Lucero Artemio, vezető termékmenedzser
Mi az a Power over Ethernet a hálózatépítésben?
A Power over Ethernet (PoE) egy innovatív technológia, amely az elektromos áramot csavart érpárú Ethernet-kábelen keresztül továbbítja a meghajtott eszközöknek. Otthonokban, irodákban és iskolákban használva egyetlen RJ45-ös kábellel biztosít adatkapcsolatot és elektromos áramot ezekhez a többi eszközhöz, ahelyett, hogy mindegyikhez külön kábel lenne.
A PoE az egyik legköltséghatékonyabb hálózati technológia. Lehetővé teszi a szakemberek számára, hogy távoli vagy külső berendezéseket telepítsenek a váltóáramhoz való csatlakozás nélkül, és több helyre is áramot szállíthatnak anélkül, hogy minden helyen további elektromos kábeleket vagy aljzatokat kellene telepíteni. A PoE (Power over Ethernet) emellett megkönnyíti a vállalatok számára a hálózatok bővítését és a gyorsabb reagálást.
A megfelelő Power Over Ethernet megoldás kiválasztása
Frissítse hálózati infrastruktúráját a hatalmas Gigabit PoE Fibre Media Converterünkkel. Csúcstechnológiánk villámgyors adatátvitelt biztosít optikai szálon keresztül, miközben akár 30 W-os teljesítményt is biztosít a csatlakoztatott eszközöknek, nyugalmat adva annak tudatában, hogy hálózata maximális hatékonysággal működik. Bízzon bennünk, nem szeretne lemaradni erről a játékmódosító eszközről!
A 24 portos Gigabit Unmanaged PoE Switch tökéletes megoldás energiaigényes eszközei számára, amely megbízható és villámgyors csatlakozást biztosít a bonyolult konfigurációk kezelésével járó gondok nélkül. A hálózati mérnökök szem előtt tartásával készült kapcsoló készen áll a legigényesebb munkaterhelések könnyű kezelésére is.
Frissítse üzleti hálózatát 24 portos menedzselt PoE kapcsolónkkal – ez a tökéletes megoldás több eszköz egyszerű táplálására. A stabil és megbízható Ethernet-kapcsolatnak köszönhetően ez a kapcsoló elengedhetetlen kelléke azoknak a hálózati mérnököknek, akik szeretnék javítani rendszerük képességeit. Bízzon ránk, hogy zökkenőmentes és hatékony áramforrást biztosítunk vezeték nélküli hozzáférési pontjaihoz, IP-kameráihoz, VoIP telefonjaihoz és vizuális kaputelefonjaihoz!
A Fiberroad Unmanaged/Managed Industrial PoE Switchei a tökéletes megoldást jelentik a megbízható és robusztus switcheket kereső hálózati mérnökök számára. A rendelkezésre álló lehetőségek széles skálája révén biztosan megtalálja az ipari hálózati igényeinek leginkább megfelelőt. Bízzon a Fiberroad minőségében és szakértelmében, hogy páratlan teljesítményt nyújtson, amely a hálózata csúcsteljesítményű működését biztosítja.
Energiaosztályok Etherneten keresztül Standard
IEEE 802.3af-2003 szabvány közismert nevén "PoE". A 0-3 PoE osztályokat határozza meg, a maximális teljesítmény PD-n 12.95 W.
IEEE 802.3at-2009 szabvány közismert nevén "PoE+" or "PoE Plus", és ez az IEEE 802.3af-2003 „PoE” szabvány későbbi frissítése. Ez határozza meg a 0–4. PoE osztályokat, ahol a 0–3. osztályok a régebbi 802.3af „PoE” szabványból épülnek fel a „Type 1” alá, a „2. típus” pedig csak a 4. osztályt foglalja magában, ahol a PD maximális teljesítménye 25.5 W.
IEEE 802.3bt-2018 a neve "4PPoE". Beépítette a korábbi szabványok 0-4 osztályait, és hozzáadta a „Type 3”-at (5-6. osztály) és a „4-es típust” (7-8. osztály), a maximális teljesítmény PD-n 71.3 W.
PoE Type 1
Név: PoE, 2 páros PoE
Standard : IEEE 802.3af
Maximális port teljesítmény: 15.4W
"PoE" eredetileg alacsony fogyasztású eszközök, például IP-telefonok táplálására tervezték. 2003-ban az IEEE 802.3af szabványt úgy szabványosították, hogy a négy csavart vezetékpár közül kettőt használjon szabványos (akkori) Cat3 Ethernet vezetékeken. Az IEEE 802.3af akár 12.95 W-ot biztosít a 37–57 V feszültséggel működő eszközök számára. Van némi veszteség, ezért a PoE kapcsolóportok általában 15.4 W-ra és 44 V és 57 V közé vannak besorolva. A PoE Type 1 által támogatott eszközök például a statikus megfigyelő kamerák, vezeték nélküli hozzáférési pontok és VoIP telefonok.
PoE Type 2
Név: PoE+, 2 páros PoE
Standard : IEEE 802.3at
Maximális port teljesítmény: 30W
PoE+ vagy az IEEE 802.3at Ethernet szabványt, amelyet az Institute of Electrical and Electronics Engineers 2009-ben adott ki. Akár 30 W teljesítményt ad port szinten egy csavart érpárú Ethernet kábelen keresztül, és akár 25.5 W teljesítményt minden eszköz számára. Nagyobb teljesítményű eszközöket, például PTZ kamerákat, video IP telefonokat és riasztórendszereket csatlakoztat a hálózathoz. Mivel azonban visszafelé kompatibilis, támogatja a PoE Type 1 által általában támogatott eszközöket és a PoE Type 2 által támogatott eszközöket.
PoE Type 3
Név: PoE++, 4 páros PoE, 4P PoE, Ultra PoE
Standard : IEEE 802.3bt
Maximális port teljesítmény: 60W
A 4-páros PoE, 4PPoE, PoE++ vagy Ultra PoE néven is ismert 3-as típusú PoE egy csavart érpárú rézkábel mind a négy párját használja a PD áramellátására – ellentétben az 1-es és 2-es típussal, amelyek csak két párat használnak. Ez a magasabb szintű PoE megfelel a 802.3-ben kiadott IEEE 2011bt szabványnak. Akár 60 W teljesítményt biztosít minden PoE portnak és 51 W teljesítményt minden eszköznek. A magasabb szintű tápellátást támogató eszközök közé tartoznak a több rádiós vezeték nélküli hozzáférési pontok, a PTZ kamerák, az épületfelügyeleti eszközök és a videokonferencia-berendezések. Támogatja a Cat5 vagy jobb kábeleket.
PoE Type 4
Név: Nagyobb teljesítményű PoE, PoE++
Standard : IEEE 802.3bt
Maximális port teljesítmény: 100W
A Higher-Power PoE néven ismert 4-es típusú PoE a létező PoE típusok közül a legnagyobb teljesítményt kínálja. Ez a PoE-típus segít kielégíteni a hálózati eszközök és az IoT növekvő energiaigényét. A legújabb IEEE 802.3bt szabványnak megfelelően a 4-es típusú PoE 90 W teljesítményt ad a PSE-ről és akár 70 W bemeneti teljesítményt a PD-n minden eszköznek. Szükség esetén azonban portonként maximum 100 W teljesítményt képes biztosítani. Az általa termelt nagy energiamennyiségnek köszönhetően a Type 4 PoE képes támogatni a rendkívül energiaéhes eszközöket, például laptopokat és lapos képernyőket.
Power over Ethernet PSE típusok
A PSE-nek (Power Source Equipment) ma három fő típusa van használatban; mindegyik kompatibilis Cat5e vagy magasabb kategóriájú kábellel. A PSE típusát a meglévő infrastruktúra és a csatlakoztatott PoE eszközök száma alapján választják ki.
- Hálózati kapcsoló és Fiber Media Converter
A Power over Ethernet (PoE) kapcsoló olyan eszköz, amely Ethernet-kábelen keresztül képes táplálni az eszközöket. Használható olyan eszközök táplálására, mint az IP-telefonok, vezeték nélküli hozzáférési pontok és biztonsági kamerák. A PoE kapcsoló PoE-injektor segítségével olyan eszközök csatlakoztatására is használható, amelyek nem PoE-kompatibilisek.
A PoE Fibre Media Converter Egy kábelen egyesíti a tápellátást és az adatokat, réz-szál csatlakozást biztosítva, miközben tápellátást biztosít a PD számára. A PoE médiakonverter gazdaságos utat kínál a meglévő hálózat átviteli távolságának meghosszabbítására.
