Что такое PoE?
Power over Ethernet (PoE) — это сетевая функция, которая позволяет Ethernet-кабелям подавать питание к сетевым устройствам. PoE определена в стандартах IEEE 802.3af и 802.3at.
Устройства с поддержкой PoE могут быть как источником питания (PSE — Power Source Equipment), так и питающимися устройствами (PD — Powered Device), а иногда и теми и другими одновременно.
Обычно, устройствами PSE являются сетевые коммутаторы, либо инжекторы PoE, которые предназначены для использования с не-PoE коммутаторами. Типичными же примерами PD-устройств являются VoIP телефоны, беспроводные точки доступа и IP-камеры.
Максимальная мощность, обеспечиваемая PoE PSE, составляет 15,4 Вт.
Преимущества PoE очевидны:
- Поскольку PoE позволяет вам использовать один кабель для питания и передачи данных, это экономит ваши деньги на покупку и эксплуатацию силовогосетевого кабеля для оборудования и VoIP-телефонов.
- PoE значительно упрощает и удешевляет установку или расширение сети в зданиях, где слишком дорого или неудобно устанавливать новые линии электропередач.
- Использование PoE позволяет устанавливать устройства в местах, где было бы нецелесообразно проводить питание, например, на подвесных потолках, на улице и т.д.
- Использование PoE может уменьшить количество кабелей и электрических розеток, необходимых в переполненном оборудованием коммутационном шкафу.
Хорошо, а что такое PoE +?
Обновлением PoE явился стандарт IEEE 802.3at, широко известный в узких кругахкак PoE+. Основное различие между 802.3af (PoE) и 802.3at (PoE+) состоит в том, что поддерживающие PoE+ PSE-устройства могут обеспечить почти вдвое большую мощность по одному Ethernet-кабелю, а именно 30 Вт.
Из последнего следует одна из не самых приятных новостей по этому поводу — это то, что PoE+ PSE-устройства могут подавать питание как на PoE, так и на PoE+ PD-девайсы, а вот просто PoE PSE могут подавать питание только на PoE PD. Для PoE+ PD требуется больше энергии, чем могут обеспечить PoE PSE.
А про UPoE не забыли рассказать?
Нет, не забыли!
В 2014 году Cisco показалось мало и она создала еще одну нестандартную реализацию PoE, которая называется Universal Power over Ethernet (UPoE), так же проходившая по делу как PoE++. И уж её максимальная мощность составляет целых 60 Ватт!
Cisco Universal Power-Over-Ethernet (UPoE) расширяет стандарт IEEE Power-over-Ethernet-Plus (PoE+), удваивая мощность на порт до 60 Вт. Он обеспечивает отказоустойчивую сетевую мощность для широкого спектра устройств, включая терминалы виртуальных рабочих столов, IP-маршрутизаторы, компактные свичи, шлюзы, светодиодные индикаторы, точки беспроводного доступа и IP-телефоны.
Допустим. А как выбрать PoE, PoE+ или UPoE?
А по параметрам. А параметры в таблицах. А таблицы в статье. А статья в Netstore.su
Таблица 1. Сравнение PoE, PoE+ и UPoE.
| Показатель | PoE | PoE+ | UPoE |
|---|---|---|---|
| Доступная мощность для PD | 12.95 Вт | 25.50 Вт | 51 Вт |
| Максимальная мощность, получаемая от PSE | 15.40 Вт | 30.0 Вт | 60 Вт |
| Минимальный требуемый тип кабеля | Cat 3 | Cat 5 | Cat 5 |
Таблица 2. Сравнение параметров PoE.
| Показатель | 802.3af (802.3at Type 1) “PoE” | 802.3at Type 2 “PoE+” | 802.3bt Type 3 “4PPoE” | 802.3bt Type 4 |
|---|---|---|---|---|
| Доступная мощность для PD | 12.95 Вт | 25.50 Вт | 51 Вт | 71 Вт |
| Максимальная мощность, получаемая от PSE | 15.40 Вт | 30.0 Вт | 60 Вт | 100 Вт |
| Диапазон напряжения (на PSE) | 44.0–57.0 В | 50.0–57.0 В | 50.0–57.0 В | 52.0–57.0 В |
| Диапазон напряжения (на PD) | 37.0–57.0 В | 42.5–57.0 В | 42.5–57.0 В | 41.1–57.0 В |
| Максимальный ток, Imax | 350 mA | 600 mA | 600 mA на пару | 960 mA на пару |
| Максимальное сопротивление кабеля между двумя устройствами | 20 Ω (Cat 3) | 12.5 Ω (Cat 5) | 12.5 Ω | 12.5 Ω |
| Управление питанием | Три уровня мощности (1-3), согласованные по сигнатуре | Четыре уровня класса мощности (1-4), согласованные по сигнатуре или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP | Шесть уровней класса мощности (1-6), согласованные с помощью сигнатуры или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP | Восемь уровней класса мощности (1-8), согласованные по сигнатуре, или шагами по 0,1 Вт, согласованными по LLDP |
| Понижение максимальной рабочей температуры кабеля | Нет | 5 °C (9 °F) с активным одномодом (две пары) | 10 °C (20 °F) если более чем половина подключённых на Imax | 10 °C (20 °F) |
| Поддерживаемые типы кабеля | Cat 3 and Cat 5 | Cat 5 | Cat 5 | Cat 5 |
| Поддерживаемые режимы | Mode A (endspan), Mode B (midspan) | Mode A, mode B | Mode A, mode B, 4-парный режим | 4-парный режим |
Стандарты и типы PoE
Технология PoE на данный момент существует в нескольких, кардинально отличающихся видах. Почему так произошло?
