Материал из PL Engineering
Power over Ethernet, или PoE — технология, позволяющая передавать удалённому устройству вместе с данными электрическую энергию через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, Web-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.
Power over Ethernet стандартизирована по стандарту IEEE 802.3af. Существует несколько вариантов этой технологии, предшествующих данному стандарту, но они мало распространены.
Согласно стандарту IEEE 802.3af обеспечивается постоянное напряжение 48 вольт через две пары проводников в четырехпарном кабеле, с максимальным током 350 мА для обеспечения максимальной мощности 16,8 ватт.
Технология использует фантомное питание для передачи электропитания. Данные в стандартах Ethernet передаются как разность потенциалов между проводниками в одной паре (например, между проводами 1 и 2 или 3 и 6). Подача питающего напряжения осуществляется как разность потенциалов между парами проводников (например, между парами 1-2 и 3-6)
Стандарт не определяет, по каким парам должно подаваться питание, а также его полярность, поэтому устройства, рассчитанные на получение питание PoE, должны быть рассчитаны на использование пар 12-36 или 45-78 для получения, а правильную полярность получать с помощью диодного моста.
В июне 2003 г. Институт IEEE выпустил стандарт IEEE 802.3af — питание поверх Ethernet (Power over Ethernet, PoE). Текущая спецификация технологии PoE описывает работу Ethernet-оборудования, состоящего из двух частей: инжектора, служащего для ввода электропитания в линию, где осуществляется передача данных по технологии Ethernet и сплиттера (разделителя), который отделяет цифровые данные от электропитания и подает их на два разных выхода. В стандарте IEEE 802.3af инжектор и/или оборудование Ethernet, имеющее в своём составе функцию ввода электропитания в кабель, назвали Power Source Equipment (PSE), а сплиттер и/или устройство, питаемое через Ethernet линию, назвали Powered Device, (PD). Стандарт предусматривает подачу по витой паре постоянного напряжения 48 Вольт и максимальную потребляемую мощность 15.4 Ватт. Эта технология работает с существующей кабельной системой, включая кабели категории 5 без необходимости внесения каких-либо модификаций в существующую СКС (структурированная кабельная сеть).
Содержание |
Оборудование PoE и принцип работы
Технология PoE не оказывает влияния на качество передачи данных. Для ее реализации используются свойства физического уровня Ethernet:
Использование высокочастотных трансформаторов на обоих концах линии с центральным отводом от обмоток. Постоянное напряжение питания подается на центральные отводы вторичных обмоток этих трансформаторов, и так же с центральных отводов снимается на приемной стороне. Использование центральных отводов сигнальных трансформаторов позволяет без взаимного влияния, передавать по одной паре проводов и высокочастотные данные и постоянное напряжение питания.
Использование свободных пар для подключения питания. Современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100Base-TX, состоят из четырех пар, две из которых не задействованы.
Соответственно есть два варианта подачи питания устройством PSE:
A — на витые пары по которым идут данные
B — на неиспользуемые пары в кабеле
PSE устройства (инжекторы) отличаются, в зависимости от вариантов А или В, при этом сплиттеры, то есть PD устройства, являются универсальными. Устройство PD обязано уметь принимать питания в любом варианте, в том числе и при изменении полярности (например, когда используется перекрестный кабель типа компьютер — компьютер). Важным является то обстоятельство, что устройство PSE подает питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство является устройством типа PD. Таким образом, оборудование, не поддерживающее стандарт PoE и случайно подключенное к устройству PSE, не будет выведено из строя. Процедура подачи и отключения питания на кабель состоит из нескольких этапов.
