О технологии PoE простыми словами
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 напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступаетет в контролю его работы:
1) Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 400Мс, то подача питания прекращается;
2) Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается.
3) Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.
Всего существует 3 стандарта PoE, чем они отличаются?
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
Type 2: Класс PoE 4:
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
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 мощность источника питания, и его потребителя.
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 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
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.
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.
Что такое POE инжектор?
POE инжектор — это устройство, с помощью которого можно подать питание на сетевое устройство по кабелю «витая пара». Питание и данные передаются по сетевому кабелю одновременно.
POE инжектор используют в тех случаях, когда рядом нет доступа к розетке 220 В.
Кроме того прокладка «витой пары» обходится значительно дешевле и быстрее, чем прокладка силового кабеля. Поэтому использование технологии POE экономит ваши средства и время.
POE инжектор может иметь различный форм фактор:
1. Обычный блок питания с POE инжектором:
2. Отдельный POE инжектор:
3. Блок питания со встроенным POE инжектором:
Есть еще одна разновидность POE – это пассивные POE инжекторы. По сути это просто специальные переходники, которые позволяют удаленно запитать сетевое оборудование, используя стандартный блок питания.
Рассмотрим ближе пассивные POE инжекторы и где их можно применять.
Данный пассивный PoE инжектор используют для удаленного питания устройств с гигабитными портами, которые поддерживают технологию POE.
К MikroTik Gigabit POE подключается стандартный блок питания. POE инжектор подключается к компьютеру, роутеру или коммутатору. В LAN разъем инжектора подключают сетевой Ethernet кабель. C другой стороны Ethernet кабель подключают в LAN разъем устройства с поддержкой POE питания.
Есть еще один очень интересный комплект пассивных POE инжекторов – это Passive PoE™ Set 5,5×2,1 (Standard). С помощью такого комплекта, вы сможете удаленно запитать даже роутер, который не поддерживает технологию POE.
К одному переходнику подключается стандартный блок питания, коммутатор и сетевой кабель «витая пара». Ко второму переходнику — второй конец сетевого кабеля. Также второй переходник подключается в LAN порт устройства без поддержки POE и в стандартный разъем питания.
Технология POE — это современная технология, которая предоставляет альтернативный способ подачи электропитания на сетевые устройства. Она позволяет решить проблемы, возникающие при прокладке новых Ethernet сетей или модернизации старых, позволяет разместить камеры видеонаблюдения в удобных для вас местах. Оборудование с поддержкой PoE вполне доступно, поэтому оно получило большую популярность. Технология PoE экономит не только ваши средства, но и время на установку сетевого оборудования.
PoE — питаемся по витой паре
Содержание
Содержание
Проводные локальные сети не спешат сдавать позиции даже несмотря на повсеместное распространение Wi-Fi. Подключение с помощью витой пары все еще надежнее беспроводного во многих аспектах. Системы видеонаблюдения, IP-телефоны, индустриальные локальные сети, и локальные сети предприятий — во всех этих случаях использование беспроводной связи нежелательно. Передача электрической энергии по витой паре (PoE — «Power over Ethernet») позволяет немного сократить расходы на построение такой сети, снимая необходимость оснащения розеткой 220В каждой точки подключения сетевого устройства.
Преимущества и недостатки
Оборудование с поддержкой PoE (концентраторы и конечные устройства) стоит дороже обычного, поэтому в некоторых случаях особой экономии не будет. Например, при построении сети IP-телефонии — как правило, в точках установки телефонов розетки уже есть. Но выгода от использования PoE может быть не только экономической.
Подключение устройств через PoE безопаснее, так как питание по витой паре стабилизировано и не зависит от помех в сети 220В. А еще с помощью PoE можно очень просто обеспечить все устройства сети гарантированным питанием — для этого всего лишь надо запитать с ИБП базовый концентратор сети (разумеется, и у него, и у сетевых устройств должна быть поддержка PoE).
