Lucero Artemio, senior produktový manažer
Co je napájení přes Ethernet v síti?
Power over Ethernet (PoE) je inovativní technologie, která přenáší elektrickou energii přes kroucený ethernetový kabel do napájených zařízení. Používá se v domácnostech, kancelářích a školách a umožňuje, aby jeden kabel RJ45 poskytoval datové připojení a elektrické napájení těmto dalším zařízením namísto samostatného kabelu pro každé z nich.
PoE je jednou z cenově nejefektivnějších dostupných síťových technologií. Umožňuje profesionálům instalovat vzdálené nebo externí zařízení bez připojení ke střídavému napájení a může dodávat energii na několik míst, aniž by bylo nutné instalovat další elektrické kabely nebo zásuvky na každé místo. PoE (Power over Ethernet) také usnadňuje společnostem rozšiřování jejich sítí a rychlejší odezvu.
Výběr správného řešení Power Over Ethernet
Upgradujte svou síťovou infrastrukturu pomocí našeho výkonného Gigabit PoE Fiber Media Converter. Naše špičková technologie zajišťuje bleskově rychlý přenos dat přes optické vlákno a zároveň poskytuje připojeným zařízením výkon až 30 W, což vám dává klid na duši s vědomím, že vaše síť funguje s maximální účinností. Věřte nám, že si toto zařízení, které mění hru, nebudete chtít nechat ujít!
Náš 24portový Gigabitový Unmanaged PoE Switch, perfektní řešení pro vaše energeticky náročná zařízení, poskytuje spolehlivé a bleskově rychlé připojení bez potíží se správou komplikovaných konfigurací. Tento přepínač byl navržen s ohledem na síťové inženýry a je připraven snadno zvládnout i ty nejnáročnější pracovní zátěže.
Upgradujte svou firemní síť pomocí našeho 24portového řízeného PoE přepínače – dokonalého řešení pro snadné napájení více zařízení. Díky stabilní a spolehlivé ethernetové konektivitě je tento přepínač nezbytností pro síťové inženýry, kteří chtějí vylepšit možnosti svého systému. Věřte nám, že poskytneme bezproblémový a efektivní zdroj energie pro vaše bezdrátové AP, IP kamery, VoIP telefony a vizuální interkomy!
Unmanaged/Managed Industrial PoE Switches společnosti Fiberroad jsou dokonalým řešením pro síťové inženýry, kteří hledají spolehlivé a robustní přepínače. Se širokou škálou dostupných možností jistě najdete to, co dokonale vyhovuje potřebám vaší průmyslové sítě. Důvěřujte kvalitě a odborným znalostem Fiberroad při poskytování bezkonkurenčního výkonu, který udrží vaši síť v provozu s maximální efektivitou.
Třídy napájení přes Ethernet Standard
IEEE 802.3af-2003 standard je běžně známý jako "PoE". Definuje PoE třídy 0-3, přičemž maximální výkon při PD je 12.95W.
IEEE 802.3at-2009 standard je běžně známý jako "PoE+" or "PoE Plus"a jedná se o pozdější aktualizaci standardu IEEE 802.3af-2003 „PoE“. Definuje třídy PoE 0-4, kde třídy 0-3 jsou začleněny ze staršího standardu 802.3af „PoE“ pod „Typ 1“ a „Typ 2“ zahrnuje pouze třídu 4 s maximálním výkonem při PD 25.5 W.
IEEE 802.3bt-2018 je pojmenován "4PPoE". Začlenil třídy 0-4 z dřívějších standardů a přidal „Typ 3“ (Třídy 5-6) a „Typ 4“ (Třídy 7-8), přičemž maximální výkon při PD je 71.3 W.