2. és 3. ábra, PoE kapcsoló és PoE médiakonverter
- Egyportos befecskendező (középső)
Az egyportos PoE befecskendezőt (Midspan) az Ethernet-kábellel összhangban úgy tervezték, hogy egyetlen eszközt biztosítson áramellátáshoz. Alkalmas olyan alkalmazásokhoz, ahol nincs elég Poe Ethernet eszköz, vagy ha az adatokat nagy távolságra kell továbbítani, mielőtt visszaalakítanák őket rézkábelezésre, majd áram alá helyeznék.
Az egyportos PoE befecskendezők használatának hátránya a hálózati aljzat működési követelménye, valamint az a tendencia, hogy költségessé válik, ha néhány eszköznél több eszköz igényel áramot.
Power over Ethernet Negotiation
A Power over Ethernet (PoE) egyeztetési folyamat annak meghatározására, hogy egy eszközt Ethernet-kábelen keresztül kell-e biztosítani, és mennyi áramot kell biztosítani. Ez általában egy speciális jelzési protokollon keresztül történik az áramforrás (általában egy PoE kapcsoló) és a tápellátást fogadó eszköz (más néven PD vagy Powered Device) között. Ha a PoE-kapcsoló és a PD is ugyanazt a PoE-szabványt (például IEEE 802.3at) támogatja, akkor megegyezhetnek a PD-nek az adott szabványban meghatározott maximális energiaellátásáról. Ha azonban a PoE kapcsoló és a PD nem ugyanazt a szabványt támogatják, akkor meg kell tárgyalniuk, hogy a PD-t alacsonyabb teljesítmény mellett biztosítsák. A PoE-tárgyalások célja annak biztosítása, hogy a PD csak annyi energiát kapjon, amennyi szükséges. Ez segít elkerülni az olyan lehetséges problémákat, mint a túlterhelés és az elektromos veszélyek. Ez is segít az energiatakarékosságban, mivel az olyan eszközök, amelyek nem igényelnek sok energiát, alacsonyabb fogyasztású PoE szabványokkal is táplálhatók.
A tárgyalás három szakaszból áll: felfedezés, osztályozás és működés.
Felfedezés
A PSE áramtalanítva hagyja az Ethernet portot, és időnként ellenőrzi, hogy valami nincs-e bedugva. Az észlelés során használt alacsony feszültség valószínűleg nem károsítja a nem Power over Ethernet-re tervezett eszközt. Amikor egy PD csatlakozik a PSE portjához, a PSE észleli ezt, és továbblép az osztályozási szakaszba.
PoE Osztályozás
Az osztályozás az a folyamat, amelynek során a PSE meghatározza, hogy a csatlakoztatott eszköz tápellátást igényel-e, ha igen, milyen PoE-táposztályt igényel. Az osztályozás történhet 1-eseményes vagy 2-eseményes formában, a PD PoE osztályától függően.
1-eseményes besorolás – 802.3af PD/0-3 osztálynál
A PSE egyetlen feszültségimpulzust küld a PD-nek, leolvassa az áramértéket a vezetéken, ellenőrzi, hogy ez az áramérték melyik PoE osztálynak felel meg, és ennek megfelelően tápellátást biztosít. Ha a PD 1., 2. vagy 3. osztályú értékeket ad vissza, a PSE 1., 2. vagy 3. osztályú teljesítményt biztosít. Ha a PD 0. osztályú értéket ad vissza, a 3. osztályú tápellátást kap.
5. ábra: 1-esemény szerinti besorolás
2-eseményes besorolás – 802.3 PD-hez, 4. osztályhoz
Amikor a PD-t 4-es osztályú eszközként azonosítják, a PSE egy második eseményt használ annak ellenőrzésére, hogy a PD-nek valóban nagyobb teljesítményre van szüksége. Ez a második esemény a következő két módszer egyike lehet:
Hardver alapú 2 eseményes besorolás
A PSE először 1-eseményes besorolást hajt végre a fent leírtak szerint. Ha kiolvassa a 4. osztályú áramértéket a PD-ből, akkor csak 3. osztályú tápellátást ad, és másodszor is megismétli a feszültségimpulzust. Ha a 2. esemény után megerősítést nyer, hogy a PD 4. osztályú, a PSE 4. osztályú tápellátást biztosít a PD számára.
