Что такое рое в видеонаблюдении
Что такое РОЕ питание в IP-камерах видеонаблюдения
Любая цифровая видеокамера для работы требует подключения к электропитанию. Передача сигнала также происходит по проводам. Для снижения затрат на монтаж проводки и удобства соединения разработано PoE питание для IP камер. Существует несколько видов подключения, о которых следует узнать до приобретения аппаратуры и начала монтажных работ.
Понятие технологии РoE
PoE питание обеспечивает электробезопасность системы видеонаблюдения
Аббревиатура «РоЕ» получена от первых букв слов английского выражения Power over Ethernet, или питание по локальной сети.
Для подачи напряжения на камеры используют единый кабель PoE для видеонаблюдения, по которому также транслируется видеосигнал.
РоЕ питание применяют в IP телефонии (телефоны VoIP), создании локальных сетей в частных домах и на предприятиях, при подключении устройств, соединённых в сеть Wi-Fi.
Преимущества способа
Использование общего кабеля имеет ряд преимуществ:
Использование витой пары упрощает борьбу с наведёнными напряжениями и снижает влияние электромагнитных помех за счёт строения проводов, имеющих различный шаг скручивания.
Недостатки метода
PoE-сплиттер стандарта IEEE 802.3af/at IP06S60-24
При длине провода более 100 метров возрастает сопротивления проводов, следовательно, падает напряжение на камере. Это может привести к отключению аппаратуры.
РоЕ аппаратура стоит дороже, что влечёт повышенные финансовые затраты на приобретение видеорегистраторов или роутеров, для трансляции сигнала в сеть.
Максимальная мощность аппаратуры в одном канале не может превышать 15 или 25 Вт для самых распространённых стандартов IEEE 802.3af и IEEE 802.3at. Это накладывает ограничение на выбор устройств. Критерий важен для уличных камер, которые потребляют дополнительную энергию на инфракрасную подсветку и обогрев в холодное время года.
Для регистраторов потребуется мощный блок питания, который также стоит дороже аналогов.
При подборе аппаратуры необходимо выбирать модели камер и регистраторов, поддерживающие стандарт подключения.
Разновидности РoE питания камер
Существует два способа подключения.
В первом случае напряжение подаётся по незадействованным для передачи видеосигнала проводам витой пары. Для этого в кабеле есть 4 свободных жилы.
При фантомном питании напряжение и сигнал идут по одной и той же паре проводов. Для разделения и предотвращения помех используют высокочастотные трансформаторы, установленные с обеих сторон кабеля UTP.
Принцип РoE питания
Работа РоЕ заключается не только в подаче напряжения в кабель UTP. Алгоритм подачи напряжения на камеру состоит из нескольких этапов:
Каждый шаг позволяет выявить неисправность устройств, сократить расход электроэнергии, снизить аварийность системы.
Определение подключения
На первом этапе блок питания РоЕ подаёт в сеть напряжение от 2,8 до 10 В. По протекающему току вычисляется входное сопротивление подключённого устройства. Если параметр находится в пределах 19–25,6 кОм, устройство переходит к следующему шагу.
При отсутствии «отклика» напряжение в провод не подаётся.
Процесс повторяется через заданный промежуток времени.
Классификация устройства
На этапе тестирования определяется потребляемая видеокамерой мощность. В провод подаётся напряжение от 14,5 до 25,5 В и проводится измерение тока.
При превышении параметров питание с камеры снимается. Также подача напряжения прерывается, если ток меньше заданных стандартами параметров, что может свидетельствовать о неисправности камеры или обрыве кабеля.
Классы мощности аппаратуры при РоЕ подключении:
| Класс | Макс. мощность на канал, Вт | Стандарт, обеспечивающий подключение |
| 0 | 15,4 | 802.3af |
| 1 | 4 | 802.3af |
| 2 | 7 | 802.3af |
| 3 | 15,4 | 802.3af |
| 4 | 30 | 802.3at |
| 5 | 45 | 802.3bt |
| 6 | 60 | 802.3bt |
| 7 | 75 | 802.3bt |
| 8 | 90 | 802.3bt |
По результатам замеров камере присваивается класс мощности от 0 до 8. Параметр сохраняется в настройках питающего устройства. При дальнейшей эксплуатации при выходе за пределы допустимых значений подача питания прекращается.
