на их центральные отводы. Аналогично с них, но у же на стороне приема, напряжение будет сниматься. Подобная технология позволяет задействовать одну и ту же пару проводов как для трансляции высокочастотных сигналов, так и для передачи электричества.

Во-вторых, можно задействовать с целью передачи питания свободные пары, присутствующие в кабеле соответствующего типа. Как это возможно? Дело в том, что на практике 2 из 4 пар, что есть в Ethernet-кабеле, часто не задействуются. Разумеется, если речь идет об их соответствии технологии 100 Base TX.

Отмеченная специфика организации работы сети в формате PoE предполагает, что особенности использования инжекторов будут зависеть от того, каким именно способом — первым или вторым, передается напряжение. Так, возможности отмеченного стандарта 802.3af позволяют осуществлять передачу электричества на пары в связках 1,2 или, например, 4,5 кабеля. В свою очередь, инжекторы могут быть вполне совместимы с технологией 100 Base TX. Однако если речь идет о сплиттерах, то они должны работать при любой из отмеченных выше схем передачи питания, даже если полярность соединения будет изменена.

Типы PoE-оборудования

Существует несколько классов оборудования, способного работать в режиме передачи питания по витой паре. PoE-адаптер — один из них (соответствующие девайсы имеют большое количество разновидностей — их специфику мы изучим). Наряду с ним также существуют PoE-коммутаторы, а также потребляющие девайсы. Во многих случаях они могут интегрироваться в одну систему. Изучим специфику работы каждого из отмеченных типов оборудования подробнее.

Потребляющие устройства

Потребляющие устройства — это, собственно, те самые сетевые девайсы, на которые подается питание по витой паре. Важная их характеристика — входное сопротивление. Соответствующий показатель обычно определяется в интервале 19-26,5 кОм. Как правило, в структуре системы, к которой подключаются потребляющие устройства, присутствует также конденсатор.

Коммутаторы

Коммутатор PoE предназначен для обеспечения функционирования сети в части распознавания корректности подключений кабелей к точкам доступа. Сети соответствующего типа работают на основе протоколов 802.3af, о котором мы сказали выше, а также 802.3at. Они позволяют обеспечивать взаимодействие различных девайсов в условиях возможных скачков напряжения. Если коммутатор PoE не использовать, то есть вероятность, что в силу случайных колебаний тока в витой паре потребляющее устройство выйдет из строя.

Адаптеры

Девайсы рассматриваемого типа, как мы отметили выше, классифицируются на дополнительные разновидности. Так, PoE-адаптер может быть питающим. В его структуре присутствует блок питания, а также элемент спряжения, который может быть оснащен гальванической развязкой и в этом случае выглядеть как небольшая коробка либо представлять собой обычный провод. Адаптер питания PoE, собственно, иногда именуется инжектором. На российском рынке присутствует большое количество решений данного типа. Так, например, популярен адаптер PoE TP Link 150S. Важнейшая техническая характеристика девайса соответствующего типа — стабилизированное напряжение. Оптимальным показателем считается 48 В, если говорить об отмеченной модели устройства от TP Link.

Другой тип PoE-адаптера — принимающий. Он, однако, также задействуется для обеспечения питания девайсов с помощью витой пары, но только тех, что не относятся к категории потребляющих. Для того чтобы такое оборудование функционировало, желательно, чтобы его мощность не превышала 24 Вт. Можно отметить, что в рамках рассматриваемого класса устройств выделяются девайсы, относящиеся к категории сплиттеров. По сути дела, их также можно отнести к потребляющим устройствам.

Если говорить о PoE-адаптерах, являющихся сплиттерами, они предназначены для работы с другим типом устройств — PoE-Switch. То есть главная их функция — разделение сетевых данных на отдельные потоки с целью последующей трансляции на девайсы, которые не принадлежат к категории потребляющих устройств. Сплиттеры отвечают за преобразование напряжения, которое в них подается, до тех уровней, что оптимальны для конечного оборудования — например, это могут быть показатели в 5, 12 или 48 В.

В свою очередь, сплиттеры также классифицируются на две разновидности — активные и пассивные. Что касается первых, они могут функционировать как с коммутаторами, так и с питающими адаптерами. К таким устройствам относится, например, сплиттер типа DWL-P50 от D-Link. PoE-адаптер, классифицируемый как девайс рассматриваемого типа, также может быть пассивным. Работать они могут только с инжекторами. При этом они, как отмечают специалисты, часто продаются вместе с ними в едином комплекте.

Нюансы эксплуатации адаптеров

При грамотном подключении адаптеров, задействующих технологию Power over Ethernet, проблем с организацией работы сети возникать не должно. Но некоторые сложности, в силу специфики используемых в подобных системах стандартов, все же могут появляться. Так, например, PoE-Switch может определить, что активный источник не является потребляющим устройством, и сеть может временно обесточиться в силу того, что в системе задействуется пассивный сплиттер. Нужно, в свою очередь, заменить его на активный. Другая возможная проблема — отключение напряжения при попытке соединить потребляющее устройство к коммутатору. Решить ее можно посредством установки дополнительного девайса — PoE-конвертера.

Интересен тот факт, что с точки зрения издержек предприятия, в котором прокладывается сеть, при небольшом количестве потребляющих устройств выгоднее задействовать пассивные девайсы, при большом — активные. Некоторые IT-специалисты считают, что уже после того, как количество точек доступа превысит 3 штуки, можно задействовать активные адаптеры.

Оптимальный тип кабеля

Технология Power over Internet предполагает задействование, таким образом, витой пары. Но они бывают, как известно, разных типов — например, с 2 и 4 парами. Какая из них лучше всего подходит для монтажа сетей соответствующего типа? Как отмечают специалисты, функциональность система сохранит при использовании любого типа кабеля. Но если речь идет о большой нагрузке на коммутатор — например, если задействуются все доступные его порты, то кабель с 4 парами — оптимальный вариант.

Используемые источники: