Что нужно знать о PoE в этом году

По роду своей профессиональной деятельности я регулярно сталкиваюсь с видеокамерами, телефонами и точками доступа питание которых осуществляется по технологии PoE. В этой статье я подробно расскажу, что это за технология, как она работает и какие подводные камни присутствуют при ее использовании.

Что нужно знать о PoE

Технология PoE (Power over Ethernet) позволяет передать питание сетевому устройству по информационному кабелю витая пара. При этом важно, что можно использовать уже существующую сетевую инфраструктуру без изменений. То есть уже проложенные кабели и смонтированные розетки.

Питание и данные передаются по одному кабелю одновременно, при этом скорость передачи данных и качество не уменьшаются.

Использование PoE позволяет отказать от прокладки дополнительного электрического кабеля для оконечных устройств.

Мощность устройств питаемых по PoE ограничена, однако по новым стандартам может достигать 100 Вт.

Для передачи питания могут использоваться как свободные, так и сигнальные пары.

Стандарты питания устройств по витой паре

Питание по витой паре описано стандартами 802.3af, 802.3at и самым свежим 802.3bt. Первые два стандарта для передачи питания используют две пары четырехпарного кабеля типа витая пара, последний позволяет использовать все четыре пары. Кроме количества используемых пар стандарты также отличаются максимальной мощностью, которую можно передать на оконечное устройство.

Выходное напряжение инжектора и PoE коммутатора варьируется от 44 до 57 В.

Какие устройства можно запитать по PoE

Для питания по PoE нужно использовать специализированные устройства: PoE коммутаторы. Это такие же коммутаторы, но с поддержкой PoE на портах. Если нужно запитать одно устройство, то выгоднее использовать PoE инжектор, он ставится в «разрыв» между обычным коммутатором и оконечным устройством.

В качестве оконечных устройств используются изделия с поддержкой PoE, чаще всего точки доступа, видеокамеры и IP-телефоны. Но если устройство не поддерживает питание по PoE, то можно использовать PoE сплитер, это устройство проделывает обратное преобразование и у него на выходе 12 вольт (иногда 5) которые необходимы для работы оконечного устройства.

Обратная совместимость стандартов

Устройства выполненные по новым стандартам совместимы со старыми нормами. То есть питающее устройство (например коммутатор) стандарта 802.3at поддерживает все режимы предыдущего стандарта 802.3af. Это значит, что к коммутатору стандарта 802.3at вы можете подключить точку доступа не только стандарта 802.3at, но и более старого стандарта 802.3af.

Но если ваше конечно устройство выполнено по стандарту 802.3at, то для питания вы должны использовать PoE устройство этого стандарта или новее (802.3bt).

Особенности стандарта 802.3af

Самым массовым является стандарт 802.3af, так как потребляемая мощность большинства (в количественном выражении) видеокамер и беспроводных точек доступа на настоящий момент не превышает 10 Вт.

Именно на этом стандарте я и остановлюсь подробнее.

Максимальная мощность питаемого устройства по стандарту 802.3af (PoE) не превышает 12,95 Вт. Питание передается строго по двум парам, стандарт предусматривает использование как свободных от передачи сигнала пар, так и фантомное питание по сигнальным парам.

Один из способов (10/100 Mixed DC & Data, метод A) позволяет вообще обойтись двухпарным кабелем, правда максимальная скорость передачи при этом будет ограничена 100Мбит.

Стандарт запрещает устройству-потребителю получать питание по всем четырём парам Ethernet-кабеля одновременно

Цоколевка разъема RJ-45 по стандарту 802.3af

В таблице ниже расписаны контакты стандартного разъема RJ-45 по стандарту 802.3af для сетей 100 и 1000 Мбит/с.

Расшифровка используемых обозначений:

• DC+ — питание плюсовой провод
• DC- — питание минусовой провод
• Rx — шина приема данных 100 Мбит
• Tx — шина передачи данных 100 Мбит
• TxRx — шина приема-приема данных при скорости 1000 Мбит

Как работает PoE

Важно знать, что PoE источник питания и PoE потребитель питания — это «умные» устройства, которые информируют друг друга, кто они такие. Питающее устройство подаст питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство является устройством питаемого типа, то есть соответствует стандартам 802.3af или 802.3at и может получать питание по витой паре.

Таким образом, оборудование, не поддерживающее технологию PoE и случайно подключенное к питающему устройству, не будет выведено из строя.

Passive PoE

Passive PoE — это альтернативный способ организации электропитания оконечных устройств по витой паре. Оно частично использует решения из стандарта 802.3af, питание осуществляется по свободным парам 4-5 и 7-8 (10/100 DC on Spares, метод B).

Главный недостаток этого метода в том, что питание по свободным парам подается всегда. То есть PoE источник не проверяет что подключено на противоположном конце кабеля.

Присутствует риск несовместимости оборудования, что приведет или к моментальной поломке, или устройство сгорит чуть позже из-за перегрева, подгорания контактов и т.п.

Не используйте Passive PoE для питания ваших IP камер видеонаблюдения и точек доступа. Вы сэкономите тысячу рублей на источнике питания, но можете испортить видеокамеру или точку доступа, которые стоят существенно дороже.

Я не встречал коммутаторов работающих по технологии Passive PoE и это здорово, но к несчастью есть инжекторы. Как правило они дешевле своих «умных» собратьев полностью соответствующих стандартам 802.3af и 802.3at.

В частности Osnovo Midspan-1/151A (с буквой А) не имеет автоматического определения PoE-нагрузки. Не используйте подобное устройство никогда.

Питание по свободным парам

Есть еще один способ передать питание по витой паре одновременно с передачей информации. Для этого нужно задействовать два пассивных устройства: инжектор и сплиттер. Первый будет подавать питание на свободные пары питающее напряжение от внешнего блока питания, а второе забирать это питание из витой пары и подавать на питаемое устройство. Оба этих устройства ставятся в разрыв кабеля витая пара между коммутатором и питаемым устройством.

Правда в этом случае вы будите ограничены скоростью передачи данных 100 Мбит в сек.

Благодарности

При написании статьи были использованы следующие источники:

1. https://shop.nag.ru/article/pitanie-kamer-po-poe
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet