Poe питание своими руками

  • Что такое PoE?
  • Устройства PoE.
    • PoE-потребители.
    • PoE-источники.
    • PoE-сплиттеры.
    • PoE конвертеры.
  • Как с помощью PoE организовать подачу питания по витой паре?
  • Что важно знать для правильного подключения.

Аббревиатура PoE расшифровывается как «Power over Ethernet» (питание по сети Ethernet). Но реализация технологии намного сложнее, чем при помощи кабеля с вилкой для электросети на одном конце и разъемом RJ-45 на другом, как на юмористической картинке в начале статьи. Такая простое воплощение попросту невозможно, так как большинство электронных устройств работают не на переменном, а на постоянном токе низкого напряжения: 12V, 24V, 48V и т. д. Поэтому в сети обязательно должны присутствовать устройства, выполняющие, в том числе, функции понижающего трансформатора и выпрямителя.

В сетевом кабеле (витой паре) с подключением по стандарту 100BASE-T (Fast Ethernet, 100 Мбит/с) данные передаются только по 2 парам, а остальные 2 пары остаются свободными. Однажды кто-то очень сообразительный придумал использовать эти свободные жилы для подачи электропитания на устройства. По одному LAN-кабелю техника получает и данные, и электричество. Очень удобно для тех случаев, когда оборудование нужно установить на крыше, на мачте, во дворе частного дома, то есть в тех местах, куда подводить отдельный кабель с электропитанием проблемно или дорого.

Позднее возник другой вариант — подавать ток по тем же жилам, что и информацию. Это позволило применить технологию в сетях Gigabit Ethernet, 10/100/1000 Мбит/сек, где все 4 пары задействованы в передаче информации. Питание и данные передаются на разных физических уровнях, поэтому не мешают друг другу.

Какое напряжение подается через PoE?

Питание почти всех PoE устройств (VoIP телефоны, коммутаторы, видеокамеры, Wi-Fi точки доступа и пр.) как правило, 5 или 12 вольт, но для их питания по витой паре передается 48 вольт постоянного тока, что позволяет снизить падения напряжения на большие расстояния.
На каждом устройстве получающем питание через PoE стоит преобразователь, понижающий напряжение до необходимого.
Как правило, PoE коммутатор сам определяет какое оборудование подключено и если необходимо подает питание, т.е., если подключить к PoE свитчу сетевую карту компьютера или ноутбука она не сгорит и будет нормально работать.

В последнее время получила широкое распространение витая пара из биметалла, как правило это алюминиевый провод покрытый слоем меди. Такой провод значительно дешевле полнотелого медного, но и падения напряжения на нем существенно выше, в практическом плане это значит что через 50-60 метров может потеряться линк.

PoE для видеонаблюдения. Стандарты, параметры, схема обжатия кабеля.

Какое бывает POE?

Существует 3 стандарта PoE.

  1. PoE — IEEE 802.3af — первое поколение PoE обеспечивает до 15,4 Вт питание для каждого подключенного устройства.
  2. PoE+ — IEEE 802.3at — этот стандарт обеспечивает до 30 В для каждого устройства. Таким образом PoE+ способен обеспечить питанием более мощные устройства, например камеры видеонаблюдения Pan-Tilt-Zoom (PTZ) и высокопроизводительные беспроводные точки доступа 11n.
  3. IEEE 802.3bt — эта технология обеспечивает до 51 Вт по одному кабелю, в этом случае используются все четыре пары кабеля витой пары LAN.

Как работает PoE? Алгоритм подачи питания на устройство POE.

Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание.
Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество — безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит (чего нельзя сказать о пассивном PoE).

1) Вначале производится проверка: является ли подключенное устройство питаемым. На него подается напряжение от 2,8 до 10 B, определяется входное сопротивление подключаемого устройства. Если параметры соответствуют требуемым, питающее устройство переходит к следующему этапу.

2) Питающее устройство определяет потребляемую мощность подключенного устройства, для последующего управления этой мощностью.