Подача полного питающего напряжения
После определения класса устройства начинается подача питающего напряжения 48 В. Уровень нарастает постепенно в течение 400 мс.
В течение работы происходит непрерывный контроль работы потребителя.
Отключение происходит при токе меньше 5 мА, более 400 мА, а также если общее сопротивление линии и приёмника превысит 1980 кОм.
Изменение параметров может свидетельствовать об авариях:
Каждый из вариантов может неконтролируемо вызвать резкий скачок тока, который и предотвращается прекращением подачи напряжения.
Отключение питания
Если в течение заданного стандартом времени питающее устройство заметит отключение камеры от сети, подача напряжения в линию прекращается до восстановления соединения.
Стандарты подключения
При покупке обращают внимание на стандарт, по которому происходит подключение камеры РоЕ.
Распространены три типа:
Каждый из этих стандартов является активным – при подключении проходят все операции: подключение, определение класса, подача напряжения и отключение.
Существует разновидность, называемая пассивным РоЕ. В этом случае никакие опросы не проводятся, на приёмник напрямую подаётся питающее напряжение с отдельного блока питания. Следует учитывать, что пассивный РоЕ не защитит аппаратуру в аварийных ситуациях.
Способы подключения видеокамеры
Цифровые камеры подключают двумя способами: с применением технологии РоЕ и без неё. Оптимальным считается использование совместимой аппаратуры.
Варианты РоЕ питания
Существует несколько схем организации РоЕ подключений. Состав оборудования зависит от конфигурации объекта.
Если дальность между видеорегистратором и IP-камерой не превышает 100 метров, аппаратуру соединяют UTP кабелем напрямую.
Применяют стандартную Cross-over (нуль-хабную) распиновку 8-ми контактных разъёмов RG-45.
| № контакта | Цвет провода | Вид сигнала |
| 1 | Бело-оранжевый | Сеть Rx+ |
| 2 | Оранжевый | Сеть Rx– |
| 3 | Бело-зелёный | Сеть Тx+ |
| 4 | Синий | +DC 48 B |
| 5 | Бело-синий | +DC 48 B |
| 6 | Зелёный | Сеть Тx– |
| 7 | Бело-коричневый | –DC 48 B |
| 8 | коричневый | –DC 48 B |
Регистратор и камера должны поддерживать технологию РоЕ.
Дистанция более 100 метров потребует приобретения дополнительного оборудования. РоЕ-репитеры способны удлинить линию передачи на 100 м. Для дистанций от 300 до 500 метров применяют VDSL2-конвертеры.
Если мощности портов регистратора не хватает, для питания видеокамер используют РоЕ-инжекторы и сплиттеры.
Инжектор устанавливают в месте расположения регистратора или роутера. Прибор имеет разъёмы для подключения внешнего источника тока, «LAN» для подключения регистратора и «РоЕ» для кабеля UTP.
На стороне видеокамеры монтируют сплиттер. На его вход подключают кабель от инжектора. Устройство также имеет два выхода: «LAN» для получения видеосигнала и разъём подключения камеры.
Питание цифровых камер без РоЕ
Если регистратор или камера не поддерживают технологи РоЕ, запитать аппаратуру можно от отдельного источника тока, используя при этом кабель UTP.
В этом случае используют дополнительные устройства — сплиттеры, которые имеют по три разъёма:
Сплиттеры относятся к классу пассивных устройств, так как всего лишь объединяют отдельные провода в один кабель. Внутри устройства находится коммутационная коробка, обеспечивающая правильную схему соединения.
Прибор позволяет обходиться без разделки и пайки проводов, что важно для использования видеокамер наружной обстановки.
Технология РоЕ для подключения удалённых цифровых видеокамер значительно сокращает расходы на монтаж сетей. Если соблюдены все правила, не потребуется дополнительная настройка аппаратуры, камера сразу начнёт трансляцию.
Что такое видеонаблюдение с POE?
Как работает технология POE?
В чем заключается преимущество такого подключения?
Технология POE поразительна. Я имею в виду, что мы находимся в эпоху технического прогресса, когда все упрощается. Кому не нужна система с меньшим количеством проблем и большим количеством преимуществ?
Наиболее заметным преимуществом использования POE является экономия средств и времени. Поскольку технология использует меньше кабелей, время и затраты на установку видеонаблюдения меньше по сравнению с другими системами. Такое решение значительно снижает затраты на стоимость и дальнейшее обслуживание.
С POE, способ передачи данных является интеллектуальным, и есть защита сетевых систем. Такие проблемы, как неправильная установка и недостаточное питание, также устранены. Поэтому такие системы более надежны. 
Надежность в камерах POE заключается в том, что вместо питания, поступающего от различных адаптеров, установленных в разных местах, POE зависит от центрального источника, который является универсальным и совместимым. Кроме того, поскольку есть и питание, и сеть, и распределение, и установка сетевых подключений очень эффективны и просты.
Переключатель POE
При рассмотрении POE вы, скорее всего, найдете переключатель и инжектор. Их функция заключается в том, что они помогают вам подключить ваши камеры к маршрутизатору, который не является POE. Таким образом, с помощью переключателя вы можете подключиться к сети и к источнику питания. Инжектор и переключатель могут использоваться взаимозаменяемо, но важно отметить, что с инжектором можно использовать только один порт для одной камеры.
Часто считается, что использование инжектора и системы делает проводку простой. В домашней ситуации, когда может потребоваться подключить несколько камер вне дома, все они могут быть подключены к коммутатору, который затем будет работать с видеорегистратором.
Установка видеонаблюдения POE
Наиболее важным аспектом процесса установки является успех в процессе. В различных ситуациях вы всегда можете рассмотреть следующие способы установки:
► Перед настройкой камер убедитесь, что у вас имеется инженерные проект для системы. Убедитесь, что вы знаете места для установки и как ваши камеры будут подключены к местам мониторинга. Убедитесь, что вы учитываете свои потребности и другие аспекты для верного распределения и подключения системы.
►Маршрутизатор с POE: наличие маршрутизатора, у которого уже есть порт POE. Это, наверное, самый простой способ установить систему камер POE. Все, что вам нужно сделать, это напрямую подключить камеру к маршрутизатору. Несмотря на то, что это самый простой способ подключения, его основное ограничение заключается в том, что он может работать только с одной камерой. В ситуации, когда существует система, состоящая из множества камер, потребуется переключатель и сетевой видеорегистратор.
POE инжектор и выключатель
Если у вашего роутера нет POE, то установка будет более сложной. Здесь вам может понадобиться помощь специалистов. Поскольку в вашей камере нет маршрутизатора, для успешной установки потребуются инжектор и переключатель. С инжектором, вам придется подключить кабель Ethernet камеры POE в инжектор. Затем инжектор будет подключен к маршрутизатору. Ему потребуется питание для работы системы.
В другом методе возможно использование переключателя. Это гораздо более простой метод по сравнению с инжекторным методом. Все, что вам нужно сделать, это подключить кабель Ethernet к коммутатору и подключить коммутатор к маршрутизатору. После этого соединение обеспечит доступ к вашим камерам.
Подключение видеорегистратора
Даже с POE самая эффективная система наблюдения — это система с регистратором. Он пригодится для хранения архива видео. Используя порты POE, вы можете подключить все свои камеры к нему. Это совершенная и полная система видеонаблюдения с гарантированной эффективностью.
Дополнительная информация
Помимо того, что уже упомянуто выше, есть еще много информации о камерах POE, которые нужно знать, прежде чем покупать их. Прежде чем стать жертвой мифов об использовании POE, вы можете связаться с профессионалами из Территории Безопасности, которые предоставят вам надлежащие рекомендации по камерам безопасности POE. Кроме того, у нас имеется широкий выбор камер с POE для всех ваших потребностей в области безопасности. Поэтому, когда вы получите ответы, вы также сможете получить самую идеальную систему камеры наблюдения.
PoE для видеонаблюдения. Стандарты, параметры, схема обжатия кабеля.
Применять PoE (Power-over-Ethernet) можно там, где нежелательно проводить отдельный питающий кабель. На качество передачи данных технология PoE влияния не оказывает,
используется потенциал уровня Ethernet, то есть обычных сетевых кабелей LAN.
Какое бывает POE?
Существует 3 стандарта PoE.
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:
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
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.
Как выбрать кабель витая пара для дома, читайте здесь: https://stroilenta.ru/vitaya-para-utp/
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.
Что такое PoE в камере и видеорегистраторе?
Технология PoE – это уникальное решение, которое дает возможность передавать удаленным устройствам электричество вместе с данными при помощи стандартной витой пары. Этот стандарт был принят в 2003 году, как способ энергосбережения устройств, которые подключаются при помощи Ethernet. Кабель используется одновременно для передачи данных и электроэнергии, поэтому во время монтажа не нужно прокладывать большое количество проводов.
Станет прекрасным решением для точек доступа беспроводной сети, сетевых концентраторов, IP-камер и видеорегистраторов, к которым затруднительно или нерациональное проводить отдельный кабель. Например, при установке стандартной камеры наблюдения после ремонта, можно было испортить интерьер помещения. Необходимо понимать, что не стоит везде использовать технологию PoE, т.к. использование технологии требует пересмотра вопроса электропитания и охлаждения, особенно, если речь идет о промышленном внедрении.
Несовершенство заключается еще в том, что из-за нарушений в работе оборудования, бывают непредвиденные отключения. Но современные производители систем видеонаблюдения позаботились о том, что такие ситуации происходят крайне редко.
Как передается питание через технологию PoE?
С целью передачи электроэнергии в сеть Ethernet используются следующие методы:
Важно то, что вне зависимости от способа передачи данных, технология совершенно не будет оказывать влияние на качество передачи данных. С целью реализации используются Основное преимущество технологии – это экономическая выгода, т.к. не нужно будет снабжать при помощи дополнительной проводки камеры для подачи электропитания. Следовательно, все камеры можно установить в том месте, где это нужно пользователя, не привязываясь к розетке или дополнительному блоку питания. Упрощается сам процесс монтажа и обслуживание камеры, т.к. питание на большое количество камер подается централизованно.
Ознакомиться с ассортиментом и стоимостью камер видеонаблюдения с поддержкой PoE
Ключевые преимущества технологии PoE
Что нужно для монтажа и другие особенности технологии?
Инжектор обычно применяют для монтажа одной камеры видеонаблюдения. Это устройство небольшого размера, в котором с одной стороны подключается сигнальный UTP/FTP кабель с электропитанием от самого PoE-инжектора. На выходе данного устройства получается кабель со встроенным электропитанием для камер видеонаблюдения.
Коммутатор с разъемом PoE – это обычный коммутатор, который обладает возможность предоставления электропитания по всем или группе портов. Цена на коммутаторы PoE не сильно отличается от стоимости обычного коммутатор, но упрощается электропитание камер во время монтажа. Станет особенно актуальным решением, если нужно построить большую сеть – есть модели на различное количество портов, зависимо от ваших потребностей и выбранной модели. Необходимо помнить, что коммутатор PoE обладает суммарной мощностью портов, поэтому важно проводить точные расчёты при построении системы.
Есть какие-то ограничения технологии PoE?
Если учитывать все те же стандарты, то максимальное расстояние, на котором камера видеонаблюдения будет обеспечивать питание – 100 метров. Это ограничение совпадает с ограничением на максимальное расстояние для подключения цифровой камеры видеонаблюдения по витой паре. Если нужно провести установку на более существенно расстояние, тогда используются специальные промежуточные коммутаторы, либо используется оптоволоконный кабель. При этом электропитание будет обеспечиваться на последнем участке.
Подобным образом, технология PoE не будет накладывать какие-то дополнительные ограничения на максимальное расстояние для подключения цифровой камеры наблюдения и других элементов системы видеонаблюдения.
Как видите, если использовать технологию РоЕ во время построения системы видеонаблюдения, вы сможете минимизировать количество кабельных трасс и избавиться от необходимо проведения монтажа блоков питания возле потребителей, решив многие задачи во время модификации системы видеонаблюдения. Зависимо от собственных предпочтений, сможете выбрать активную умную версию гарантирует оптимизацию затрат на построение инженерных сетей контроля территории, а пассивная система будет обеспечивать простое использование камеры различного класса.