PoE typ 1
Příjmení: PoE, 2-párové PoE
Standard: IEEE 802.3af
Maximální výkon portu: 15.4W
"PoE" byl původně navržen pro napájení zařízení s nízkou spotřebou, jako jsou IP telefony. V roce 2003 byl standard IEEE 802.3af standardizován pro použití dvou ze čtyř kroucených párů vodičů ve standardních (v té době) ethernetových kabelech Cat3. IEEE 802.3af poskytuje až 12.95W napájeným zařízením při 37V-57V. Existuje určitá ztráta, takže port přepínače PoE je obecně dimenzován na 15.4 W a mezi 44 V-57 V. Příklady zařízení, která může PoE typ 1 podporovat, zahrnují statické sledovací kamery, bezdrátové přístupové body a VoIP telefony.
PoE typ 2
Příjmení: PoE+, 2-párové PoE
Standard: IEEE 802.3at
Maximální výkon portu: 30W
PoE+ nebo standard IEEE 802.3at Ethernet, který Institute of Electrical and Electronics Engineers vydal v roce 2009. Poskytuje výkon až 30 W na úrovni portu přes ethernetový kroucený dvoulinkový kabel a až 25.5 W napájení pro každé zařízení. Připojuje k síti zařízení s vyšším výkonem, jako jsou PTZ kamery, video IP telefony a poplašné systémy. Protože je však zpětně kompatibilní, může podporovat typy zařízení obvykle podporovaných PoE typu 1 a zařízení podporovaných PoE typu 2.
PoE typ 3
Příjmení: PoE++, 4párové PoE, 4P PoE, Ultra PoE
Standard: IEEE 802.3bt
Maximální výkon portu: 60W
Typ 4 PoE, známý také jako 4-párové PoE, 3PPoE, PoE++ nebo Ultra PoE, využívá všechny čtyři páry v kroucené dvoulinkové měděné kabeláži pro napájení PD – na rozdíl od typů 1 a 2, které používají pouze dva páry. Tato vyšší úroveň PoE dodržuje standard IEEE 802.3bt, který vyšel v roce 2011. Poskytuje až 60W napájení pro každý port PoE a až 51W napájení pro každé zařízení. Mezi tyto vyšší úrovně zařízení pro podporu napájení patří bezdrátové přístupové body s více rádiovými zařízeními, PTZ kamery, zařízení pro správu budov a zařízení pro videokonference. Podporuje kabely Cat5 nebo lepší.
PoE typ 4
Příjmení: Higher-PoE PoE, PoE++
Standard: IEEE 802.3bt
Maximální výkon portu: 100W
Typ 4 PoE, běžně známý jako Higher-Power PoE, nabízí nejvyšší výkonové možnosti ze všech existujících typů PoE. Tento typ PoE pomáhá uspokojit rostoucí požadavky na napájení síťových zařízení a internetu věcí. V souladu s nejnovějším standardem IEEE 802.3bt, typ 4 PoE dodává 90W napájení z PSE a až 70W vstupního výkonu na PD do každého zařízení. Má však potenciál dodat maximálně 100W výkonu na port v případě potřeby. Vzhledem k velkému množství energie, které produkuje, může typ 4 PoE podporovat zařízení extrémně náročná na spotřebu, jako jsou notebooky a ploché obrazovky.
Napájení přes Ethernet Typy PSE
Dnes se používají tři hlavní typy PSE (Power Source Equipment); všechny jsou kompatibilní s kabelem Cat5e nebo vyšší kategorie. Typ PSE se volí na základě stávající infrastruktury a počtu připojených PoE zařízení.
- Síťový přepínač a konvertor Fiber Media Converter
Přepínač Power over Ethernet (PoE) je zařízení, které může napájet zařízení přes ethernetový kabel. Lze jej použít k napájení zařízení, jako jsou IP telefony, bezdrátové přístupové body a bezpečnostní kamery. A Přepínač PoE lze také použít k připojení zařízení, která nejsou kompatibilní s PoE, pomocí PoE injektoru.
A PoE Fiber Media Converter kombinuje napájení a data na jednom kabelu, který nabízí konektivitu měděných vláken a vláken a zároveň poskytuje napájení PD. PoE media konvertor nabízí ekonomickou cestu k prodloužení přenosové vzdálenosti stávající sítě.