После того, как устройство классифицировано, на него подается полное напряжение 48В с фронтом нарастания не более 400 мс., и питающее устройство приступает к контролю его работы:

  • Если устройство будет потреблять ток менее 5 мА в течении 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.

Какое напряжение poe подаёт для ip камер?

Во время тестирования устройства подаётся 3-10В. После определения устройства, на камеру идёт 48В (36-57В)

Требования к витой паре POE

  • Требуется четырехпарная витая пара категории не ниже cat.5e (4х2х0,5);
  • Витая пара должна быть медная, а не омедненная;
  • Толщина проводников не менее 0,51 мм (24 AWG);
  • сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100м (если больше, то будет большая потеря мощности).

Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE равной 100м. Но на практике рекомендованная максимальная длина кабеля не должна больше 75м.

Распиновка кабеля POE. Как обжать кабель POE.

Если с обеих сторон сети вы устанавливаете оборудование с поддержкой стандартов 802.3af/802.3at, то тип распиновки, фактически не имеет значения, так как устройство-потребитель PoE по стандарту может работать с любой из них. Однако если речь идет о совмещении оборудования разных стандартов, это может быть важным.

Жмём прямым обжимом

Прямой порядок обжима витой пары в коннектор RJ45 по схеме 568В.

Стандарты

PoE описан стандартом 802.3af. В настоящее время разработаны и поддерживаются многими устройствами новые стандарты — 802.3at (PoE+) и 802.3bt (PoE++). Различия стандартов приведены в таблице:

Кроме того, последний стандарт 802.3bt задействует для передачи питания все 4 пары, поэтому использовать его на кабелях с двумя парами проводов не получится.

Стандарты 802.3 частично обратно совместимы: питающее устройство 802.3bt снабдит питанием и питаемое устройство 802.3af, и 802.3at. А вот сплиттер 802.3at от инжектора 802.3af может и не заработать — производители порой реализуют обратную совместимость и для приемников, но стандарт этого не требует; кроме того, порой таковая совместимость просто невозможна — например, если сплиттер потребляет больше, чем способен выдать инжектор.

Как мы видим, PoE — это достаточно просто и безопасно, и — в некоторых случаях — может значительно упростить внедрение распределенной системы на базе сети Ethernet и снизить её стоимость. Однако при её использовании следует уделить большее время планированию системы и правильно подобрать оборудование в соответствии с требуемыми скоростями передачи данных, используемыми кабелями, потребляемой мощностью и так далее.

В этой статье рассмотрим, что такое технология PoE, какие есть её разновидности, когда PoE можно использовать с вашими сетевыми устройствами и когда нельзя, и какие есть подводные камни.

Технология PoE расшифровывается как Power over Internet, что означает, что вместо использования двух проводов (привычная витая пара для передачи данных и шнура питания) можно использовать простой интернет-провод, который будет отвечать как за передачу данных, так и за подачу электричества на устройства. Эта технология значительно упрощает подключение IP-камер, IP-телефонов, точек доступа, других сетевых устройств, и просто значительно помогает в ситуации, когда поблизости нет розетки.

Читайте также  Как приклеить керамический бордюр на ванну

Осуществление подобного типа питания достигается за счёт использования жил витой пары для подачи напряжения на устройства. Но учтите, что запитываемое устройства должно поддерживать технологию PoE, а сам провод, по которому подаётся напряжение, должен подключаться к специальному PoE-инжектору, либо коммутатору, поддерживающему раздачу PoE (например, UniFi Switch 24). Также можно использовать блоки питания (такие как PowerEdge), которые позволяют запитать сразу несколько интернет-проводов.. PoE-коммутаторы весьма популярны в том случае, когда подать напряжение нужно сразу на множество удалённых IP-камер. Существует 3 варианта реализации технологии: стандарты IEEE 802.3af, IEEE 802.3at (IEEE — это Institute of Electrical and Electronics Engineers, международная организация по стандартизации в электрике и электронике), а также так называемое Passive PoE (пассивное PoE), для которого стандарты отсутствуют, и каждый производитель реализует его с некоторыми отличиями .

