- „PoE“ integruoja duomenis ir maitinimą į vieną Ethernet kabelį, naudodamas IEEE 802.3af/at/bt standartus.
- Planuokite pagal klasę ir PSE energijos biudžetą, kad išvengtumėte elektros energijos tiekimo sutrikimų.
- Standartinis veikimo nuotolis – 100 m; ilgintuvai ir išplėstiniai režimai leidžia pasiekti didesnį atstumą.
- „PoE++“ atveria galimybes naudoti didelės galios programas, tokias kaip apšvietimas, PTZ ir didelio našumo „Wi-Fi“.
Jei kada nors svarstėte, kaip maitinti IP kameras, „Wi-Fi“ prieigos taškus ar VoIP telefonus neturint netoliese esančio maitinimo lizdo, atsakymas yra „Power over Ethernet“ (PoE) . Ši technologija leidžia duomenims ir energijai keliauti tuo pačiu tinklo kabeliu, supaprastinant diegimą ir sumažinant išlaidas nepakenkiant saugumui ar sąveikumui.
Be antraštės, „PoE“ yra IEEE standartų rinkinys , apibrėžiantis įtampas, sroves, galios klases, naudojamus kontaktus ir maitinimo šaltinio įrangos (PSE) bei maitinamo įrenginio (PD) derinimo procesą. Supratimas, kaip jis veikia viduje, padeda tinkamai parinkti tinklo dydį, išvengti įtampos kritimo problemų ir pasirinkti tinkamą jungiklį arba injektorių.
Kas yra PoE ir kaip jis veikia?
„PoE“ integruoja maitinimą į standartinę Ethernet infrastruktūrą . Maitinimo injektorius (PSE, paprastai „PoE“ jungiklis arba injektorius) aptinka, ar tikslinis įrenginys (PD) palaiko „PoE“; jei ne, jis netiekia maitinimo. Šis automatinis aptikimas yra labai svarbus norint saugiai sujungti „PoE“ palaikančius ir nepalaikančius įrenginius tame pačiame vietiniame tinkle (LAN).
Standartizuotoje versijoje „PoE“ naudoja keturių etapų procedūrą: aptikimą , klasifikavimą , paleidimą ir veikimą . Aptikimo metu PSE patikrina, ar PD yra būdinga varža nuo 15 iki 33 kΩ; klasifikavimo metu PD nurodo savo galios klasę; po to PSE paduoda įtampą, kad įjungtų maitinimą ir pereina į stabilų veikimą. Visa tai vyksta skaidriai ir nepaveikiant duomenų srauto.
Naudojant „Fast Ethernet“, energija gali būti perduodama duomenų poromis (1/2 ir 3/6) arba „laisvomis“ poromis (4/5 ir 7/8). Gigabito ir didesniuose tinkluose naudojamos visos keturios poros, o energijos tiekimas atliekamas naudojant fantominės maitinimo technologijas, palaikant iki 10 Gbps pralaidumą naudojant tinkamus kabelius (6 kategorijos arba aukštesnė).
Viena praktiška detalė: „PoE“ panaikina poreikį montuoti maitinimo lizdus pakabinamose lubose ar pastatų fasaduose ir leidžia centralizuotai tiekti atsarginį maitinimą UPS. Jei „PoE“ komutatorių saugo nepertraukiamo maitinimo šaltinis , visi svarbūs PD (kameros, prieigos kontrolė, „Wi-Fi“) veikia visą parą net ir nutrūkus elektros tiekimui.
Standartai ir galios klasės
IEEE standartai užtikrina gamintojų sąveiką . Šiuo metu egzistuoja trys pagrindinės šeimos: 802.3af (PoE), 802.3at (PoE+) ir 802.3bt (PoE++). Kiekviena iš jų apibrėžia maksimalią galią vienam prievadui, įtampos diapazonus, srovę ir klasės suderinamumą.
IEEE 802.3af (PoE) : PSE tiekia iki 15,4 W, o PD garantuoja mažiausiai 12,95 W. Idealiai tinka VoIP telefonams, jutikliams, pagrindiniams prieigos taškams ir fiksuotoms kameroms. Rekomenduojamas ryšio atstumas yra 100 m – Ethernet standarto riba; didesni atstumai lemia didesnį įtampos kritimą ir mažesnę naudojamą galią PD pusėje.
IEEE 802.3at (PoE+) : padidina galią iki 30 W vienam prievadui ir garantuoja 25,5 W PD. Tai idealiai tinka prieigos taškams su keliais radijo imtuvais, PTZ kameromis (priklausomai nuo modelio) ir informaciniais skydais. „PoE+“ PSE išlaiko atgalinį suderinamumą su „PoE PD“.
IEEE 802.3bt (PoE++) : ratifikuotas 2018 m., prideda du lygius. 3 tipas pasiekia 60 W (su ~51 W tinkamu naudoti PD režimu), o 4 tipas – 100 W (su ~71 W tinkamu naudoti). Maitinimui naudojamos visos 4 poros ir leidžia reikliems įrenginiams – PoE LED apšvietimui, skaitmeniniams ekranams, ploniesiems klientams, „Wi-Fi 6/6E/7“ – veikti su pakankama galia.
Be IEEE standartų, kai kurie gamintojai siūlo patentuotus variantus, tokius kaip „UPoE“ („Cisco“), kurio galia anksčiau buvo 60 W, o pastarosiose kartose ji buvo išplėsta iki 90 W. Nors 802.3bt dabar standartizavo rinką, patartina patikrinti suderinamumą, jei derinate įvairių tiekėjų sprendimus.
Galios klasės
Siekiant išvengti per didelio paskirstymo, maitinimo paskirstymo įrenginiai (PD) yra klasifikuojami, o PSE rezervuoja biudžetą pagal tą klasę. 802.3af standarte yra 0–3 klasės (4 klasė skirta af), o 802.3at/bt standarte diapazonas išplėstas, kad apimtų aukštesnes klases . Būkite atsargūs su 0 klase: jei gamintojas nenurodo, PSE paprastai pagal numatytuosius nustatymus priskiria maitinimą taip, tarsi tai būtų 3 klasė, o tai gali švaistyti biudžetą, jei konfigūracija nėra tiksliai suderinta.
| Clase | Tipiškas naudojimas | Apytikslė galia PD |
|---|---|---|
| 0 | Pagal numatytuosius nustatymus (gamintojas nenurodo) | iki ~12,95 W |
| 1 | Labai maža galia | ~ 3,84 W |
| 2 | Mažai energijos | ~ 6,49 W |
| 3 | Vidutinė galia | ~ 12,95 W |
| 4 | Aukštas (PoE+) | ~ 25,5 W |
Maitinimo fazės ir įtampos diapazonai
Derybų proceso metu naudojami skirtingi įtampos diapazonai. Šių diapazonų supratimas yra naudingas diagnostikai ir projektavimui, nes valdiklių mikroschemų rinkiniai (pvz., LM507x ir panašūs) veikia labai specifiniuose languose.
| Etapas | Kas vyksta | Tipinis V diapazonas |
|---|---|---|
| Aptikimas | PSE patikrina 15–33 kΩ varžą PD | ~2,7–10 V |
| Klasifikacija | PD nurodo savo galios klasę | ~12,5–25 V |
| Batai | Įtampa tiekiama paleidimo maitinimui | > ~38–42 V |
| Operacija | Stabilizuotas maitinimas PD | ~36–57 V |
Maitinimo režimai, kontaktai ir topologijos
Greitajame Ethernet tinkle yra du klasikiniai energijos tiekimo būdai: A režimas (maitinimas tiekiamas per duomenų poras 1/2 ir 3/6) ir B režimas (maitinimas tiekiamas per poras 4/5 ir 7/8). Gigabitiniame Ethernet tinkle (1000BASE-T) visos keturios poros naudojamos duomenims, o maitinimas tiekiamas vienu metu be trukdžių, dėka standarte apibrėžtų sujungimo metodų.
Kalbant apie architektūrą, skiriame PSE Endspan (PoE komutatorių, kuris tiekia tiesioginį maitinimą) ir PSE Midspan (PoE injektorių arba šakotuvą, įterptą tarp ne PoE komutatoriaus ir PD). Šis konceptualus atskyrimas padeda planuoti plėtrą: galite išlaikyti pagrindinį komutatorių ir pridėti midspan tik ten, kur reikia; taip pat peržiūrėkite tinklo komponentus , kad geriau apibrėžtumėte topologiją.
Aktyvus PoE ir pasyvus PoE
Aktyvusis „PoE“ (pagal IEEE standartus) atlieka aptikimą ir klasifikavimą prieš įjungiant maitinimą; tai rekomenduojamas pasirinkimas dėl saugumo, efektyvumo ir suderinamumo. Jis reguliuoja kiekvieno prievado galią, apsaugo nuo trumpųjų jungimų ir atjungia, kai neaptinka tinkamo maitinimo šaltinio.
Kita vertus, pasyvusis „PoE“ be jokių derybų tiekia fiksuotą įtampą (dažniausiai 12/24/48/54 V) ir paprastai naudoja 4/5 ir 7/8 kontaktus. Tai pigu ir paprasta, tačiau kyla rizika: prijungus netinkamą įrangą, ją galima sugadinti. Be to, jo efektyvus veikimo nuotolis paprastai būna trumpesnis ir jam netaikomos standarto apsaugos priemonės .
Tikrieji privalumai ir apribojimai
Tarp privalumų: sąnaudų mažinimas (vienas kabelis duomenims ir maitinimui), mažiau inžinerinių darbų, greitas montavimas sudėtingose vietose (ant pakabinamų lubų, stiebų, koridorių), nuotolinio maitinimo įjungimo / išjungimo galimybė ir PD perkrovimas per valdymą (SNMP / žiniatinklis), taip pat paprastas visko integravimas į centrinį UPS.
Pagrindiniai apribojimai yra šie: standartinis 100 m atstumas kiekvienam Ethernet segmentui, riboti PSE energijos suvartojimo biudžetai (ne visada galima maitinti visus prievadus visu galingumu vienu metu) ir „centralizuota rizika“: jei sugenda daugelį kamerų maitinantis PoE jungiklis, nustos veikti visos susijusios kameros. Taip pat yra didelio našumo modelių (PoE++), tačiau jie padidina infrastruktūros kainą.
Svarbu atkreipti dėmesį: naudojant 802.3af, naudojama galia (12,95 W) gali būti nepakankama sudėtingoms PTZ kameroms ar prieigos taškams; tokiu atveju, atsižvelgiant į poreikius , patartina pereiti prie „PoE+“ arba „PoE++“.
Energijos biudžetas ir įrangos pasirinkimas
Pirkdami „PoE“ komutatorių, atkreipkite dėmesį į du dalykus: kiekvieno prievado galią (kokį standartą palaiko kiekvienas prievadas) ir bendrą korpuso energijos biudžetą . Pavyzdžiui, 8 prievadų komutatorius, kurio bendras energijos biudžetas yra 150 W, gali vienu metu maitinti penkis 25,5 W „PoE+“ įrenginius; likusieji turės sunaudoti mažiau energijos arba juose iš viso neturėti įjungto „PoE“.
Valdomi komutatoriai leidžia nustatyti apribojimus kiekvienam prievadui, teikti pirmenybę energijos suvartojimui (kad svarbiausi prievadai nenutrūktų, jei pritrūktų biudžeto) ir stebėti energijos suvartojimą. Kai kurie modernūs modeliai netgi leidžia nepaisyti 0/3 klasės PD energijos apribojimo, kad būtų išvengta energijos švaistymo.
Atstumas: 100 m, išplėstinis režimas ir ilgintuvai
100 m riba nustatoma ne dėl energijos suvartojimo, o dėl fizinio Ethernet sluoksnio. Nepaisant to, įtampos kritimas didėja didėjant atstumui, todėl kabelio skerspjūvio ir kategorijos skaičiavimai turi įtakos naudojamai galiai energijos paskirstymo taške (PD).
Be to, yra du būdai: kai kurių komutatorių išplėstinis režimas (kuris sumažina ryšio greitį iki 10 Mbps ir tam tikrais atvejais pailgina jį iki maždaug 250 m) ir aktyvūs „PoE“ ilgintuvai, kurie regeneruoja signalą ir pakartoja „PoE“. Naudojant grandinėje sujungtus ilgintuvus, praktiškai galima pasiekti maždaug 400 m atstumą, o yra specialių sprendimų, kurie gali pasiekti iki maždaug 1.200 m , visada su tam tikru greičio kompromisu.
Elektrosauga, elektromagnetiniai trukdžiai ir patikimumas
Aktyvus „PoE“ aptinka, klasifikuoja ir išjungia bet kokius sutrikimus, sumažindamas perkrovos riziką ir apsaugodamas nuo trumpųjų jungimų. Kalbant apie elektromagnetinius trukdžius, naudojant susuktą porą ir jungtis, skirtas sambūviui, sumažinamas trukdžių kiekis; rinkitės aukštos kokybės „Cat5e/6“ kabelius ir, jei taikoma, laikykitės lenkimo spindulių bei ekranavimo reikalavimų.
Atakos paviršius nėra nereikšmingas: prastai atnaujintas PD gali tapti vartais į tinklą. Štai kodėl taip sveikintina, kad PoE supaprastina elektros diegimą ir tuo pačiu metu leidžia taikyti segmentavimą (VLAN), QoS ir saugumą valdomo komutatoriaus lygmeniu, siekiant sumažinti riziką.
PoE jungikliai: tipai ir scenarijai
Nevaldomas : prijunk ir naudokis. Jie ekonomiški ir puikiai tinka namams, mažiems biurams ar paprastoms instaliacijoms be prioritetų reikalavimų ar išsamių metrikų.
Valdoma : visiškas matomumas ir kontrolė. Jie leidžia naudoti VLAN, QoS, prievadų veidrodinį atspindėjimą, prievadų apribojimus, SNMP / Telnet / CLI ir yra puikus pasirinkimas įmonėms, pramonei, profesionaliai vaizdo stebėjimo sistemai ir valdomam „Wi-Fi“.
Taip pat galite rinktis pagal tankį: yra modelių su 4, 8, 16, 24 ir 48 prievadais, su SFP/SFP+ iškylančiomis jungtimis arba be jų. Didinkite pagal PD skaičių ir palikite erdvės augimui; jei numatote PTZ kameras, ekranus ar aukščiausios klasės „Wi-Fi“ prieigos taškus, rinkitės komutatorius su 802.3bt arba hibridiniu (PoE+ ir PoE++ prievadais).
Purkštukai, stebulės ir skirstytuvai
„ PoE “ injektorius konvertuoja ne „PoE“ komutatorių į „PoE“ suderinamą komutatorių, skirtą 1–2 įrenginiams. Jis yra nebrangus ir greitai diegiamas. „PoE“ šakotuvas sugrupuoja kelis injektorius į vieną korpusą: jis neperjungia srauto tarp prievadų, jo vaidmuo yra lygiagrečiai tiekti energiją kelioms linijoms.
Jei tikslinis įrenginys nepalaiko „PoE“, „PoE“ skirstytuvas atskiria duomenis ir maitinimą, tiekdamas, pavyzdžiui, Ethernet + 12 V nuolatinę srovę į įrenginio įvestį. Tai paprastas būdas atnaujinti senesnes kameras ar prieigos taškus nepridedant vietinių maitinimo šaltinių.
Panašios programos
IP vaizdo stebėjimas : fiksuotos ir PTZ kameros su galimybe maitinti lauko šildytuvus arba IR jutiklius (patikrinkite maitinimo reikalavimus). Integracija su vaizdo stebėjimo VLAN ir prioritetų nustatymas, siekiant užtikrinti sklandų vaizdo transliavimą.
„Wi-Fi“ : prieigos taškai lubose arba koridoriuose, maitinami be elektros darbų. Tankioje / didelio pajėgumo aplinkoje („Wi-Fi 6/6E/7“) patartina planuoti „PoE+“ arba „PoE++“, atsižvelgiant į didžiausią suvartojimą.
VoIP telefonija : Ethernet ryšiu maitinami telefonai supaprastina vidinius perkėlimus, pašalina adapterius ir leidžia suplanuoti išjungimus, siekiant taupyti energiją.