Если вы хотите установить надежную систему видеонаблюдения по технологии РоЕ, вы всегда сможете купить у нас все необходимое оборудование. Среди широкого ассортимента вы сможете подобрать подходящие камеры, видеорегистраторы, коммутаторы, инжекторы, кабели и т.д. Все оборудование от известных производителей, которое имеет международные сертификаты качества. Всегда поможем подобрать оптимальное решение, учитывая ваши цели, предпочтения и финансовые возможности. Доставку осуществляем в любую точку Украины.
Power over ethernet (poe) в видеонаблюдении: классификация и преимущества системы
Power over Ethernet (PoE)
— технология, позволяющая передавать удалённому устройству вместе с данными электрическую энергию через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.
Power over Ethernet стандартизирована по стандарту IEEE 802.3af.
Существует несколько вариантов этой технологии, предшествующих данному стандарту, но они мало распространены.
Согласно стандарту IEEE 802.3af обеспечивается постоянный ток до 400 мА с номинальным напряжением 48 В (от 36 до 57 В) через две пары проводников в четырёхпарном кабеле для обеспечения максимальной мощности 15 Вт.
Стандарт определяет 5 классов устройств, питаемых по технологии PoE, от нулевого до четвертого. Каждому классу соответствуют свои параметры мощности и тока. Наиболее распространён первый класс. Для него входной ток равен 120 мА, а мощность может варьироваться от 0,44 до 3,84 Вт.
Четвёртый класс не используется и зарезервирован на будущее.
Технология использует фантомное питание для передачи электропитания. Подача питающего напряжения осуществляется как разность потенциалов между парами проводников (например, между парами 1-2 и 3-6).
Стандарт определяет пары проводников для подачи питания и его полярность.
Эта технология работает с существующей кабельной системой, включая кабели категории 5 без необходимости внесения каких-либо модификаций в существующую СКС.
Оборудование PoE и принцип работы
Технология PoE не оказывает влияния на качество передачи данных. Для ее реализации используются свойства физического уровня Ethernet:
— C использованием высокочастотных трансформаторов на обоих концах линии с центральным отводом от обмоток постоянное напряжение питания подается на центральные отводы вторичных обмоток этих трансформаторов, и так же с центральных отводов снимается на приемной стороне. Использование центральных отводов сигнальных трансформаторов позволяет без взаимного влияния передавать питание по сигнальным парам, то есть передавать по одним и тем же проводникам и высокочастотные данные, и постоянное напряжение питания.
— Использование свободных пар для подачи питания. Современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100BASE-TX, состоят из четырех пар, две из которых не задействованы.
Питающие устройства (инжекторы; англ. power sourcing equipment, сокр. PSE) отличаются по способу подключения питания, при этом питаемые устройства (сплиттеры; англ. powered device, сокр.
PD) являются универсальными.
Питаемые устройства должны проектироваться с возможностью приема питания в любом варианте, в том числе и при изменении полярности (например, когда используется перекрестный кабель).
Важным является то обстоятельство, что питающее устройство подает питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство является устройством питаемого типа. Таким образом, оборудование, не поддерживающее технологию PoE и случайно подключенное к питающему устройству, не будет выведено из строя. Процедура подачи и отключения питания на кабель состоит из нескольких этапов.
Определение подключения
Этап определения подключения служит для определения, является ли подключенное на противоположном конце кабеля устройство питаемым (PD). На этом этапе питающее устройство (PSE) подает на кабель напряжение от 2,8 до 10 B и определяет параметры входного сопротивления подключаемого устройства.
Для питаемого устройства это сопротивление составляет от 19 до 26,5 кОм с параллельно подключенным конденсатором ёмкостью от 0 до 150 нФ.
Только после проверки соответствия параметров входного сопротивления для питаемого устройства, питающее устройство переходит к следующему этапу, в противном случае питающее устройство повторно, через промежуток времени не менее 2 мс, пытается определить подключение.
Классификация
После этапа определения подключения, питающее устройство может дополнительно выполнять этап классификации, определяя диапазон мощностей, потребляемых питаемым устройством, чтобы затем контролировать эту мощность. Каждому питаемому устройству в зависимости от заявленной потребляемой мощности будет присвоен класс от 0 до 4.