К тому времени, как ребята из IEEE решили стандартизировать технологию, а произошло это не сразу после ее появления, некоторые корпорации уже изобрели свои собственные реализации PoE. Cisco, к примеру, еще в 2000 году представила питание устройств по витой паре.
Да и после принятия официальных стандартов IEEE 802.3af в 2003 году, IEEE 802.3at в 2009 году многие производители внедряют свои собственные способы PoE. В основном, потому что реализация полноценных стандартов 802.3af, 802.3at — это сложно и дорого, а потребителям часто нужны модели эконом-класса.
В итоге на данный момент PoE существует в нескольких вариантах:
- по стандарту 802.3af,
- по стандарту 802.3at,
- по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.
Питание по витой паре согласно стандартам 802.3af, 802.3at называют активным PoE, питание, реализованное по технологии Passive PoE — пассивным.
Реализация питания по витой паре в устройствах может различаться по типу распиновки. А также, в зависимости от напряжения, подаваемого на порт, существует несколько классов PoE.
Все эти данные должны быть указаны в паспорте производителя и помогают правильно подобрать оборудование для проекта.
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.
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 |
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 |
Как работает PoE? Алгоритм подачи питания на устройство POE.
Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество — безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит (чего нельзя сказать о пассивном PoE).
1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым. 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 устройства, для последующего управления этой мощностью.
После того, как устройство классифицировано, на него подается полное напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступает к контролю его работы:
- Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400 мс, то подача питания прекращается;
- Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
- Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.
Какое напряжение poe подаёт для ip камер?
Во время тестирования устройства подаётся 3-10В. После определения устройства, на камеру идёт 48В (36-57В)
Требования к витой паре POE
- Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e (4х2х0,5);
- 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/100м (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.
Кабель для PoE
От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:
- четырехпарную, не ниже cat.5e,
- медную, а не омедненную (не биметалл),
- с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
- с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
- хорошего производителя.
Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:
- Одескабель неэкранированный наружный.
- Одескабель экранированный внутренний. Возможность использования экранированного кабеля нужно уточнять по спецификациям производителя. Например, PoE стандарта 802.3af/802.3atв некоторых моделях MikroTik возможно только с неэкранированной витой парой.
Длина PoE
Согласно стандартов 802.3af и 802.3at длина кабеля для PoE заявляется равной 100 метрам. Однако на практике максимальная длина витой пары PoE зависит от многих факторов, в том числе заранее неизвестных:
- сечения проводников,
- металла проводников,
- количества изгибов на линии,
- наводок, неравномерных характеристик витой пары, перегибов кабеля и пр.
Со скидкой на перегибы и прочее максимальная длина кабеля PoE желательна не более 75 метров. Однако с действительно качественным кабелем, того же Одескабель, к примеру, можно сделать и больший пролет.
Если же мы говорим о Passive PoE, то здесь длина может быть меньше, вплоть до 30-60 метров. Расчет линии надо проводить с учетом:
- какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
- какое напряжение выдает источник,
- каково сопротивление витой пары и, соответственно, каковы будут потери напряжения на линии.
Бюджет мощности PoE
При расчете бюджета PoE нужно:
- Посчитать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.
- Соответственно мощности потребителей подобрать PoE-источник, обратив внимание на мощность отдельных портов (какое устройство к какому порту вы будете подключать?) и суммарную мощность источника (не превышает ли ее общая мощность потребителей?) При этом желательно, чтобы при расчете мощность PoE-источника (коммутатора, роутера) не использовалась более чем на 75% (закладываем резерв). Если линия планирует использоваться не один год, нужно понимать. что со временем выдаваемая источником PoE мощность будет снижаться, потери могут составлять до 10% в год.
- Просчитать потери мощности от источника до потребителя. Главный фактор, от которого они зависят — это сопротивление проводников. Помимо значений по умолчанию, необходимо взять в расчет также и то, что сопротивление проводника повышается при нагреве, а значит, если кабель проложен в помещении с повышенной температурой, или находится под воздействием солнечных лучей, устройство на конце линии будет получать гораздо меньшую мощность, чем в теории.