„PoE“ apšvietimas : programinės įrangos valdomi LED šviestuvai, jutikliai ir valdikliai. Ryškumo ir spalvų reguliavimas, užimtumo analizė ir individualūs scenarijai, kurie gali pagerinti komfortą ir produktyvumą.
Daiktų internetas ir valdymas : pramoniniai jutikliai, prieigos kontrolė, skaitmeninė reklama, mokėjimo kioskai, plonieji klientai ir net mažos telekomunikacijų ląstelės.
Gera įgyvendinimo praktika
Naudokite aukštos kokybės „Cat5e“ arba aukštesnės klasės kabelius , jei įmanoma, su kabelio sertifikatu. Skerspjūvis ir kategorija turi įtakos nuostoliams ir elektromagnetiniams trukdžiams; venkite netinkamo prijungimo prie elektros linijų.
Laikykitės 100 m ribos vienai jungčiai (arba, jei reikia, taikykite išplėstinį režimą / ilgintuvus). Jei iš komutatoriaus naudojate „Long Range PoE“, tikėkitės pralaidumo sumažėjimo iki 10 Mbps toje linijoje.
Apskaičiuokite energijos biudžetą sudėdami visų PD energijos suvartojimą. Pridėkite rezervą didžiausioms apkrovoms ir DC/DC konvertavimo pridėtinėms išlaidoms . PoE++ atveju, komutatoriaus šilumos išsklaidymas taip pat yra svarbus veiksnys.
Kad sumažintumėte riziką, naudokite aktyvųjį IEEE PoE, o ne pasyvųjį. Pasyviuosius injektorius naudokite tik tada, kai to reikalauja konkreti įranga ir esate susipažinę su jos įtampos tolerancija .
Elektros detalės ir nuolatinės srovės/nuolatinės srovės keitikliai
Nominali darbinė įtampa yra apie 48–54 V nuolatinė srovė, tačiau daugeliui PD reikia 12 V, 5 V arba 3,3 V. Todėl PD turi integruotą nuolatinės srovės/nuolatinės srovės keitiklį (dažnai svyravimų tipo) su plačiu įėjimo diapazonu (pvz., 36–57 V), kuris stabilizuoja išėjimą ir apsaugo nuo svyravimų.
Klasifikavimo fazės metu DC/DC keitiklis paprastai lieka išjungtas, kad būtų išvengta trukdžių. Kai PSE pritaiko paleidimo įtampą, PD įjungia galios pakopą, kai įėjimo įtampa viršija valdiklio nustatytą ribą.
Valdymas, stebėjimas ir automatizavimas
Valdomi „PoE“ komutatoriai leidžia stebėti energijos suvartojimą kiekviename prievade, planuoti įjungimo / išjungimo laikotarpius ir nuotoliniu būdu paleisti užstrigusius įrenginius. Naudodami SNMP, sistemos žurnalą arba API, galite automatizuoti priežiūrą ir taupyti energiją ne piko metu.
Kritinėse diegimo vietose (ligoninėse, apsaugos įstaigose, pramonėje) integruokite „PoE“ jungiklį į savo UPS ir stebėjimo platformą. Jei jungiklis sugenda, poveikis yra platus, todėl būtini dubliavimas ( stekavimas, atsarginės jungtys) ir apkrovos prioritetizavimas.
Įrangos suderinamumas ir maišymas
PoE ir ne PoE įrenginius galima naudoti tame pačiame tinkle; ne PoE įrenginiai tiesiog negauna maitinimo ir jiems reikalingas atskiras maitinimo šaltinis. Jei jūsų PoE komutatorius palaiko detalią konfigūraciją , pakoreguokite energijos ribą kiekvienam prievadui, kad nešvaistytumėte energijos su 0 klasės PD.
Naudojant šviesolaidį, nėra energijos laidumo; sprendimas apima medijos keitiklį gale, po kurio seka PoE jungiklis arba injektorius, skirtas maitinti prijungtus PD.