802.3 at стандарт отличается от 802.3 af тем, что поддерживает подачу бóльшего напряжения (30 Вт против 15.4 Вт ), поэтому 802.3at иногда также называется PoE+. Причём 802.3 at во всём лучше 802.3 af, поскольку поддерживает как 802.3af таки 802.3at устройства (инжектор подаёт ровно такое напряжение, которое нужно, даже если оно значительно меньше.) А вот 802.3af-инжектор не позволит запитать устройства, требующие большего напряжения, поскольку не может подать больше предусмотренного стандартом. Обычно устройства, требующие 802.3at питания — это PTZ-камеры (камера с управлениям направления и зума).

За исключение того, что 802.3at поддерживает также и большие мощности, отличий между 802.3at и 802.3af нет. (Иногда, правда, для 802.3af может использоваться category 3 кабеля, в то время как для 802.3at только category 5, но это редко играет какую-то роль) Другое дело passive PoE, которое хуже стандартизированных 802.3af/at во всём, но стоит значительно дешевле, чем инжекторы и коммутаторы 802.3 af/at стандартов. Passive PoE имеет множество недостатков в том числе и весьма неприятных, так что приведём сравнение Passive PoE и более продвинутых 802.3af/at аналогов.

802.3 af/at vs Passive PoE

Passive PoE небезопасен. Первое о чём стоит упомянуть, сравнивая две реализации, это то, что Passive PoE значительно менее безопасная технология. 802.3at и 802.3af при подключении всегда проверяют, подключено ли к ним устройство, поддерживающее данную технологию. Они подают на подключаемое устройство сигнал, и, если ответа с устройства не приходит, то они просто не подадут напряжение. Passive PoE же очень проста и не имеет в себе никаких дополнительных возможностей управления, потому подаёт напряжение немедленно после получения питание. Это может привести к тому, что при подключении провода с подключенным Passive PoE к устройству, для этого не предназначенное, устройство может не заработать, выйти из строя или вовсе сгореть. Ситуацию осложняет то, что стандартизация для Passive PoE отсутствует, поэтому каждый производитель использует разные напряжения и полярности. По этой же причине, подключая Passive PoE к роутерам, ни в коем случае не следует путать порт, принимающий напряжение и LAN.

Дальность питания по проводу

Как известно, по мере прохождения сигнала по проводу, полезный сигнал постепенно рассеивается. То же самое происходит и с питанием. Passive PoE не всегда способен подавать питание на расстояния до 100 метров, поскольку PoE-инжектор подаёт на провод не изменяющиеся 12В, 24В или 48В. С расстоянием напряжение падает, и PoE-устройство не всегда получает необходимое напряжение, особенно на больших расстояниях. 802.3af/at обладают же управляемым напряжение, и гарантированно подают питание необходимой можности на расстоянии до 100 метров.

Тут следует добавить, что в случае, когда надо подать напряжение дальше, чем на 100 метров, в распоряжении 802.3at/af имеются специальные PoE-удлинители, которые восстанавливают напряжение и полезный сигнал, и являются чем-то вроде PoE-коммутаторов, но всего лишь с одним портом, например, модель PEXT-E. A модель PEXT 1/4 позволяет не только удлинить PoE-провод, но и разделить его на 4 разных провода с PoE, играя таким образом роль своеобразного сплитера.

Использование жил для данных и питания

Витая пара использует 4 жилы для подачи питания (питание идёт по тем же жилам, что и данные). Стандарты 802.3at/af поддерживают два варианта подачи напряжения. По 1/2 3/6 жилам (бело-оранжевый, оранжевый, бело-зелёный и зелёный провода соответственно), либо по 4/5 7/8 (синий, бело-синий, бело-коричневый, коричневый). IP-камеры с поддержкой данных технологий, будет работать при подаче питания, как одним, так и другим способом. Как подавать питание решает PoE-коммутатор или инжектор.

