Питание по витой паре: главное о технологии Power over Ethernet

31.10.2020

Технология PoE помогает сэкономить на проводах, подводимых к сетевому устройству, и на количестве источников питания. Работает она просто — одна и та же витая пара используется как для передачи данных, так и для энергоснабжения подключенного устройства. Впрочем, это лишь верхушка айсберга, так что давайте копнем глубже.

Технология создавалась для IP-телефонии, систем видеонаблюдения и прочего оборудования, расположенного, к примеру, в труднодоступных местах или в зоне дефицита свободных розеток.

Что это такое и какое оборудование поддерживает технологию?

В развернутом виде аббревиатура PoE выглядит как Power over Ethernet, что в дословном переводе означает «питание по сети Ethernet». Технология создана с прицелом на передачу удаленному устройству электрической энергии вкупе с данными через обычную витую пару.

На роль источников питания в таких сетях могут быть назначены коммутаторы, роутеры и другое активное сетевое оборудование. Принимающая сторона питания PoE — точки доступа, камеры видеонаблюдения, IP-телефоны, всевозможные охранные и служебные датчики. Также существуют промежуточные звенья цепочки, позволяющие связать активное оборудование PoE с устройствами, не поддерживающими технологию. Об этом ниже.

Существует три стандарта технологии PoE.

В сетях с пропускной способностью до 100 Мбит/с данные передаются только по двум парам Ethernet-кабеля. Соответственно, две оставшиеся пары остаются свободными. По ним то и налажена подача удаленного питания в простейшей схеме PoE. На деле же это не единственный вариант распиновки провода — она зависит еще и от стандарта технологии питания по сети.

Стандарты PoE

Всего существует три стандарта PoE:

• IEEE 802.3af — первое поколение стандарта выдает мощность до 15.4 Вт для каждого потребителя;
• IEEE 802.3at (PoE+) — обеспечивает питание мощностью до 30 Вт каждому устройству;
• IEEE 802.3bt (PoE++) — организует подачу электропитания мощностью до 51 Вт на каждого. В работе при этом задействованы все восемь проводников витой пары.

Для первого стандарта IEEE 802.3af предусматривается распиновка типа А и типа В:

• Тип А — передача электричества и данных налажена по жилам 1, 2, 3, 6. Жилы с порядковыми номерами 4, 5, 7, 8 не используются.
• Тип В — для подачи электрического питания используются жилы 4, 5, 7, 8. Данные передаются по остальным.

Вариации схем распиновки Ethernet-провода.

Во втором стандарте IEEE 802.3at (PoE+) применяется только схема В. Наглядные отличия между стандартами PoE можно лицезреть в табличке:

Разница в поколениях стандартов технологии PoE

Характеристики	PoE	PoE+	PoE++
Напряжение постоянного тока на питаемом устройстве (В)	36-57	42.5-57	41.1-57
Напряжение, выдаваемое источником (В)	44-57	50-57	52-57
Максимальная мощность PoE-источника (Вт)	15,4	30	90
Максимальная мощность, получаемая потребителем (Вт)	12.95	25.5	71.3
Максимальный ток (мА)	350	600	960
Максимальное сопротивление кабеля (Ом)	20 (для cat.3)	12.5 (для cat.5)	12.5 (для cat.5)
Классы питания	0-3	0-4	0-8

В довесок каждому питаемому устройству присваивается определенный класс от 0 до 4 в зависимости от уровня потребляемой мощности. Это необходимо для дальнейшего управления мощностью.

Распределение питаемых устройств по классам

Класс	Вт на порт PoE	Вт на устройство
0	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

Сетевое устройство подает питание потребителям только в том случае, если подключенное оборудование поддерживает технологию PoE. На первом этапе производится проверка питаемого устройства, в ходе чего на него подается напряжение от 2.8 до 10 B и определяется входное сопротивление. Если параметры соответствуют требуемым, питающее оборудование переходит к определению вышеупомянутых классов. После прохождения этапов определения и классификации питающее устройство подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее 400 мс.

Промежуточное оборудование PoE

В случае необходимости включения в сетевую инфраструктуру оборудования без поддержки питания по витой паре применяется технология Passive PoE. Ее неотъемлемым звеном выступает PoE-сплиттер, который разделяет поступающий по проводу сигнал на данные и питание (12 В-24 В). Показатели мощности в такой схеме придется согласовывать самостоятельно, тщательно проверяя соответствие характеристик источника и потребителя.

Бывает и обратная ситуация, когда клиентское устройство с PoE требуется подключить к сетевому оборудованию без этой технологии. В такой схеме не обойтись без PoE-инжектора, который имеет на входе порт RJ45 и разъем для подключения к источнику питания. На выходе у него единственный разъем RJ45 уже с PoE.

Наглядное представление схемы PoE с инжектором и со сплиттером.

Промежуточные звенья в схеме питания PoE именуются термином Mid-span. Ну а устройства, которые подают электропитание от начала кабельной линии, называются End-span.

Требования к кабелю

Отдельный пакет требований предъявляется к кабелю для развертывания схем PoE. В них необходимо использовать витую пару категории 5е и выше. При этом нужны именно медные проводники, а не просто омедненные. Их толщина должна составлять не менее 0.51 мм, а сопротивление должно быть не больше 9.38 Ом/100 м.

К витой паре для систем с PoE предъявляется особый пакет требований.

Максимальная дальность передачи PoE-питания по витой паре упирается в 100-метровый порог, что прописано в требованиях стандартов 802.3af и 802.3at. Однако на практике желательно использовать кабели длиной до 75 м в случае с оборудованием End-span и до 60 м в схемах Mid-span. Некоторые продвинутые свитчи питают потребителей по витой паре и на расстоянии до 250 м. Яркий тому пример — коммутатор ZyXel GS1350-18HP спецом для обеспечения работоспособности систем видеонаблюдения.

Преимущества технологии

Ключевые преимущества технологии PoE можно выделить отдельными пунктами:

• Подключение питаемых устройств в труднодоступных местах.
• Управление по питанию (актуально «на удаленке», когда требуется перезапустить зависшее оборудование или устройства после «прилета» пакета свежих обновлений).
• Электробезопасность (для PoE максимум напряжения составляет 57 В).
• Упрощения обслуживания (техникам придется меньше ковыряться в схеме в случае неполадок).
• Эстетическая сторона вопроса (отсутствие лишних проводов оценят перфекционисты).

Есть у технологии и минусы: более высокая стоимость сетевого оборудования, пресловутое падение мощности на дальних дистанциях передачи энергопитания, требования к необходимой квалификации обслуживающего персонала.

Привлекательность технологии Power over Ethernet состоит в том, что она использует один комплект проводов для передачи данных и подачи питания. По итогу существенно упрощается инсталляция систем с питанием по витой паре и удается достичь экономии средств на стоимости силовых кабелей и других компонентов развертываемой сети.

Статья полезна? Да 1 Нет 1