Obrázky 2 a 3, PoE přepínač a PoE Media Converter
- Jednoportový injektor (Midspan)
Jednoportový PoE injektor (Midspan) je navržen v souladu s ethernetovým kabelem, aby poskytoval napájení jednomu zařízení. Vyhovuje aplikacím, kde nemáte dostatek poe ethernetových zařízení nebo pokud je potřeba data přenést na velkou vzdálenost, než se převedou zpět na měděnou kabeláž a poté připojí napájení.
Nevýhodou použití jednoportového PoE injektoru je požadavek na provoz síťové zásuvky a tendence stát se nákladným, když napájení vyžaduje více než několik zařízení.
Power over Ethernet Negotiation
Vyjednávání o napájení přes Ethernet (PoE) je proces určování, zda a jaké množství energie by mělo být poskytováno zařízení přes ethernetový kabel. To se obvykle provádí pomocí speciálního signalizačního protokolu mezi zdrojem napájení (obvykle přepínač PoE) a zařízením, které má přijímat napájení (známé jako PD nebo Powered Device). Pokud přepínač PoE i PD podporují stejný standard PoE (jako je IEEE 802.3at), mohou se dohodnout, že PD poskytne až maximální množství energie stanovené tímto standardem. Pokud však přepínač PoE a PD nepodporují stejný standard, musí se dohodnout, že PD poskytne nižší množství energie. Cílem vyjednávání PoE je zajistit, aby PD bylo poskytováno pouze tolik energie, kolik je potřeba. To pomáhá vyhnout se potenciálním problémům, jako je přetížení a elektrická nebezpečí. Pomáhá také šetřit energii, protože zařízení, která nepotřebují mnoho energie, mohou být napájena standardy PoE s nižší spotřebou.
Vyjednávání zahrnuje tři fáze: objevení, klasifikaci a provoz.
objev
PSE nechává ethernetový port bez napájení a pravidelně kontroluje, zda nebylo něco zapojeno. Nízké napětí použité během detekce pravděpodobně nepoškodí zařízení, které není navrženo pro napájení přes Ethernet. Když je PD připojen k portu PSE, PSE to detekuje a pokračuje ve fázi klasifikace.
PoE Klasifikace
Klasifikace je proces, kterým PSE určuje, zda připojené zařízení vyžaduje napájení, pokud ano, jakou třídu napájení PoE vyžaduje. Klasifikace může probíhat formou 1 události nebo 2 událostí v závislosti na třídě PoE PD.
Klasifikace 1 události – pro PD 802.3af/ve třídě 0-3
PSE vyšle jeden napěťový impuls do PD, přečte aktuální hodnotu na vodiči, zkontroluje, jaké třídě PoE tato hodnota proudu odpovídá, a podle toho poskytne napájení. Pokud PD vrací hodnoty třídy 1, 2 nebo 3, poskytuje PSE výkon třídy 1, 2 nebo 3, v daném pořadí. Pokud PD vrátí hodnotu třídy 0, je dodáváno napájení třídy 3.
Obrázek 5: Klasifikace 1 událostí
Klasifikace 2 událostí – pro PD 802.3 ve třídě 4
Když je PD identifikováno jako zařízení třídy 4, PSE použije druhou událost k ověření, že PD skutečně potřebuje vyšší úroveň napájení. Tato druhá událost může být jedním ze dvou následujících způsobů:
Hardwarová klasifikace 2 událostí
PSE nejprve provede klasifikaci 1 událostí, jak je popsáno výše. Pokud z PD načte hodnotu proudu třídy 4, dodává pouze napájení třídy 3 a podruhé zopakuje napěťový impuls. Pokud se po této 2. události potvrdí, že PD je třídy 4, PSE poskytne napájení třídy 4 PD.
Softwarová klasifikace LLDP
PSE nejprve provede klasifikaci 1 událostí, jak je popsáno výše. Pokud z PD načte aktuální hodnotu třídy 4, dodá pouze napájení třídy 3 a prostřednictvím protokolu LLDP na vrstvě 2 si vyžádá potvrzení od PD, zda je PD skutečně třídy 4. Pokud se po této 2. události potvrdí, že PD je třídy 4, poskytne PSE napájení třídy 4 do PD.