PoE обеспечивает централизованное управление и контроль всех устройств сети: включение/выключение каждого отдельного устройства (в том числе автоматическое), ведение учета потребленной каждым устройством электроэнергии; интерфейс PoE-концентраторов обычно также позволяет определять режим работы отдельных устройств и своевременно обнаруживать поломки.
Подключение с использованием PoE выглядит эстетически совершеннее — меньше розеток, меньше проводов.
К недостаткам устройств с PoE (кроме уже упомянутой высокой цены) можно отнести ограниченную электрическую мощность и повышенный уровень энергопотерь: сечение жилы витой пары невелико, поэтому в ней возрастает сопротивление и падает напряжение. Кроме того, из-за большей мощности концентратора с поддержкой PoE, ему потребуется более мощный (и дорогой) ИБП.
Как это работает?
PoE-устройства делятся на несколько видов:
1. Конечные источники питания (endspan) — свитчи, коммутаторы, маршрутизаторы с поддержкой PoE. При подключении к такому коммутатору сетевого устройства, оно получит питание автоматически — если, конечно, тоже поддерживает PoE.
2. Промежуточные источники питания (midspan) — адаптеры (инжекторы) PoE и блоки питания PoE. Эти устройства используются, когда нужно организовать PoE на отдельных линиях сети. Они позволяют подключать PoE-потребителей к обычным коммутаторам.
3. Сплиттеры — устройства, предназначенные для подключения к сети с PoE обычных сетевых устройств. Они разделяют (англ. «split» — разделять) поступающее по одному кабелю питание и данные, выводя их на два отдельных разъема: RJ-45 и разъем питания.
PoE-инжектор и PoE-сплиттер в паре можно использовать для передачи питания по кабелю Ethernet в обычной сети без устройств с поддержкой PoE.
4. PoE-потребители — сетевые устройства (IP-телефоны, видеокамеры, точки доступа, коммутаторы и пр.), способные получать питание по сети Ethernet.
Технология PoE использует два метода передачи данных по витой паре, называемые метод «А» и метод «В». По методу «А» питание передается по тем же проводам, что и данные (1,2,3 и 6 контакты в разъеме). По методу «В» питание передается по другим проводам — 4,5,7 и 8. В сетях 10Base-T и 100Base-TX (10 Мбит и 100 Мбит соответственно) эти провода не задействованы, что позволяет использовать для них недорогой четырехпроводной кабель. Очевидно, метод «В» с такими кабелями работать не будет.
Все PoE-потребители и сплиттеры могут работать по обоим вариантам. А вот источники питания, как правило, поддерживают только один метод.
Таким образом, если у вас сеть 10Base-T или 100Base-TX, построенная на четырехпроводном кабеле, источники питания должны поддерживать метод «А». К сожалению, определить, какой метод поддерживается источником, не так просто. Почему-то в спецификации эта особенность указывается нечасто и порой определить метод питания можно только по документации или по наклейке на корпусе. Если там указаны контакты 1-2-3-6, то питание подается по методу «А», если 4,5,7,8 — по методу «В».
Если же вы используете в ЛВС восьмипроводной кабель, о методе PoE можно не думать — на таких кабелях будет работать любое PoE-оборудование.
У незнакомых с технологией часто возникает вопрос: не опасно ли подключать в сеть с РоЕ «обычные» устройства без поддержки РоЕ? В общем, это безопасно — инжектор подаст в кабель питание только после того, как получит ответ о поддержке протокола от питаемого устройства. Это защищает оборудование от повреждений не только когда PoE не поддерживается, но и если сетевой кабель был обжат неправильно.
Однако существует технология Passive PoE, в которой передача питания по кабелю осуществляется парой отдельных устройств — подключенный к питанию инжектор подает напряжение на свободные пары, а сплиттер снимает его и выводит на отдельный разъем (розетку), к которому уже подключается обычное сетевое оборудование.
Инжектор Passive PoE подает питание в кабель сразу после включения и, если с другой стороны кабеля подключить не сплиттер Passive PoE, а непосредственно сетевое устройство, оно может выйти из строя. Ну и ошибка при обжимке кабеля в этом случае также может привести к неприятным последствиям.