Szoftver alapú LLDP osztályozás
A PSE először 1-eseményes besorolást hajt végre a fent leírtak szerint. Ha kiolvassa a 4. osztályú áramértéket a PD-ből, akkor csak 3. osztályú tápellátást biztosít, és megerősítést kér a PD-től a Layer 2 LLDP protokollon keresztül, hogy a PD valóban 4. osztályú-e. Ha a 2. esemény után megerősítést nyer, hogy a PD 4. osztályú, a PSE 4. osztályú tápellátást biztosít a PD számára.
2 eseményes besorolás támogatása
Az IEEE 802.3at szabvány meghatározza, hogy a 4. osztályú PD-knek támogatniuk kell a hardver alapú 2-esemény és a szoftver alapú LLDP besorolást, míg a PSE csak az egyiket, de mindkettőt támogathatja. A PoE+ befecskendezők általában csak a hardver alapú 2 eseményes rendezést támogatják. Sok PoE+ kapcsoló támogatja mindkét módszert.
PoE tápegység költségvetésének kiszámítása
A Power over Ethernet (PoE) hálózat energiaköltségvetésének kiszámítása bonyolult lehet. Nagyon sok tényezőt kell figyelembe venni, és ha nem vigyázol, könnyen túlköltesz az áramellátásra. A PoE energiaköltségvetésének kiszámításához összeállítottuk ezt a praktikus útmutatót. Végigvezetjük az összes figyelembe veendő tényezőn, és megmutatjuk, hogyan kell használni ingyenes PoE energiaköltség-kalkulátorunkat.
1. lépés: Add össze a PoE iránti keresletet wattban
Ki kell számítani az összes PD teljes várható teljesítményigényét. Tartalmaznia kell a maximális teljesítményt és a felső határértékeket minden egyes PD osztályozáshoz. Minden nem meghatározott eszközt 0 osztályúnak kell tekinteni.
Például az IEEE802.3af eszközök 9 wattot fogyaszthatnak; mivel azonban 0. osztályú eszközökről van szó, feltételezhető, hogy 15.4 wattot fogyasztanak.
Időnként kerekítse fel a számot, hogy a PD és a PoE kapcsoló csatlakoztatásához használt kábel ne kopjon el túl gyorsan.
Például egy tipikus IEEE802.3at Class 4 IP-kamera 25.5 wattot fogyaszt. Ez a több mint 30 watt puffert biztosít, ha elkerülhetetlen veszteség lép fel a PoE kapcsoló és az eszköz között.
A PoE energiafogyasztásának kiválasztásakor az egyik legfontosabb szempont az, hogy biztosítsa a portok rendelkezésre állását a tervezésben. Ne feledje, hogy a PD-eszközön legalább egy tartalék port hasznos lehet diagnosztikai vagy hibaelhárítási célokra. Egyes kliensek még további portokat is igényelhetnek, hogy a jövőben további PD-eszközöket adhassanak hozzá. De ne aggódjon – mindaddig, amíg kiválasztja a megfelelő PD-eszközöket és megfelelően integrálja azokat, a tartalék portok számbavétele nem szükséges a PoE energiaköltségvetésének részeként.
2. lépés: Méretezés a működési környezethez
Ha teljesítmény-költségvetési számítást végez, akkor figyelembe kell vennie a környezeti feltételeket.
Az a sebesség, amellyel a tápegység idővel elveszíti kapacitását, a használat körülményeitől függ. A cég szerint kedvező vagy ellenőrzött körülmények között egy tápegység hosszú távú teljesítménye a besorolás 70%-ára számíthat. Ilyen környezetben az első lépés teljes teljesítményét el kell osztani 0.7-tel.
A tápegység minden részét úgy tervezték, hogy ellenálljon a hőnek, a hidegnek és a nedvességnek. Ezek a tényezők azonban megváltoztathatják a teljesítményt és az élettartamot. Ehhez a beállításhoz ossza el az első lépés teljes teljesítményét 0.6-tal.
Az extrém körülmények között működő elektromos berendezések gyakran ipari minőségű berendezéseket tesznek szükségessé. A Fiberroad Industrial PoE sorozat például egy DC 48 VDC tápegység, amelyet úgy terveztek, hogy ellenálljon az éveken át tartó magas szintű zajnak és vibrációnak.
