Технология PoE в вопросах и ответах

Разберем подробно технологию PoE или питания через Power over Ethernet. Опишем о минусах и плюсах данной технологии, разницы стандартов. Также важно описать различные защиты технологии от перенапряжения и прочее.

Главное отличие — в мощности. Есть три стандарта:

1. IEEE 802.3af — каждому подсоединенному девайсу дается 15,4 Вт.
2. IEEE 802.3at — это PoE+. Данные источники могут давать по 30 Вт каждому устройству. Пригодится для более мощного оборудования.
3. IEEE 802.3bt — это PoE++. На одно устройство выдается 51 Вт.

Для «af» и «at» подходит Ethernet-кабель с четырьмя проводниками. Для третьего поколения нужно восемь. Подойдет кабель от категории 5 и выше. Также следует отметить обратную совместимость девайсов: более мощный аппарат может питать технику, которая поддерживает стандарты послабее.

Для наглядности приводим таблицу различий стандартов.

Разделение уровней мощности по классу и типу:

• End-span — устройство, который подает электропитание от начала линии кабеля. Это может быть свитч, который питает сеть стационарных IP-телефонов или видеокамер в одном помещении через PoE. В данных системах не применяются специальные усилители сигнала.
• Mid-span — промежуточное питающие устройство: подключается между переключателем и конечным получающим энергию устройством. Инжектор, включающийся после свитча, питает видеокамеру.

Еще нужно знать:

• Power Source Equipment (сокращенно — PSE) — это оборудование, которое выполняет функцию источника питания.
• Powered Device (сокращенно — PD) — питаемый девайс.

Свитч с портами PoE распознает клиентские устройства автоматически: он активирует питание только в том случае, если подсоединенный девайс может его получать. Коммутатор проверяет наличие поддержки технологии у девайса-клиента. Он подает 2,8-10 Вольт напряжения, чтобы определить сопротивление. Если для PoE питания результат удовлетворительный, свитч переходит к следующему шагу. Коммутатор определяет мощность, которая нужна «клиенту». В зависимости от того, сколько PD потребляет, ему присваивается класс, о котором мы упоминали в таблице: от 0 до 4.

В этой ситуации выручит Passive PoE с использованием сплиттера. Тогда PSE не станет подавать ток на подключенный девайс, чтобы согласовать показатели мощности. Он просто будет подавать питание с помощью сплиттера через незадействованные в обмене данными проводники витого кабеля. PoE-сплиттер служит для разделения сигнала, который поступает по кабелю, на данные и питание (12В-24В). В результате появляется возможность подавать питание на не поддерживающий PoE девайс.

Чтобы обеспечить питанием «клиентов» с PoE, можно воспользоваться специальным прибором — инжектором. Его назначение заключается в подаче дополнительного электрического питания в интернет-кабель. Это устройство представляет собой источник дополнительной энергии, которую оно подает на витой провод. PoE-инжектор оснащен двумя разъемами: RJ45 — на входе, а также интерфейсом, предназначенным для соединения с PSE. На выходе у такого устройства есть только один интерфейс RJ45 с PoE. Инжектор получает обычный сигнал сети и делает «инъекцию» электрического питания в линию, которая применяется для подключения к сети. Это дает возможность подсоединить на выходе девайс с PoE.

Для питания через PoE нужна витая пара, которая принадлежит к категории 5е и выше. Стоит учитывать, что нужны не просто омедненные проводники, а именно медные. Их толщина должна составлять минимум 0,51 мм. Сопротивление же должно быть не больше показателя в 9,38 Ом/100 м. Как показывает практика, следует использовать кабели не длиннее 75 метров, хотя PoE стандарты 802.3af и 802.3at поддерживают и стометровые кабели. В случае же с применением Passive PoE, кабель должен быть не длиннее 60 метров. Впрочем, есть специальные свитчи, которые питают устройства по витой паре на расстоянии в 250 метров. Пропускная способность при этом составляет 10 Мбит/сек.

