Главная страница
База знаний
Обзор технологий
Базовые определения Power over Ethernet (PoE)

Базовые определения Power over Ethernet (PoE)

Стандарты и типы PoE

Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.

Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Существует несколько вариантов этой технологии, предшествующих первому стандарту, но они мало распространены.

PoE существует в нескольких вариантах:

по стандарту 802.3af,
по стандарту 802.3at,
по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.

Питание по витой паре согласно стандартам 802.3af, 802.3at называют активным PoE, питание, реализованное по технологии Passive PoE - пассивным.

Реализация питания по витой паре в устройствах может различаться по типу распиновки. А также, в зависимости от напряжения, подаваемого на порт, существует несколько классов PoE.

Все эти данные должны быть указаны в паспорте производителя и помогают правильно подобрать оборудование для проекта.

Стандарты IEEE 802.3af, 802.3at

Главное преимущество PoE-источников, которые поддерживают эти стандарты, это интеллектуальная схема работы. Она позволяет избежать порчи оборудования, продлить срок его службы, сэкономить потребляемую энергию.

Прежде чем подать питание на подключенное устройство, активный PoE-источник (коммутатор или адаптер) стандарта 802.3af/at проводит согласование с ним и устанавливает:

Поддерживает ли подключенное устройство технологию питания по витой паре. Если нет, электричество по сетевому кабелю подаваться не будет.
Какое напряжение необходимо устройству. PoE-источник установит его класс питания и подаст соответствующее напряжение на порт.
Включено ли вообще устройство (потребляет ли оно электроэнергию). Если нет, подача питания по кабелю прекращается.
Не произошла ли перегрузка питаемого устройства. Если да, подача питания прекращается.

Параметры

Характеристика	Стандарт 802.3af	Стандарт 802.3at (PoE+, PoE plus)
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

Классы питания

Самым распространенным является 1 класс питания.

Класс	Стандарт	Мощность на порт, Вт	Мощность на устройство, Вт
0	802.3af/802.3at	15,4	0,44 - 12,95
1	802.3af/802.3at	4,5	0,44 - 3,84
2	802.3af/802.3at	7	3,84 - 6,49
3	802.3af/802.3at	15,4	6,49 - 12,95
4	802.3at	30	12,95 - 25,5

Passive PoE

Этот тип PoE - удешевленный аналог международных стандартов питания по витой паре. Как мы уже говорили выше, полноценная реализация 802.3af/802.3at сложна и повышает стоимость устройства. Поэтому производители сетевого оборудования эконом-сегмента используют вместо них в своей продукции пассивное питание по витой паре.

Его особенность в том, что источник Passive PoE не опрашивает питаемое устройство и не согласовывает мощность. По свободным проводникам витой пары просто подается постоянное напряжение. Поэтому, если соединить источник PoE и потребитель, несовместимые друг с другом, оборудование может сгореть: сразу или через некоторое время, в результате постоянного перегрева и подгорания плат.

Некоторые производители дополняют технологию Passive PoE полезными функциями. Например, PoE out в устройствах MikroTik способно определять, подключено ли к питаемому порту устройство, выявлять, нет ли перегрузки или короткого замыкания. Кроме того, функциями PoE на большинстве устройств MikroTik можно управлять: включать, отключать их на портах, менять режим и т. п. Речь, конечно идет не о простеньких PoE-шнурах, а о реализации PoE в роутерах, коммутаторах и другом оборудовании производителя.

Источники Passive PoE довольно широко варьируются по напряжению, мощности, силе тока. Чаще всего производители выпускают их под свое оборудование, поэтому в каждом отдельном случае нужно подбирать PoE-источник под конкретные потребности.