Passive PoE может упростить (и удешевить) подключение «обычных» сетевых устройств без внедрения PoE в локальную сеть, но пользоваться им следует с осторожностью. Кроме того, поскольку Passive PoE может передавать питание только по свободным парам (как метод В в РоЕ и РоЕ+), в сетях 1000Base-T его использовать нельзя.
Стандарты
PoE описан стандартом 802.3af. В настоящее время разработаны и поддерживаются многими устройствами новые стандарты — 802.3at (PoE+) и 802.3bt (PoE++). Различия стандартов приведены в таблице:
Кроме того, последний стандарт 802.3bt задействует для передачи питания все 4 пары, поэтому использовать его на кабелях с двумя парами проводов не получится.
Стандарты 802.3 частично обратно совместимы: питающее устройство 802.3bt снабдит питанием и питаемое устройство 802.3af, и 802.3at. А вот сплиттер 802.3at от инжектора 802.3af может и не заработать — производители порой реализуют обратную совместимость и для приемников, но стандарт этого не требует; кроме того, порой таковая совместимость просто невозможна — например, если сплиттер потребляет больше, чем способен выдать инжектор.
Как мы видим, PoE — это достаточно просто и безопасно, и — в некоторых случаях — может значительно упростить внедрение распределенной системы на базе сети Ethernet и снизить её стоимость. Однако при её использовании следует уделить большее время планированию системы и правильно подобрать оборудование в соответствии с требуемыми скоростями передачи данных, используемыми кабелями, потребляемой мощностью и так далее.
POE-инжектор для IP-камер
POE-инжектор — это устройство для подачи питания на LAN-порт сетевого оборудования по витопарному кабелю. Через единый патч-корд одновременно передаются данные и питание. Это решение рекомендуется применять при отсутствии 220В рядом с подключаемым объектом, то есть POE-инжектор для IP-камер считается отличным вариантом проводного подключения объекта на удалении. Для соединения с инжектором напрямую, поддержка камерами технологии POE обязательна. Но есть вариант связки устройств, где поддержка IP-камерами POE стандартов не требуется.
Стандарты POE
Что такое PoE (Power over Ethernet)? Это технология, разработанная для оснащения питанием объекта, путем применения единственного Ethernet-кабеля.
Стандарты IEEE 802.3af и 802.3at порядка десяти лет применяются для подведения питания к камерам видеонаблюдения по Ethernet. Обновленный 802.3at+ появился в 2013 году, но не вытеснил, а дополнил уже эксплуатируемые спецификации POE. Современный стандарт 802.3bt направлен на прсоеденинение мощных устройств по типу PZT IP-камер, у которых есть обогрев и ИК-подсветка на дальнее расстояние.
| Стандарт | Год | Мощность, Вт | Расстояние кабеля, м | Сила тока, А | Напряжение, В | Способ передачи |
| IEEE 802.3af | 2003 | 15.4 (до 18) | до 100 | До 0.4 | От 36 до 57 | 1 или 2 |
| IEEE 802.3at | 2009 | 25.5 (до 30) | до 100 | До 0.6 | От 48 до 57 | 1 или 2 |
| IEEE 802.3at+ | 2013 | 60 и выше | до 100 | До 0.6 | 57 | 1 или 2 |
| IEEE 802.3bt | 2017 | 90 | до 100 | До 0.96 | 57 | 1 и 2 |
Данные стандарты позволяют сэкономить на прокладке силовых кабелей, обеспечить простоту в подключении любых устройств с поддержкой PoE. Передача тока происходит двумя способами:
Стандарт 802.3bt задействует 8 пар для одной IP-камеры. По стандартам af и at можно использовать оба способа. Это позволяет на один четырех парный патч-корд подключить питание двух камер.
Взаимодействовать с питанием через Ethernet поможет специальное оборудование.
Устройства PoE
В схеме питания через стандартные PoE применяется следующее оборудование:
Инжектор
Адаптер позволяет PoE-потребителей подключать к обычным коммутаторам. Форм-фактором отличается, например:
Схема подключения адаптера к конечному устройству с поддержкой необходимых стандартов.