Vegyük például ezt a kemény forgatókönyvet:
A kapcsolót és a tápegységet egy közvetlen napfénynek kitett fém burkolatban helyezik el az Egyesült Államok északkeleti részén. Télen a burkolat belsejében a hőmérséklet akár –10°F/–24°C is lehet. Nyáron pedig akár 140°F/60°C is lehet. Figyelembe véve ezt a hőmérsékleti inflexiót, azt várjuk, hogy a tápegység 60%-os teljesítménnyel fog működni.
Annak kiszámításához, hogy melyik tápegységre van szüksége, tudnia kell, hogy a számítógép összesen mennyi energiát fog felvenni. Ha a jelenlegi egyenlet X, és a várható hosszú távú teljesítménycsökkenés 50%, akkor egyszerűen szorozza meg X-et 0.5-tel.
3. lépés: Válassza ki az áramforrást
A PoE tápegység igényeinek mérlegelésekor fontos figyelembe venni a szükséges energiamennyiséget és a környezetet. 30 watttól 720 wattig terjedő névleges teljesítményt kínálunk.
Power over Ethernet kábelezés
A modern hálózatokban a teljesítményelektronikai eszközök ugyanazon a kábelezésen keresztül látják el a PD-ket, mint az adatátvitelt. Cat5e vagy magasabb kategóriájú kábel alkalmas IEEE 802.3af és IEEE 802.3at kompatibilis eszközökhöz.
A PoE hálózati kapcsolótól a PD-ig tartó Ethernet-kábelek hossza nem haladhatja meg a 328 ft-ot, még akkor sem, ha egy közepes fesztávú eszköz található a vonalon. A midspan PoE befecskendezőt patch panel csatlakozásnak kell tekinteni. A 328 láb túllépése negatívan befolyásolhatja az áramellátást és az adatkommunikációt.
Ennek ellenére az AI Extend egyre népszerűbb a Power over Ethernet eszközök körében, amelyek akár 250 méterrel is megnövelhetik a PoE távolságot. A Fiberroad AI Power over Ethernet sorozat támogatja ezt a funkciót a DIP Switch segítségével, amikor szükség szerint be van kapcsolva. Az AI Extend funkció olyan helyzetekben megfelelő, amikor az áramforrás túl messze van. Ezzel a sávszélesség-korlátozással azonban tisztában kell lenni.
| 10/100BASE-TX (802af/at, A mód) |
10/100BASE-TX (802.3af/at, B mód) |
1000BASE-TX (802.3af/at, A mód) |
1000BASE-TX (802.3af/at, B mód) |
1000BASE-TX (802.3 bt) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| tű | dátum | Power | dátum | Power | dátum | Power | dátum | Power | dátum | 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 | Felhasználatlan | DC + | TxRx C + | TxRx C + | DC + | TxRx C + | DC + | |||
| 5 | Felhasználatlan | DC + | TxRx C – | TxRx C – | DC + | TxRx C – | DC + | |||
| 6 | Tx – | DC - | Tx – | TxRx B – | DC - | TxRx B – | TxRx B – | DC - | ||
| 7 | Felhasználatlan | DC - | TxRx D + | TxRx D + | DC - | TxRx D + | DC - | |||
| 8 | Felhasználatlan | DC- | TxRx D – | TxRx D – | DC - | TxRx D – | DC - | |||
2. táblázat: Lan port adatok és tápkivezetés
Megjegyzések:
- A tápellátást egyszerre csak egy üzemmódban szabad alkalmazni, és ezt a döntést a PSE hozza meg. A PSE támogatja az A vagy B módot, vagy mindkettőt. A kiválasztott módszer általában nem aggasztja a végfelhasználót, mert az IEEE 802.3af/at szabvány követelménye, hogy minden PD-nek támogatnia kell mindkét módot.
- A B módban a fantomtáp technika lehetővé teszi, hogy a megtáplált párok 10/100 Mbit/s Etherneten is továbbítsanak adatot.
- Az A és B mód egyaránt támogatott a Gigabit Ethernetben. A fantomtáp technikát mindkét módban alkalmazzák, mivel a Gigabit Ethernetben mind a négy pár adatátvitelre szolgál.
- Az IEEE 802.3bt „4PPoE” az összes párokat használja a Gigabit Ethernet tápellátására, innen ered a szabvány neve – 4PPoE („4-pair Power over Ethernet”).