В любой электроцепи, характеризующейся протяженностью, есть угроза появления краткосрочных импульсов. Это означает, что накапливается заряд, другими словами, увеличивается разность потенциалов. Затем наступает разряд. Таким образом происходит перенапряжение. Оно может стать причиной поломки оборудования.

Его могут вызвать такие ситуации:

• Если вблизи объекта ударит молния. Даже если она попадет в молниеотвод, это вызовет электроимпульс и электромагнитное возмущение, которые создадут наведенную электродвижущую силу в кабеле.
• Если накопилось статическое электричество. Так может произойти вследствие ионизации воздуха или другого внешнего явления.
• Коммутации, а также переключения оборудования тоже вызывают избыточное напряжение. Допустим, вы подключаете патч-корды, включаете мощную нагрузку, используете дополнительные источники питания. Такие действия вызывают в электроцепях переходные процессы и, как следствие, скачки напряжения.

Чтобы предотвратить перечисленные угрозы, как раз и нужны специальные защитные устройства. Существует два вида УЗИП:

1. внешнее — устанавливается отдельно;
2. интегрируемое — встраивается в устройство с PoE.

Когда речь идет о подборе устройства, выступающего в качестве источника питания, обычно имеют в виду девайс типа end-span. Свитч — самый распространенный вариант для этих случаев. Коммутаторы используют:

• при организации видеонаблюдения,
• в IP-телефонии,
• при размещении точек доступа,
• при установке различных датчиков охранных систем,
• при расстановке контроллеров СКУД и т. д.

Чтобы выбрать подходящий вариант, следует принимать во внимание:

1. Обратную совместимость. Как мы уже говорили, устройство нового стандарта можно использовать для питания девайсов более старых стандартов. А вот наоборот — не выйдет.
2. Место размещения PD. Кроме длины кабеля, который у вас есть сейчас, стоит подумать о расширении. По этой причине хорошо бы купить устройство «с запасом характеристик»: вдруг потом нужен будет кабель подлиннее и побыстрее.
3. Управление PD. Кроме выключения/включения питания вручную через коммутатор, есть и другие варианты управления. Например, для видеокамер используется протокол LLDP.
4. Наличие УЗИП и защиты от прочих вредных факторов.

Как правило, при выборе конечного девайса пользователи основываются на потребительских характеристиках. Если это видеокамера, учитывается качество изображения, а если точка доступа — стандарт вай-фай и т. п.

Если же устройство нужно запитывать с помощью PoE, нужно учесть ряд дополнительных моментов:

• экономичность расхода электроэнергии,
• возможности управления,
• соотношение качества и цены.

Несмотря на обратную совместимость, целиком полагаться на эту возможность не стоит. Лучше, когда источники и потребители питания поддерживают единый, в идеале новейший, стандарт. Они должны быть полностью совместимыми и приобретаться с расчетом на то, что будут применяться новые технологии, к примеру, Wi-Fi 6. Дело в том, что модернизировать участок инфраструктуры часто выходит дороже, чем дополнительные расходы на этапе внедрения.

Каким должен быть идеальный уличный PoE свич?

Семь признаков идеального уличного коммутатор switch PoE

• 1Класс защиты IP66 и температурный режим работы от -60 до +75 °С.

• 2Встроенная грозозащита по питанию и по всем PoE портам.

• Поддержка всех PoE стандартов, необходимый бюджет PoE, соответствующий количеству портов и максимальной мощности питающего устройства.

• Встроенный оптический кросс, SFP слоты в необходимом количестве для построения любых топологий сети, управляемость, поддержка протоколов для построения отказоустойчивых сетей.

• Резервирование по питанию, встроенный ИБП.

• Дополнительные функции — перезагрузка камер, тестирование, мониторинг.

• Серийное производство.

Остается только объединить все перечисленные свойства в готовое решение, именуемое "идеальный уличный PoE свич".