PoE

Технология PoE была разработана вскоре после того, как офисы начали принимать телефонные системы Voice over IP (VoIP). Системы VoIP-телефонии позволяют офисам объединять свои данные и голосовые сети вместе и сокращать расходы на звонки. Но ранние воплощения аппаратных средств VoIP-телефонии имели недостаток, требующий мощности для каждой гарнитуры - по сравнению с традиционными аналоговыми телефонами, которые обычно снабжаются электропитанием и сигналом через телефонный провод. Это мотивировало разработку подобной системы для VoIP-телефонов, имеющих Ethernet-соединение. Именно тогда и родилась новая технология PoE.

Использование PoE в качестве технологии для питания конечных устройств, отличных от VoIP-телефонов, было очевидным шагом. Технология была быстро принята для многих других приложений, таких как удаленные точки доступа, ІР-камеры и устройства, которые обычно встречаются в промышленных сетях Ethernet.

Основной принцип PoE

Pоwеr оvеr Еthеrnеt - это технология, которая позволяет передавать электроэнергию через Ethernet-кабель на расстоянии до 100 м. Она предназначена для обеспечения конечных устройств достаточной мощностью для работы без необходимости использования местного источника питания. Эта технология дополняет стандартную связь Ethernet и не влияет на передачу данных по сети.

Система PoE состоит из минимум четырех частей оборудования:

• Pоwеr Sоurсіng Еquірmеnt. РSЕ - это устройство, которое подает питание на остальную часть системы. Оно будет потреблять энергию от собственного обычного источника питания и обеспечивать питание для остальной части системы PoE.

• Pоwеrеd Dеvіcе (РD). РD - это устройство, которое получает питание от устройства PSE.  Оно не требует своего обычного источника питания.

• Кабель Ethernet - является источником питания и передачи данных в системе PoE. Он используется для обеспечения связи между двумя устройствами, обеспечивающими двунаправленную связь и однонаправленную подачу питания.

• Электропитание. Должен быть источник энергии, из которого PSE потребляет энергию. Обычно система PoE питается от номинального источника питания 48В постоянного тока.

Возможность передачи данных и питания через Ethernet-кабеля на значительных расстояниях создает множество возможностей для построения сетей:

• Эффективный дизайн сети. При использовании системы PoE больше не требуется, чтобы розетки переменного тока или источники питания были расположены в непосредственной близости от PD. Можно рассмотреть оптимальное размещение конечных устройств.

• Простые недорогие установки. Количество оборудования, необходимого для установки, может быть уменьшено. Конечным устройствам больше не нужны источники питания, обширные кабели питания или розетки переменного тока. Сокращение необходимого оборудования также сокращает время и сложность установки и, в конечном счете, удаляет многие потенциальные моменты сбоя в системе

• Гибкость. Сокращение необходимого оборудования позволяет гибко развертывать сети; конечные устройства могут быть легко перемещены, а временные установки требуют гораздо меньше времени для реализации.

• Центральное управление питанием. В системе PoE вы можете распределять мощность и данные различными способами. Одна из возможностей заключается в распределении мощности и данных из центрального местоположения в топологии звезды, что позволяет осуществлять централизованное управление питанием, которое может быть обеспечено резервным источником питания, например ИБП. В промышленных сетях обычно применяются сетчатые или кольцевые топологии; они используют управляемые коммутаторы для обеспечения эффективного управления трафиком. Сегодня многие управляемые коммутаторы, поддерживающие PoE, могут использоваться для удаленного управления питанием, подаваемым на конечные устройства, сбросом мощности, если конечное устройство не отвечает, или планированием времени, чтобы энергия могла быть сохранена, когда функциональность конечного устройства не требуется.

Стандартизация PoE

Стандартизация технологии PoE стала очень важным шагом вперед, поскольку гарантировала совместимость между оборудованием разных производителей. С установленным международным стандартом, потребители могут приобрести совместимые кабели PSE, PD и Ethernet от нескольких поставщиков и по-прежнему интегрировать успешную систему PoE. Профессиональной ассоциацией, ответственной за стандартизацию PoE, является Институт инженеров по электротехнике и электронике (ІЕЕЕ). Два действующих стандарта:

• ІЕЕЕ802.3af-2003, широко известный как РоЕ, этот стандарт облегчает питание до 15,4 Вт постоянного тока.

