Оборудование PoE (802.3af)

PoE – Power over Ethernet – технология, которая позволяет осуществлять передачу питания к устройствам посредством кабеля Ethernet. При этом данные и питание разделяются при помощи специальных схемотехнических решений и не влияют друг на друга, также передача или отсутствие питания по технологии PoE в том же кабеле Ethernet никак не влияет на скорость передачи данных. В общем случае технология PoE состоит из двух устройств: устройство, которое подает питание в кабель Ethernet – PSE (power sourcing equipment) и питаемое устройство, которое получает питание PD (powered device).

В качестве PSE устройства обычно используется PoE инжектор или PoE коммутатор, а в качестве PD устройства может быть IP камера, Wi-Fi точка доступа и любое другое устройство, подключенное к сети при помощи кабеля витая пара и поддерживающее данную технологию.

Без применения специального дополнительного оборудования и технологий, можно передавать данные и питание от PSE к устройству PD, в рамках сегмента сети длиной в 100 м.

PoE PSE устройства отличаются от обычного блока питания, т.к. являются интеллектуальными. Это объясняет их большую стоимость чем стоимость обычного источника питания. PSE за доли секунды производят анализ подключенного на кабель витая пара оборудования и определяют является ли данное оборудование питаемым устройством или нет. Т.е. если вы по какой-то причине подключили устройство, которое не требует питания, а питается, например, от собственного отдельного источника, то PSE устройство не подаст питание в кабель и не запитает его. Также PSE устройство определяет мощность, которая потребуется для питания PD устройства. Это сделано для того, чтобы не расходовать лишнюю электроэнергию, а выдавать в линию только столько, сколько потребуется.

В общем случае в технологии PoE анализ производится следующим образом:

1. В начале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым (PD). Для этого на него подается напряжение от 2,7 до 10 B, определяется входное сопротивление и емкость подключаемого устройства. Сопротивление должно быть в пределах 23,75-26,25 кОм. Емкость должна быть в пределах 0,05 – 0,12 мкФ. Если эти параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу. Как это происходит видно из графиков ниже:

   

   

2. Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного девайса, для последующего управления этой мощностью. Также на данном этапе определяется по скольким парам будет питаться PD устройство (2 или 4 пары в кабеле витая пара). Для определения потребляемой мощности PSE подает в линию напряжение от 15,5 до 20,5 В и определяет класс PD устройства. В зависимости от мощности, устройствам присваивается класс: от 0 до 8. Требуемая мощность определяется исходя из потребляемого PD устройством тока на этапе классификации. На рисунке ниже показаны диаграммы общего пускового тока для разных классов PD устройств.

   

3. После того, как устройство классифицировано, на него подается напряжение (44-57 В) 48В с фронтом нарастания не более 400 мс, и питающее устройство сразу приступает к контролю его работы:

• Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течение 400 мс, то подача питания прекращается;
• Если сопротивление подключенного устройства будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, подача питания прекращается;
• Если потребление тока превысит 400 мА в течение 75 мс, подача питания прекращается.

1. Если все параметры соответствуют требуемым, то устанавливается рабочий режим – PSE подает питание с необходимой мощностью на PD в необходимом и достаточном для PD устройства объеме. В общем случае весь процесс определения и классификации PD устройства можно показать на временной диаграмме ниже:

   

Мощности и классы в технологии PoE:

Ниже в таблице показаны пиковые мощности для PD и PSE разных классов.

Как говорилось выше, питание от PSE к PD может передаваться по 2 или 4 парам, поэтому на этапе классификации, кроме определения мощности определяется по скольким парам будет питаться PD устройство и по каким именно.

Существуют два варианта питания – вариант A (EndSpan) и вариант B (MidSpan). Ниже показана цоколевка разъема 8P8C на устройстве PD в зависимости от типа.

Как видно из данного рисунка, есть различие в полярностях и в парах, по каким идет питание. В варианте А питание идет по тем же парам, где передаются данные, в варианте B питание идет по свободным парам. Это справедливо для сетей 10/100 BASE-T. В сетях 1000 BASE-T для передачи данных могут использоваться как две, так и все 4 пары. Тогда питание будет передаваться вместе с данными по всем четырем парам, не мешая им, благодаря схемотехническим решениям PD и PSE устройств. Ниже показаны по каким парам и как передаются данные и питание при скоростях 10/100 и 1000 Мб/с., схемотехника PD устройств и таблица типов PSE с вариантами работы по 2 и 4 парам витой пары в зависимости от типа и класса PD.

Цоколевка разъема 8P8С

PD с общей нагрузкой – используется один общий контроллер и одна нагрузка.

PD с разделенной нагрузкой – использует два раздельных контроллера для варианта А и В, не зависящих друг от друга. В каждом из каналов, может быть, как разное напряжение, так и разный ток. Это две независимых друг от друга цепи питания.

Количество используемых пар в кабеле в зависимости от типа и класса PSE/PD устройств. Как видно, для классов устройств типа 5-8 задействованы всегда все 4 пары в кабеле витая пара.

Результирующая таблица событий для определения класса PSE устройством на этапе классификации в зависимости от мощности (класса), которую может выдать PSE устройство и которую запрашивает для себя PD устройство:

Как видно из всего вышесказанного, PoE устройства – это не просто источник питания и потребитель, это интеллектуальные устройства, которые контролируют работу друг друга для предотвращения различных ошибок подключения оборудования, не поддерживающего PoE, а также подстраивающие мощность, только под необходимый уровень, который требуется в целях экономии энергии.

Рассматриваемое в данном разделе каталога PoE оборудование поддерживает классы PD устройств от 0 до 3, с максимальной выходной и потребляемой мощностью, в соответствии с таблицей выше.