Podpora klasifikace 2 událostí
Standard IEEE 802.3at definuje, že PD třídy 4 musí podporovat hardwarovou klasifikaci 2 událostí i softwarovou klasifikaci LLDP, zatímco PSE musí podporovat pouze jednu, ale může podporovat obě. Injektory PoE+ obvykle podporují pouze hardwarové řazení 2 událostí. Mnoho přepínačů PoE+ podporuje obě metody.
Výpočet rozpočtu napájení PoE
Výpočet energetického rozpočtu pro síť Power over Ethernet (PoE) může být složitý. Existuje mnoho faktorů, které je třeba zvážit, a pokud si nedáte pozor, můžete snadno skončit utrácením za zdroj energie. Abychom vám pomohli vypočítat váš rozpočet na napájení PoE, sestavili jsme tohoto praktického průvodce. Provedeme vás všemi faktory, které musíte zvážit, a ukážeme vám, jak používat naši bezplatnou kalkulačku rozpočtu PoE na napájení.
Krok 1: Sečtěte poptávku po PoE ve wattech
Měla by se vypočítat celková očekávaná spotřeba energie ze všech vašich PD. Měl by obsahovat maximální výkon a horní limity pro každou klasifikaci PD. Jakákoli blíže nespecifikovaná zařízení by měla být považována za třídu 0.
Například zařízení IEEE802.3af mohou spotřebovat 9 wattů; ale protože se jedná o zařízení třídy 0, můžete předpokládat, že spotřebují 15.4 wattů.
Číslo občas zaokrouhlete nahoru, aby se kabel použitý pro připojení přepínače PD a PoE příliš rychle neopotřeboval.
Například typická IP kamera IEEE802.3at třídy 4 spotřebuje 25.5 wattů. Toto kolo 30+ wattů vám poskytne vyrovnávací paměť, pokud dojde k nevyhnutelné ztrátě mezi přepínačem PoE a vaším zařízením.
Jedním z nejdůležitějších aspektů při výběru rozpočtu napájení PoE je zajistit, aby byly ve vašem návrhu dostupné porty. Pamatujte, že mít alespoň jeden náhradní port na zařízení PD může být užitečné pro účely diagnostiky nebo odstraňování problémů. A někteří klienti mohou dokonce chtít další porty, které jim umožní v budoucnu přidat další zařízení PD. Ale nebojte se – pokud vyberete vhodná zařízení PD a správně je integrujete, účtování náhradních portů není nutné jako součást výpočtu rozpočtu napájení PoE.
Krok 2: Měřítko pro provozní prostředí
Pokud provádíte výpočet energetického rozpočtu, musíte vzít v úvahu podmínky prostředí.
Rychlost, se kterou je napájecí zdroj navržen tak, aby časem ztrácel svou kapacitu, bude záviset na podmínkách, za kterých je používán. Společnost říká, že v příznivých nebo kontrolovaných podmínkách můžete očekávat, že dlouhodobý výkon napájecího zdroje bude činit 70 % jeho hodnocení. V tomto druhu prostředí byste měli vydělit celkový příkon z prvního kroku 0.7.
Každá část napájecího zdroje je navržena tak, aby byla odolná vůči teplu, chladu a vlhkosti. Tyto faktory však mohou změnit výkon a životnost. Pro tento druh nastavení vydělte celkový výkon z kroku jedna 0.6.
Elektrické instalace pracující v extrémních podmínkách často vyžadují zařízení průmyslové kvality. Například řada Fiberroad Industrial PoE je napájecí zdroj DC 48 VDC, který je navržen tak, aby vydržel roky vystavení vysokým hladinám hluku a vibracím v terénu.
Vezměte si například tento drsný scénář:
Vypínač a napájecí zdroj budou instalovány v kovové skříni vystavené přímému slunci na místě v severovýchodních Spojených státech. V zimě může být teplota uvnitř krytu až –10°F/–24°C. A v létě to může být až 140 °F/60 °C. Vzhledem k této inflexi s teplotou očekáváme, že napájecí zdroj bude pracovat na 60 % kapacity.
