Как работают коммутаторы PoE?

PoE, также известная как Power over Ethernet или Active Ethernet, представляет собой технологию, которая одновременно передает данные и питание по сетям Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T с надежным источником питания на расстоянии до 100 метров. Это позволяет обеспечить удаленное централизованное питание таких устройств, как IP-камеры, точки беспроводного доступа (AP) и терминалы сбора данных в промышленных средах. Для этих устройств, требующих питания, нет необходимости прокладывать собственные кабели питания; питание подается просто путем подключения кабеля Ethernet.

Компоненты системы PoE

Согласно стандарту IEEE 802.3af, полная система PoE включает в себя два типа устройств: оборудование источника питания (PSE) и устройство с питанием (PD).

PSE в основном используются для подачи питания на другие устройства. Их можно разделить на два типа: Midspan (функциональность PoE является внешней по отношению к коммутатору) и Endpoint (функциональность PoE интегрирована в коммутатор). Примеры включают коммутаторы Ethernet, маршрутизаторы и другие сетевые коммутационные устройства. Устройство с питанием (PD) — это устройство, питание которого может осуществляться через сетевой кабель, например IP-камера или точка беспроводного доступа (AP).

Принцип работы коммутатора PoE

В дополнение к возможностям передачи данных стандартного коммутатора, коммутатор PoE также может подавать питание постоянного тока на конечные устройства через тот же кабель Ethernet.

Технология PoE в основном опирается на два ключевых компонента:

Оборудование источника питания (PSE): в данном случае это коммутатор PoE.

Устройство с питанием (PD): это устройство, которому требуется питание через сетевой кабель, например IP-телефон, точка беспроводного доступа (AP) или IP-камера.

Принцип его работы можно разделить на следующие три основных этапа:

1. Обнаружение

Прежде чем начнется подача питания, коммутатор PoE (PSE) должен сначала определить, является ли устройство, подключенное к порту, устройством с питанием PoE (PD). Этот процесс имеет решающее значение, поскольку он защищает устройства, не поддерживающие PoE, или обычные порты коммутатора от повреждений, вызванных высоким напряжением.

Обнаружение: коммутатор подает небольшое напряжение обнаружения (обычно от 2,8 до 10 В) к порту подключенного сетевого кабеля.

Решение: если он обнаруживает характеристическое сопротивление (обычно 25 кОм) устройства PD, совместимого с PoE, коммутатор знает, что это устройство, на которое можно подать питание. Если это сопротивление не обнаружено, коммутатор будет выполнять только нормальную передачу данных и не будет подавать питание.

2. Классификация

После подтверждения того, что это устройство PD, PSE необходимо определить уровень мощности, необходимый устройству PD. Это гарантирует, что коммутатор обеспечивает только ту мощность, которая необходима устройству, тем самым оптимизируя использование энергии и управляя общим бюджетом мощности.

Действия: Переключатель подает немного более высокое напряжение и измеряет ток, потребляемый устройством PD, исходя из этого напряжения.

Определение: На основании текущего значения устройство частичного разряда «классифицируется» по различным классам мощности (например, от класса 1 до класса 8). Например, IP-камере класса 4 может потребоваться мощность до 25,5 Вт.

Версия: Различные стандарты PoE (например, PoE, PoE+, UPoE) соответствуют разным максимальным номинальным мощностям.

3. Питание и мониторинг. После обнаружения и классификации PSE начинает подавать на устройство PD полное напряжение (44–57 В постоянного тока для стандартного PoE) и соответствующую мощность.

Питание: мощность постоянного тока передается на устройство PD через две или все четыре пары проводов кабеля Ethernet.

Запасная пара: питание подается с использованием пары проводов, не используемой для передачи данных (применимо к 10/100BASE-T).

Пара данных: питание подается с использованием пары проводов, используемой для передачи данных (также называемой фантомным питанием, применимой для всех скоростей).

Данные: При этом пакеты данных продолжают передаваться по кабелю Ethernet с нормальной скоростью; эти два процесса не мешают друг другу.

Мониторинг: коммутатор постоянно контролирует состояние источника питания. Если устройство PD отключается или испытывает перегрузку по току, короткое замыкание или другую ненормальную ситуацию, переключатель немедленно отключит питание, чтобы защитить устройство и сеть.

Ключевые преимущества PoE:

• Упрощенная кабельная разводка: для терминальных устройств не требуются отдельные кабели питания; один сетевой кабель может передавать как данные, так и питание.

• Гибкое развертывание. Устройства можно устанавливать на стенах, потолках или в других местах без розеток.

• Централизованное управление: источник питания централизован на коммутаторе, что упрощает управление питанием и устранение неполадок.