Passive PoE поддерживат только 4/5 7/8 вариант. То есть из восьми жил 4 использованы для питания, а ещё 4 передают полезный сигнал. Поскольку гигабитные порты используют сразу все 4 пары для передачи данных, использование Passive PoE вместе с ними представляет дополнительную проблему.

802.3af/at обладает функциями управления питанием

В то время, как для Passive PoE функции управления отсутствуют полностью. 802.3af/at функции управления могут быть задействованы с помощью PoE-инжекторов или коммутаторов. Возможно включение/отключение по расписанию, перезапуск устройства, контроль и мониторинг потребляемой устройством мощности.

Вариации Passive PoE

Как уже было сказано, разные производители реализуют Passive PoE по-своему. Вот примеры Passive PoE, используемых Ubiquiti, MikroTik и Dahua.

Ubiquiti и Dahua реализовали в своих инжекторах напряжение 24В, но у производителей разная полярность, так что будьте бдительны.
MikroTik может использовать самые разнообразные напряжения, начиная от 8В и до 30В

К всему вышесказанному следует добавить, что бывают исключения. Некоторые инжекторы позволяют осуществлять подачу как пассивного PoE, так и 802.3 af. Кроме того существуют ещё и PoE-конверторы, позволяющие преобразовать один тип PoE в другой. Особое место занимает Ubiquiti PoE Fiber, который позволяет подключать устройства через оптоволокно.

Будущее

В данный момент разрабатываются новые стандарты PoE, которые позволят, например, подавать питание сразу по всем 4-ым витым парам. Все эти стандарты (например, 802.3bt) являются логическим продолжением 802.3af/at стандартов, так что интернет-магазин ipboom советует вам следить за новостями. Passive PoЕ же не имеет определённого вектора, стандартизации не ожидается и каждый производитель продолжает делать по-своему.

Таким образом 802.3 af устройство может быть запитано от 802.3at/af инжекторов или коммутаторов, либо от инжектора Passive PoE на 48В. От инжекторов в 12В, 24В, PoE-порта MikroTik или его инжектора (те из них, которые подают Passive PoE), коммутатора Dahua запитывать 802.3 af устройство нельзя. 12В допустимо подавать только на порт Jack. И вообще при использовании Passive PoE следует быть максимально осторожным.

Технология PoE очень важна в мире коммуникаций, находит всё больше применений. Интернет-магазин ipboom постарался не только рассказать об основных телекоммуникационных технологиях, но также и обозначить возможные подводные камни и тонкости. Также вы можете подробно прочитать про линейку устройств PowerTone, предназначенную специально для работы с PoE.

Подача напряжения на IP камеры через PoE

Существует два стандарта этой технологии: 802.3af от 2003 года и 802.3at, принятый в 2009 году. Последний вариант идентифицируется как PoE+. Если первый вариант позволяет подключить внешнее устройство с потребляемой мощностью до 15 Вт, то технология PoE+ позволяет подавать питание на несколько устройств с мощностью до 30 Вт с использованием двух пар проводников.

Читайте также  Отличие сплит системы от кондиционера

Большинство IP видеокамер потребляют 2-4 Вт, поэтому даже стандарт 2003 года позволит обеспечить электропитанием до 7 камер видеонаблюдения при условии установки их внутри помещения. Камеры наружного наблюдения требуют для своей нормальной работы в любых климатических условиях наличие специального защитного кожуха, термоэлемент которого так же может быть запитан от линии питания камеры, что потребует дополнительной мощности.

Главная особенность технологии PoE заключается в том, что для питания IP камер видеонаблюдения не требуется выполнять монтажные работы по прокладке отдельной кабельной линии, поскольку и видеоинформация и питающее напряжение проходит по одному и тому же кабелю. В технологии PoE принято деление на 4 класса: 0, 1, 2, 3, где каждый класс определяется мощностью внешнего устройства и мощностью, которая подаётся на порт. При работе устройств по PoE особый режим предусматривает мгновенное отключение питающего напряжения в случае возникновения ситуаций, способных привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования.