Типы распиновки

Для стандарта 802.3af

802.3af Стандарты PoE-A и PoE-B для сетей 100 и 1000 Мбит/с, цоколёвка 8-контактного разъема 8P8C (RJ45)
PINS on Switch	10/100 DC on Spares (метод B)	10/100 Mixed DC & Data (метод A)	1000 (1 Гбит/с) DC & Bi-Data (метод B)	1000 (1 Гбит/с) DC & Bi-Data (метод A)
Pin 1	Rx+	Rx+ DC+	TxRx A+	TxRx A+ DC-
Pin 2	Rx–	Rx– DC+	TxRx A–	TxRx A– DC-
Pin 3	Tx+	Tx+ DC–	TxRx B+	TxRx B+ DC+
Pin 4	DC+	не используется	TxRx C+ DC+	TxRx C+
Pin 5	DC+	не используется	TxRx C– DC+	TxRx C–
Pin 6	Tx–	Tx– DC–	TxRx B–	TxRx B– DC+
Pin 7	DC–	не используется	TxRx D+ DC–	TxRx D+
Pin 8	DC–	не используется	TxRx D– DC–	TxRx D–

Для стандарта 802.3at

Применяется только тип B.

Для Passive PoE:

В большинстве случаев подача электропитания осуществляется по проводникам 4, 5, 7, 8 (как в типе B стандарта 802.3af).

Pin	Input to PoE injector	Output from PoE injector	Wire Color	Wire Diagram
1	Tx(+)	Tx(+)	White/Green
2	Tx(-)	Tx(-)	Green
3	Rx(+)	Rx(+)	White/Orange
4	N.C.	+V	Blue
5	N.C.	+V	White/Blue
6	Rx(-)	Rx(-)	Orange
7	GND	GND	White/Brown
8	GND	GND	Brown

Существует также распиновка по третьему типу, когда для подачи питания задействуются все жилы стандартного четырехпарного кабеля, но она встречается реже, обычно в фирменных реализациях PoE, например, UPOE от Cisco.

Если с обеих сторон сети вы устанавливаете оборудование с поддержкой стандартов 802.3af/802.3at, то тип распиновки, фактически не имеет значения, так как устройство-потребитель PoE по стандарту может работать с любой из них. Однако если речь идет о совмещении оборудования разных стандартов, это может быть важным.

Кабель для PoE

От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:

четырехпарную, не ниже cat.5e,
медную, а не омедненную (не биметалл),
с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
хорошего производителя.

Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:

Длина PoE

Согласно стандартов 802.3af и 802.3at длина кабеля для PoE заявляется равной 100 метрам. Однако на практике максимальная длина витой пары PoE зависит от многих факторов, в том числе заранее неизвестных:

сечения проводников,
металла проводников,
количества изгибов на линии,
наводок, неравномерных характеристик витой пары, перегибов кабеля и пр.

Со скидкой на перегибы и прочее максимальная длина кабеля PoE желательна не более 75 метров. Однако с действительно качественным кабелем, того же Одескабель, к примеру, можно сделать и больший пролет.

Если же мы говорим о Passive PoE, то здесь длина может быть меньше, вплоть до 30-60 метров. Расчет линии надо проводить с учетом:

какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
какое напряжение выдает источник,
каково сопротивление витой пары и, соответственно, каковы будут потери напряжения на линии.

Бюджет мощности PoE

При расчете бюджета PoE нужно:

Посчитать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.
Соответственно мощности потребителей подобрать PoE-источник, обратив внимание на мощность отдельных портов (какое устройство к какому порту вы будете подключать?) и суммарную мощность источника (не превышает ли ее общая мощность потребителей?) При этом желательно, чтобы при расчете мощность PoE-источника (коммутатора, роутера) не использовалась более чем на 75% (закладываем резерв). Если линия планирует использоваться не один год, нужно понимать. что со временем выдаваемая источником PoE мощность будет снижаться, потери могут составлять до 10% в год.
Просчитать потери мощности от источника до потребителя. Главный фактор, от которого они зависят - это сопротивление проводников. Помимо значений по умолчанию, необходимо взять в расчет также и то, что сопротивление проводника повышается при нагреве, а значит, если кабель проложен в помещении с повышенной температурой, или находится под воздействием солнечных лучей, устройство на конце линии будет получать гораздо меньшую мощность, чем в теории.