PoE - как работает, для чего нужна, схема и распиновка

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.

PoE как работает

 

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. 

КлассВт на порт PoEВт на устройство
015,4от 0,44 до 12,95
14,5от 0,44 до 3,84
27от 3,84 до 6,49
315,4от 6,49 до 12,95
430от 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:

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.

poe какие пары используются

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 питанияPoEPoE+
Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройствеот 36 до 57 V (номинальное 48V)от 42,5 до 57 V
Диапазон напряжения, выдаваемого источникомот 44 до 57 Vот 50 до 57 V
Максимальная мощность PoE-источника15,4 Вт30 Вт
Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем12,95 Вт25,50 Вт
Максимальный ток350 mA600 mA
Максимальное сопротивление кабеля20 Ом (для cat.3)12,5 Ом (для cat.5)
Классы питания0-30-4

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.
СтандартPoE IEEE 802.3afPoE+ IEEE 802.3at
Требования к кабелюКатегория 3 (UTP CAT3) или вышеType 1: Категория 3 (UTP CAT3) или выше
Type 2: Категория 5 (UTP CAT5) или выше
Сила тока0.35 АType 1: 0.35 А
Type 2: 0.6 А
Выходное напряжение инжектора44 - 57 ВType 1: 44 - 57 В
Type 2: 50 - 57 В
Входное напряжение питаемого устройства37 - 57 ВType 1: 37 - 57 В
Type 2: 42.5 - 57 В
Максимальное энергопотребление питаемого устройстваКласс PoE 0, 3: 12.95 ВтType 1: Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт
Класс POE 1: 3.84 ВтКласс PoE 1: 3.84 Вт
Класс PoE 2: 6.49 ВтКласс PoE 2: 6.49 Вт
Класс PoE 4: не используется

Type 2: Класс PoE 4:

25.5 Вт

Поддерживаемые питаемые устройстваIP-камеры, IP-телефоны, точки доступаВсе 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:

ПараметрМинМакс
Сопротивление, кОм23.7526.25
Время запуска (> 10 мА), мс300
Потребляемая мощность, Вт12.95
Диапазон входного напряжения, В3657
Вкл. напряжения, В44
Откл. напряжения, В30 В
Входной ток (@ 36VDC), мА10350
Входной ток, Пик, мА400



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

Как работает PoE сплиттер

При данном способе подключения необходимо тщательно подбирать можность источника питания, и его потребителя.

PoE инжектор

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

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.


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.