Этап определения подключения
Этап «определения подключения» служит для того чтобы определить, является ли устройство, подключенное на противоположном конце кабеля устройством типа PD. На этом этапе устройство PSE подает на кабель напряжение от 2.8 до 10 B и определяет параметры входного сопротивления подключаемого устройства. Для устройства PD — это сопротивление от 19 до 26.5 ком с параллельно подключенным конденсатором емкостью от 0 до 150 nF. Только после проверки соответствия параметров входного сопротивления для устройства PD, устройство PSE переходит к следующему этапу — этапу классификации, в противном случае PSE повторно, через время не менее 2ms, переходит к этапу «определения подключения».
Этап классификации
После этапа определения подключения, устройство PSE может дополнительно выполнять этап классификации. Этап классификации служит для определения диапазона мощности, которую может потреблять устройство PD, чтобы затем контролировать эту мощность. Каждому устройству PD в зависимости от заявленной потребляемой мощности будет присвоен класс от 0 до 4. Максимальный диапазон мощностей имеет класс 0. Класс 4 зарезервирован стандартом для дальнейшего развития. Устройство PSE может снять напряжение с кабеля, если устройство PD стало потреблять мощность большую, чем ту, которую объявило во время этапа классификации. Классификация выполняется путём введения в кабель устройством PSE напряжения от 14.5 В до 20.5 В и измерения тока в линии.
Этап подачи полного напряжения
После прохождения этапов определения и классификации устройство PSE подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее, чем 400 ms. После подачи полного напряжения на устройство PD, устройство PSE осуществляет контроль за его работой двумя способами. 1) Если устройство PD в течение 400 ms будет потреблять ток меньше 5 ma, то устройство PSE снимает питание с кабеля. 2) Устройство PSE подает в кабель напряжение частотой 500 Гц амплитудой 1.9 — 5.0 В и вычисляет входное сопротивление. Если это сопротивление будет больше, чем 1980 кОм в течение 400 ms, то устройство PSE снимает питание с кабеля.
Кроме того, PSE устройство непрерывно следит за током перегрузки. Если устройство PD будет потреблять ток в течение 75 ms более 400 mA , то устройство PSE снимет питание с кабеля.
Этап отключения
Когда устройство PSE определит, что устройство PD отключено от кабеля или произошла перегрузка потребляемого тока устройством PD, происходит снятие напряжение с кабеля за время не меньше, чем 500 ms.
Преимущества технологии PoE
Технология подачи электропитания через Ethernet — это привлекательный альтернативный способ электропитания сетевых устройств. Причем, ее применение возможно, как при организации новых сетей, так и при модернизации существующих. Чаще всего при модернизации сети требуется установка активного оборудования именно там, где нет поблизости источника питания и электрических розеток. Благодаря стандарту IEEE 802.3af появляется возможность установки оборудования в наиболее подходящих для этого местах, не взирая на отсутствие электропроводки. Например, Wi-Fi точку доступа можно ставить в месте наилучшего приема сигнала, даже если там нет электрических розеток или установить IP камеру в любом удобном для обзора месте. PoE позволяет не только существенно сэкономить на стоимости силовых кабелей и прочих компонентах, но и сократить время инсталляции оборудования Ethernet.
Passive PoE
Альтернативное решения, называемое "Passive PoE", в виде промежуточного комплекта адаптеров "Инжектор + Сплиттер", которые могут поддерживать только электрические характеристики соответствия стандарту 802.3af, но не протокольные. Passive PoE не совместим со стандартом IEEE 802.3af, тем не менее его используют многие компании и об этом стоит помнить, когда подключаешь устройства посредством PoE - маркировка такого оборудования также содержит в себе название PoE. Примером такого оборудования могут служить: Planet POE-100, Adapter Kit - DWL-P200 by D-Link.
Схема инжектора Passive PoE
Input Pins Output Pins
RJ-45 Plug RJ-45 Jack
1 Tx(+) Tx(+) 1
2 Tx (-) Tx (-) 2
3 Rx (+) Rx (+) 3
4 V+ N.C. 4
5 V+ N.C. 5
6 Rx (-) Rx (-) 6
7 GND N.C. 7
8 GND N.C. 8