• ІЕЕЕ802.3at-2009, широко известный как РоЕ+ этот стандарт облегчает поставку до 34,2 Вт мощности постоянного тока

IEEE802.3af-2003 стал первым стандартом РоЕ. Он позволил передавать данные и питание по кабелю Cat.3 (или более высокие спецификации кабеля Ethernet).

Классификация PD

У устройств IEEE802.3af PSE есть механизм проверки, предназначен для обнаружения момента, когда PD-устройство подключено к системе и классификации объема мощности, необходимой для этого конкретного конечного устройства. Также он служит механизмом безопасности, гарантируя, что на конечных устройствах, отличных от IEEE802.3af, не подается питание, которое может привести к повреждению.

Чтобы определить, подключено ли конечное устройство к PSE, используется метод, называемый обнаружением резистивной мощности, периодически применяется напряжение, так что сопротивление конечного устройства может быть обнаружено. Эта проверка сопротивления будет проверять, подключен ли IEEЕ802.3af PD или нет. После обнаружения совместимого конечного устройства PSE будет выполнять другой тест сопротивления, чтобы классифицировать количество мощности, которое требуется для этого конкретного PD.

Подача питания

Существует два разных способа подачи питания в систему PoE: альтернатива A (иногда называемая Endspan или режим A) и альтернатива B (иногда называемая Midsapn или режим B). Каждый из них использует различную технологию питания кабелей, чтобы «впрыскивать» мощность на конце PSE системы. Альтернатива A использует технику, называемую фантомным питанием, а Альтернатива B использует метод, называемый резервной парной подачей. Используемая техника полностью зависит от PSE, используемого в системе, обратите внимание, что все совместимые с IEEЕ802.3af PD будут поддерживать любой из этих методов.

Фантомное питание обеспечивает питание PD через те же кабельные проводники Ethernet, что и данные. При использовании кабеля Cat.5 в системе PoE контакты 2-4 и 3-6 используются для питания и данных. PSE накладывает мощность на эти проводники через центральный кран внутренних трансформаторов связи. В питающем устройстве мощность выводится из этих линий, используя обратную технику.

Подача запасных пар обеспечивает питание PD через запасные пары проводов в кабеле Ethernet. При использовании кабеля Cat.5 в системе PoE контакты 4-5 и 7-8 используются для питания и обычных данных переноса как стандарт.

IEEE802.3at-2009 РоЕ+ является постепенным улучшением стандарта 802.3af-2003. По мере того, как технология конечных устройств эволюционировала, появилось требование для большей мощности. Например, точки доступа Wi-Fi теперь поддерживают новейший энергопотребляющие протоколы, в IP-камерах реализованы функции панорамирования, наклона и масштабирования, некоторые из них обогреваются для наружных установок, а телефоны VoIP теперь поддерживают видео. Все эти продукты требуют большей мощности для работы, и, следовательно, РоЕ+ был разработан для удовлетворения потребностей рынка.

PoE + может подавать на PSE мощность 34.2 W. Максимальная мощность, доступная на PD, составляет 25.5 W из-за потерь в системе PoE +. Подача питания достигается за счет использования всех 4 пар кабеля Ethernet по сравнению с двумя парами, используемыми старым стандартом, и, следовательно, обеспечивает вдвое большую мощность. Он обратно совместим с устройствами IEEE802.3af. PSE просто классифицирует PD (используя метод обнаружения резистивной мощности) и подает соответствующее количество энергии, чтобы не повредить PD.

Продукты с поддержкой PoE

Растет спрос на промышленное оборудование PoE во многих отраслях промышленности, таких как автоматизация производства, интеллектуальные системы управления трафиком, автоматизация безопасности, системы управления транспортом и строительством. Сети в этих отраслях должны использовать прочные аппаратные средства, чтобы выдерживать работу в неконтролируемых средах. Они должны быть надежными, чтобы гарантировать, что критически важные операции всегда функциональны и доступны. Существует огромное количество оборудования PoE: коммутаторы, маршрутизаторы, медиаконвертеры и точки беспроводного доступа.