Распиновка PoE и UPoE
Кабель для PoE – лучше использовать обычный (Ethernet) категории CAT 5E (и выше) и стандартный коннектор RJ45. Более подробно по кабелям – смотрите в следующей главе.
| № | T568A | T568B | Passive PoE 100 Мбит |
Тип А 100 Мбит |
Gigabit Passive PoE |
Тип А до 1Гбит |
802.3bt (1Гбит) |
| 1 | Бело- зеленый |
Бело- оранжевый |
Rx+ | Rx+ DC+ |
Tx Rx A+ | Tx Rx A+ DC+ |
TxRx A+ DC+ |
| 2 | Зеленый | Оранжевый | RX- | RX-
DC+ |
TxRx A- | TxRx A- DC+ |
Tx Rx A- DC+ |
| 3 | Бело- оранжевый |
Бело- зеленый |
Tx+ | Tx+
DC- |
Tx Rx B+ | Tx Rx B+ DC- |
TxRx B+ DC- |
| 4 | Синий | Синий | DC+ | – | TxRx C+ DC+ |
TxRx C+ | Tx Rx C+ DC+ |
| 5 | Бело- синий |
Бело- синий |
DC+- | – | Tx Rx C- DC+ |
Tx Rx C- | Tx Rx C- DC+ |
| 6 | Оранжевый | Зеленый | Tx- | Tx-
DC- |
TxRx B- | TxRx B- DC- |
TxRx B- DC- |
| 7 | Бело- коричневый |
Бело- коричневый |
DC- | – | TxRx D+ DC- |
TxRx D+ | Tx Rx D+ DC- |
| 8 | Коричневый | Коричневый | DC- | – | Tx Rx D- DC- |
Tx Rx D- | TxRx D- DC- |
ПРИМЕЧАНИЕ! Для 802.3bt используется все та же обжимка, и при этом каждая из жил передает ток – смотрим на последний столбец.
Давайте разберем также и пассивное питание (Passive) – данный способ необходим, если вы собираетесь подключать устройство, у которого нет ПоЕ входного порта (есть вход для питания и обычный LAN).
Рассмотрим пример на картинке ниже. У нас есть PoE коммутатор, к которому мы должны подключить IP-камеру без ПоЕ входного порта. Тогда мы можем использовать PoE сплиттер.
Если сплиттера нет, то можно просто припаять к выходным питательным жилам выходной кабель. Входной при этом можно не использовать и обжать его по-обычному PoE стандарту.
ПРИМЕЧАНИЕ! При использовании пассивного подключения максимальное расстояние кабеля не должно превышать 50 метров.
Также хочу рассказать про PoE инжектор – это устройство используется, если нужно питать устройство от коммутатора без PoE портов. Внизу представлен пример использования обычного коммутатора, PoE инжектора и конечного устройства с данным портом.
Для сравнения посмотрите ещё раз на использование сплиттера. Обратите внимание на передачу данных и питания.
Ещё один важный момент – если ваш источник имеет подключение по 10Base-T или 100Base-TX и использует только 4 жилы, то данный коммутатор или маршрутизатор должен поддерживать метод подключения «А» или «В».
На инжекторе данную информацию можно посмотреть на этикетке:
ПРИМЕЧАНИЕ! Также смотрите на таблицу, которую я привел в самом начале главы.
- «В» – 4, 5, 7, 8
- «А» – 1, 2, 3, 6.
Но если вы подключаете все 8 жил (1000 Мбит в секунду), то без разницы какой тип поддерживается инжектором, так как будет работать все 8 проводков.
ПРИМЕЧАНИЕ! Бояться, что вы сделаете что-то не так – не стоит, устройство просто не будет включаться. Спалить конечный аппарат вы не сможете, так как перед подачей питания инжектор или коммутатор отправляет проверочный сигнал. Ещё раз повторюсь, что если вы что-то не так подключили или обжали, то оборудование просто не будет работать.
Как подается питание
Питание по PoE подается именно по обычному сетевому кабелю. В первую очередь сам выходной порт должен поддерживать данную функцию. Далее по кабелю идет проверочный сигнал, который определяет – поддерживает ли конечное устройство ПоЕ или нет. Для этого подается напряжение от 2,8 до 10В.
Проверяется сопротивление входящего порта. Если все хорошо, то далее подается питание на порт, для того чтобы понять к какому классу относится само устройство.
| Классификация | Вт на порт PoE | Вт на устройство |
| 0 | 15,3 | от 0,43 до 12,94 |
| 1 | 4,4 | от 0,43 до 3,83 |
| 2 | 6,9 | от 3,83 до 6,48 |
| 3 | 15,3 | от 6,48 до 12,94 |
| 4 | 29 | от 12,94 до 25,4 |
Как только класс определен подается питание 48 Вт.
СПРАВКА! Фронт нарастание не должен превышать 400мс.
Есть также некоторые ограничения, при котором питание полностью прекратится:
- Потребление тока превышает параметра 400 мА в течение 100 мс.
- Если потребление, наоборот, меньше 5 мА в течение пол секунды.
- Сопротивление превышает 1980 кОм – это нужно для того, чтобы кабель «не засветился».
[spoiler title=»Источники»]
- https://netstore.su/articles/sravnenie-poe-poe-i-upoe-poe
- https://lantorg.com/article/faq-po-poe-chast-2
- https://larga.ru/article/poe-kak-rabotaet
- https://stroilenta.ru/poe-standart-shema/
- https://WiFiGid.ru/poleznoe-i-interesnoe/poe
[/spoiler]