Fiziniai iškyšų ir režimų aspektai
10/100 režimu A režimas naudoja 1/2 (teigiamas poliškumas) ir 3/6 (neigiamas poliškumas), sujungdamas duomenis ir nuolatinę srovę; B režimas naudoja 4/5 nuolatinei srovei (DC+) ir 7/8 nuolatinei srovei (DC−), atskirdamas duomenis ir maitinimą. 1000BASE-T režimu visos keturios poros perduoda duomenis, o maitinimas pagal standartą sujungiamas nepabloginant signalo kokybės.
Galiausiai atminkite, kad pigūs pasyvieji injektoriai paprastai sujungia 4/5 (DC+) ir 7/8 (DC−) kontaktus be derinimo; jie gali „veikti“ su tam tikrais suderinamais PD, tačiau ne visi 802.3at/bt įrenginiai veiks tinkamai pasyviu režimu.
Pramoninės ir užsienio bylos
Atšiauriomis sąlygomis ieškokite pramoninės klasės ( sugadintos ) „PoE“ įrangos, pasižyminčios plačiu temperatūrų diapazonu, apsauga nuo vibracijos, dulkių / vandens (IP klasė) ir atsarginiais maitinimo šaltiniais. Lauko sąlygomis būtini oro sąlygoms atsparūs korpusai, viršįtampių slopintuvai ir UV bei drėgmei atsparus kabelis .
Tipinės taikymo sritys: pastotės, ITS (išmaniosios eismo sistemos), automatizuotos gamyklos, uostai, tuneliai, perimetrai su PTZ kameromis ir jutikliais, kur nuotolinė priežiūra ir patikimumas sumažina prastovas.
PoE ir išmanusis apšvietimas
„PoE“ apšvietimas sujungia LED šviestuvus, judėjimo jutiklius ir valdiklius centrinėje programinės įrangos sąsajoje. „PoE“ jungiklis paskirsto energiją ir duomenis; sistema reguliuoja ryškumą / spalvų temperatūrą, planuoja apšvietimo laiką ir naudoja analizę, kad taupytų energiją , kai patalpų nėra.
Naudojant 802.3bt, galima aprūpinti koridorius, klases, biurus ir mažmeninės prekybos vietas elektra naudojant „PoE“, be to, galima integruoti ŠVOK, prieigos ir saugumo sistemas, kad būtų galima kurti išmaniuosius pastatus, užtikrinančius didesnį komfortą ir efektyvumą.
Greiti DUK, kurie išsklaido dažniausiai kylančias abejones
Ar „PoE“ veikia greitį? Ne pastebimai: duomenų ir maitinimo sambūvis yra įtrauktas į standartą; naudojant „Cat6“ ar aukštesnę schemą, galite pasiekti 10 Gbps, jei likusi infrastruktūra tai palaiko.
Ar galiu prie „PoE“ prievado prijungti įrenginį be „PoE“? Taip: PSE aptinka suderinamumą prieš įjungdamas maitinimą. Jei jis nesuderinamas, jis netieks maitinimo. Būkite ypač atsargūs su senesne arba nestandartine įranga, tačiau įjungus „PoE“, neturėtų kilti jokios rizikos.
Ar galiu maitinti įrenginius be „PoE“? Su „PoE“ skirstytuvu – taip: jis atskiria duomenis ir tiekia įrenginiui 12/9/5 V nuolatinę srovę. Tai naudinga senesnėms kameroms, maršrutizatoriams arba mažiems vienos plokštės kompiuteriams (SBC), pvz., „Raspberry Pi“.
Koks maksimalus atstumas? Pagal standartą, 100 m vienai Ethernet jungčiai. Naudodami „PoE“ ilgintuvus arba išplėstinius režimus, galite pasiekti didesnį atstumą (įprastai 250–400 m, o specifiniai sprendimai netgi siekia apie 1.200 m), tačiau tai gali sumažinti pralaidumą.
„PoE“ subrendo ir tapo švariausiu būdu perduoti duomenis ir energiją į tinklo ir daiktų interneto įrenginius. Kruopščiai suplanavę standartus (af/at/bt), galios klases, biudžetą ir atstumus, turėsite paprastesnį, saugesnį ir efektyvesnį įrengimą, kurį bus galima sklandžiai keisti ir kuris bus paruoštas veikti visą parą.