Abyste mohli vypočítat, jaký zdroj napájení potřebujete, musíte vědět, kolik energie váš počítač celkově odebere. Pokud je současná rovnice X a očekávaný dlouhodobý pokles výkonu je 50 %, pak jednoduše vynásobte X 0.5.
Krok 3: Vyberte Zdroj napájení
Při zvažování potřeb vašeho PoE napájecího zdroje je důležité vzít v úvahu množství potřebné energie a prostředí. Dodali jsme jmenovité hodnoty od 30 wattů do 720 wattů.
Napájení přes Ethernet kabeláž
V moderních sítích dodávají zařízení výkonové elektroniky napájení PD přes stejnou kabeláž, která se používá pro data. Cat5e Kabel nebo kabel vyšší kategorie je vhodný pro zařízení kompatibilní s IEEE 802.3af a IEEE 802.3at.
Jakýkoli ethernetový kabel vedený od síťového přepínače PoE k PD by neměl být delší než 328 stop, i když je na lince umístěno zařízení se středním rozsahem. Injektor midspan PoE by měl být považován za připojení propojovacího panelu. Pokud je překročena 328 stop, může to negativně ovlivnit poskytování energie a datovou komunikaci.
Přesto je AI Extend stále oblíbenější mezi zařízeními Power over Ethernet, která mohou prodloužit vzdálenost PoE až na 250 metrů. Řada Fiberroad AI Power over Ethernet podporuje tuto funkci pomocí přepínače DIP, kdykoli je podle potřeby zapnuta. Funkce AI Extend je vhodná pro situace, kdy je váš zdroj energie příliš daleko. Je však třeba si uvědomit toto omezení šířky pásma.
| 10 / 100BASE-TX （802af/at, režim A） |
10 / 100BASE-TX (802.3af/at, režim B) |
1000BASE-TX (802.3af/at, režim A) |
1000BASE-TX (802.3af/at, režim B) |
1000BASE-TX (802.3bt) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pin | Data | Power | Data | Power | Data | Power | Data | Power | Data | Power |
| 1 | Rx + | DC + | Rx + | TxRx A+ | DC + | TxRx A+ | TxRx A+ | DC + | ||
| 2 | Rx – | DC + | Rx – | TxRx A – | DC + | TxRx A – | TxRx A – | DC + | ||
| 3 | Tx + | DC - | Tx + | TxRx B+ | DC - | TxRx B+ | TxRx B+ | DC - | ||
| 4 | Nepoužitý | DC + | TxRx C+ | TxRx C+ | DC + | TxRx C+ | DC + | |||
| 5 | Nepoužitý | DC + | TxRx C – | TxRx C – | DC + | TxRx C – | DC + | |||
| 6 | Tx – | DC - | Tx – | TxRx B – | DC - | TxRx B – | TxRx B – | DC - | ||
| 7 | Nepoužitý | DC - | TxRx D+ | TxRx D+ | DC - | TxRx D+ | DC - | |||
| 8 | Nepoužitý | DC- | TxRx D – | TxRx D – | DC - | TxRx D – | DC - | |||
Tabulka 2: Data portu LAN a Pinout napájení
Poznámky:
- Napájení musí být aplikováno vždy pouze v jednom režimu a toto rozhodnutí učiní PSE. PSE může podporovat režim A nebo B nebo oba. Typicky není zvolená metoda pro koncového uživatele problémem, protože je požadavkem standardů IEEE 802.3af/at, že všechna PD musí podporovat oba režimy.
- V režimu B umožňuje technika fantomového napájení napájeným párům také přenášet data v 10/100 Mbit/s Ethernetu.
- V gigabitovém Ethernetu jsou podporovány oba režimy A i B. Pro oba režimy je využita technika phantomového napájení, stejně jako u gigabitového Ethernetu se pro přenos dat používají všechny čtyři páry.
- IEEE 802.3bt „4PPoE“ používá vše pro páry k poskytování napájení v gigabitovém Ethernetu, odtud název standardu – 4PPoE („4-pair Power over Ethernet“).