Сплиттер
Разветвитель канала питания и данных позволяет подключить камеры без поддержки стандартов передачи питания по Ethernet. Разветвитель имеет порт и два коннектора.
Схема подключения стандартна для всех решений.
Удлинитель
Так как передача сигнала в сетевом кабеле cat.5e (в построении сети он используется в 99% случаев) без потерь ограничена 100 метрами, удлинители позволят увеличить линию передачи сигнала на 100 метров. На входе экстендер принимает сигнал и повторяет на выходе точно так, как это делает инжектор. Удлинители не запитываются отдельно, они забирают часть приходящего питания по линии PoE (до 2 Вт). Поэтому, на выходе часть мощности снимается, но увеличивается длинна линии связи в 2 раза.
Удлинитель имеет компактный корпус.
Некоторые модели позволяют на вход принимать 1 линию и разветвляют ее на две или более. Обычно, такие экстендеры оснащены светодиодной индикацией и небольшими тумблерами для регулирования передачи данных каждого выходного порта.
Схема подключения выглядит так.
Где купить
Приобрести POE-комплектующие можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых комплектующих есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:
Преимущества поддержки стандартов PoE
Главным плюсом в поддержке оборудованием стандартов передачи питания является согласование напряжения, мощности между подающим и потребляющими устройствами. Согласование длится доли секунды. Эта контрольная проверка позволяет сохранить подключаемое устройство в рабочем состоянии, ничего при этом не испортив.
Например, был перепутан коннектор, по которому идет питание + данные с коннектором стандартного Ethernet-кабеля. Подключенный к инжектору кабель с питанием был подключен к коммутатору:
Вторым, не менее важным плюсом является передача питания на расстояние до 100 метров без применения промежуточных повторителей. IP-камеры способны принимать питание в диапазоне 44–57 В. Как раз в диапазоне работы инжектора. Даже если с напряжением в кабеле будут просадки, IP-камера все равно не выключится.
Третьим плюсом является передача информации и питания через один патч-корд. Это существенно экономит время и средства на прокладку силового кабеля.
В-четвертых — легкое управление питанием и контроль за передачей данных с помощью инжекторов, сплиттеров и удлинителей. Существует также удаленное управление более продвинутых (и дорогих) моделей инжекторов через веб-интерфейс.
Подключение IP-камер без поддержки PoE
Разработан специальный аналог стандартов получения питания по одному Ethernet кабелю, который именуют Passive PoE. Преимущество схемы в том, что с его помощью можно сэкономить на оборудовании, приобретая камеры без поддержки стандартов PoE. Но есть определенный риск.
Так как камеры не поддерживают данных стандартов, значит проверка подаваемого питания и мощности по витой паре не проводится. Напряжение присутствует в линии постоянно, поэтому есть риск быстрого вывода из строя оборудования. Оно может сломаться сразу или через некоторое время, из-за постоянного нагрева платы.
Стандартная схема подключения пассивного питания выглядит так.
Чтобы ее обеспечить, нужно использовать связку passive-инжектор + сплиттер. Если передача данных и питание идет на удаленный объект, используется связка инжектор + экстендер + сплиттер.
При этом камера видеонаблюдения и коммутатор, или маршрутизатор не поддерживают технологии передачи питания PoE. Передача постоянного напряжения передается по незанятым парам проводников патч-корда (жилы 4/5, 7/8).
Недостатки Passive PoE
Постоянная передача не контроллируемого тока к IP-камере всегда связана с определенными рисками:
Особенности подключения и оборудования
Список разрешённых вариантов подключения:
Оборудование с поддержкой стандартов PoE
В качестве камер с поддержкой стандартов можно выделить:
Модели инжекторов, например, от фирмы BOLID, что популярна в Москве:
Заключение
Подключать через PoE-инжекторы можно камеры видеонаблюдения как с поддержкой PoE- стандартов, так и без них. Соединение через один Ethernet-кабель IP-камер без поддержки ПоЕ стандартов выходит дешевле, но нужно внимательнее относиться к такому подключению, так как присутствуют определенные риски испортить оборудование.