Минимальный диапазон мощностей имеет класс 0. Класс 4 зарезервирован стандартом для дальнейшего развития. Питающее устройство может снять напряжение с кабеля, если питаемое устройство стало потреблять мощность больше объявленной во время классификации.
Классификация выполняется путём введения в кабель питающим устройством напряжения от 14,5 до 20,5 В и измерения тока в линии.
Подача полного напряжения
После прохождения этапов определения и классификации питающее устройство подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее 400 мс. После подачи полного напряжения на питаемое устройство, питающее устройство осуществляет контроль его работы двумя способами:
— если питаемое устройство в течение 400 мс будет потреблять ток меньше 5 мА, то питающее устройство снимает питание с кабеля;
— питающее устройство подает в кабель напряжение 1,9—5,0 В с частотой 500 Гц и вычисляет входное сопротивление; если это сопротивление будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, питающее устройство снимает питание с кабеля.
Кроме того, питающее устройство непрерывно следит за током перегрузки. Если питаемое устройство будет потреблять ток более 400 мА в течение 75 мс, питающее устройство снимет питание с кабеля.
Отключение
Когда питающее устройство определяет, что питаемое устройство отключено от кабеля или произошла перегрузка потребляемого тока питаемым устройством, происходит снятие напряжение с кабеля за время не менее 500 мс.
Преимущества технологии PoE
Технология подачи электропитания через Ethernet — это привлекательный альтернативный способ электропитания сетевых устройств. Причем ее применение возможно как при организации новых сетей, так и при модернизации существующих.
Чаще всего при модернизации сети требуется установка активного оборудования именно там, где нет поблизости источника питания и электрических розеток. Благодаря стандарту IEEE 802.
3af появляется возможность установки оборудования в наиболее подходящих для этого местах, невзирая на отсутствие электропроводки.
Например, можно установить Wi-Fi точку доступа в месте наилучшего приема сигнала, даже если там нет электрических розеток, или разместить IP-камеру в удобном для обзора месте. PoE позволяет не только существенно сэкономить на стоимости силовых кабелей и прочих компонентах, но и сократить время установки оборудования Ethernet.
Passive PoE
Альтернативное решение, называемое Passive PoE, в виде промежуточного комплекта адаптеров (инжектор и сплиттер), могут поддерживать только электрические характеристики соответствия стандарту 802.3af, но не протокольные.
Passive PoE не совместим со стандартом IEEE 802.
3af, тем не менее его используют многие компании, и об этом необходимо помнить при подключении устройства посредством PoE, так как маркировка такого оборудования также содержит указание на совместимость с PoE (например, Planet POE-100, D-Link DWL-P200).
Технология Power Over Ethernet в сетевых системах видеонаблюдения
Power over Ethernet (сокращенно PoE) — это технология, позволяющая передавать сетевому устройству электрическую энергию через стандартную витую пару в компьютерных сетях Ethernet.
Передача энергии и данных осуществляется одновременно, практически без взаимного влияния.
Данная технология предназначена для питания IP-видеокамер, точек доступа беспроводных сетей, видеосерверов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно провести отдельный электрический кабель.
Многие современные сетевые телевизионные камеры и видеосерверы поддерживают возможность такого варианта питания через Ethernet.
Поэтому использование технологии PoE в телевизионных системах наблюдения может позволить снизить затраты на установку отдельного источника питания или прокладку кабеля питания для сетевой камеры.
Этот весьма привлекательный способ электропитания сетевых камер можно применять как при организации новых сетей, так и при модернизации существующих.
Стандарты в области PoE
Требования к PoE-системам определяются разделом 33 стандарта IEEE 802.3af — 2003. Стандарт описывает два типа устройств PoE-системы. Первое — это питающее устройство, или инжектор (Power Sourcing Equipment — PSE), предназначенное для подачи электропитания в сеть Ethernet.
Второе — устройство, запитываемое через Ethernet (Powered Device — PD). Запитываемым устройством может быть либо само сетевое устройство с поддержкой технологии PoE, либо разделитель, который выполняет функции разделения каналов передачи информационных данных Ethernet и питания.
Разделитель имеет отдельные выходы Ethernet и питания и используется для сетевых устройств, не поддерживающих технологию PoE.