Питание камер по PoE несмотря на удобство и перспективность имеет определённое ограничение. Длина кабеля, транслирующего видеопоток и напряжение питания от коммутатора до камеры видеонаблюдения, ограничивается 100 метрами.

Этот порог легко преодолим несколькими способами:

  • Применение PoE репитеров (повторителей);
  • Использование конвертеров VDSL2.

Репитеры, или повторители, подключаются через каждые 90-100 метров и позволяют значительно увеличить протяжённость линии от коммутатора до видеокамеры.

Конвертеры VDSL2 или устройства Ethernet Extender предназначены для подключения камер высокого разрешения по кабелю на расстоянии более 100 метров. Максимальная длина соединительной линии с применением проводников сечением 0,5 мм может достигать 1500 метров.

Бюджет мощности PoE

При расчете бюджета PoE нужно:

  • Посчитать общую мощность всех потребителей PoE на линии. Подсчет необходимо производить по пиковой нагрузке, с учетом все работающих модулей оборудования.
  • Соответственно мощности потребителей подобрать PoE-источник, обратив внимание на мощность отдельных портов (какое устройство к какому порту вы будете подключать?) и суммарную мощность источника (не превышает ли ее общая мощность потребителей?) При этом желательно, чтобы при расчете мощность PoE-источника (коммутатора, роутера) не использовалась более чем на 75% (закладываем резерв). Если линия планирует использоваться не один год, нужно понимать. что со временем выдаваемая источником PoE мощность будет снижаться, потери могут составлять до 10% в год.
  • Просчитать потери мощности от источника до потребителя. Главный фактор, от которого они зависят — это сопротивление проводников. Помимо значений по умолчанию, необходимо взять в расчет также и то, что сопротивление проводника повышается при нагреве, а значит, если кабель проложен в помещении с повышенной температурой, или находится под воздействием солнечных лучей, устройство на конце линии будет получать гораздо меньшую мощность, чем в теории.

Надеемся, что информация была вам полезной 🙂

Статья может со временем дополняться новыми сведениями.

Как работает POE?

POE (Power over Ethernet – дословно Питание через стандарт Ethernet) позволяет обеспечить силу тока до 400 мА с номиналом напряжения 48 В, через 4 жилы( 2 пары) витой пары, оставшиеся 2 пары кабеля используются для передачи сигнала. Максимальная мощность POE 15,4 Вт.

Питающие устройство ( POE коммутатор или switch) – подает на камеру сигнал и питание на расстояние до 150 метров, при этом постоянно тестируя ее потребляемую мощность, что бы в дальнейшем управлять необходимыми мощностями для подключаемого устройства и не допустить подачи напряжения выше или ниже его рабочей нормы.

Основные характеристики

Основными параметрами, по которым выбирается poe коммутатор для видеонаблюдения, являются:

  • число портов, есть приборы на 8 портов и более. Существуют устройства poe с 16 портами, выбор обусловлен количеством подключаемой аппаратуры;
  • скорость портов. — 10/100/1000 Мб;
  • мощность портов. Находится в пределах 15,4-30 Вт
  • требуемое расстояние передачи питания для ip камер.

Важно правильно рассчитать необходимую мощность. Для этого следует оценить суммарное потребление оконечных устройств. Делать это желательно с запасом. Далее нужно ознакомиться со спецификацией коммутатора, посмотреть, какую мощность обеспечивает каждый из портов. Например, 8 port — до 7,5 Вт. Оценка производится по пиковой нагрузке.

Хотя технология обеспечивает передачу электропитания на расстояние до 100 метров, максимально значение использовать нежелательно. На практике длина линии не должна превышать 85 метров. Это поможет избавиться от влияния факторов, могущих негативно сказаться на качестве передачи: наводки, перегибы проводов и др.

Технология разрабатывалась с целью сократить затраты на прокладку сетей в офисах и промышленных предприятиях. Но вскоре она получила популярность у физических лиц, так как упрощает подключение оборудования.