В технических решениях питания через сеть Ethernet могут использоваться два типа питающего оборудования: оконечное (endspan) и промежуточное (midspan). В обоих случаях постоянное напряжение с питающих устройств подается на запитываемые устройства.
Оконечные питающие устройства (PoE-коммутаторы) представляют собой сетевые коммутаторы с интегрированной схемой подачи питания через Ethernet. Промежуточные питающие устройства располагаются между стандартным сетевым коммутатором и запитываемым прибором. Они подают в кабель связи электропитание, не влияя на передачу данных.
Промежуточное питающее оборудование обычно используется в техслучаях, когда нужно лишь добавить в существующую сеть функции PoE.
Стандарт IEEE 802.3af — 2003 предусматривает подачу по витой паре постоянного номинального напряжения 48 В и максимальную передаваемую мощность 15,4 Вт.
С учетом возможных потерь в линии допустимая мощность для запитываемого устройства составляет около 13 Вт.
Эта технология работает с существующей кабельной системой на базе кабелей категорий 3 и 5 без необходимости внесения каких-либо модификаций.
Для питания устройств в сети используются свойства физического уровня сети Ethernet. При этом для питания устройств применяется один из двух следующих вариантов.
1. Использование свободных пар кабеля для подачи питания. Кабель категории 5, используемый в сетях 100Base-TX, состоит из четырех пар проводников, две из которых не задействованы. Эти пары могут использоваться для подачи напряжения.
2. Развязка напряжения питания и информационных сигналов, осуществляемая с помощью высокочастотных трансформаторов на обоих концах линии с центральным отводом от обмоток.
Постоянное напряжение питания подается на центральные выводы вторичных обмоток этих трансформаторов и снимается также с центральных отводов на приемной стороне.
Такое решение позволяет без взаимного влияния передавать по одной паре проводов высокочастотные данные и постоянное напряжение питания.
Таким образом, питающие устройства могут иметь различные варианты технической реализации рассматриваемой технологии. При этом все запитываемые устройства являются универсальными, т. е. могут работать с любым типом питающих устройств. Для защиты элементов системы от ошибок используется ряд специальных технических решений.
Так, запитываемое устройство должно принимать питание в любом варианте, в том числе и при изменении полярности (например, при случайной переполюсовке проводов). Кроме того, питающее устройство подает напряжение на кабель только в том случае, если подключенное устройство поддерживает эту технологию.
Таким образом, оборудование, не имеющее функции питания через Ethernet и случайно подключенное к питающему устройству, не будет выведено из строя.
При обнаружении сетевого устройства, запитываемого через Ethernet, питающее устройство может дополнительно выполнить его классификацию. Последняя предназначена для определения диапазона мощности, которую может потреблять запитываемое устройство. Каждому устройству в зависимости от заявленной потребляемой мощности присвоен класс от 0 до 4.
Максимальный диапазон мощностей имеют устройства класса 0. Класс 4 зарезервирован стандартом IEEE 802.3af — 2003 для дальнейшего развития. Питающее устройство может снять напряжение с кабеля, если запитываемое устройство стало потреблять мощность большую, чем зафиксированная во время этапа классификации.
Классификация выполняется путем подачи на кабель питающим устройством постоянного напряжения 14,5-20,5 В и измерения тока в линии.
После подачи рабочего напряжения питающее устройство осуществляет контроль потребляемого тока. Если устройство стало потреблять слишком большой ток или произошло короткое замыкание линии связи, питающее устройство снимает напряжение с кабеля.
Популярность технологии PoE потребовала от разработчиков поиска возможностей ее совершенствования с тем, чтобы обеспечить подачу электропитания через Ethernet для более мощных устройств. Исходя из этих потребностей, институт IEEE санкционировал работу по созданию нового стандарта 802.3at, часто называемого PoE+ или High PoE.
Новый стандарт предусматривает подачу максимальной мощности электропитания до 30 Вт по стандартному кабелю категории 5е или более высокой. Решение отказаться от поддержки кабелей категории 3 было продиктовано тем, что кабели категории 5е имеют восемь проводников (у кабелей категории 3 — четыре проводника).
Таким образом, появляется возможность использовать для подачи питания четыре пары проводников, а не две, как в стандарте 802.3af. Это значит, что без каких-либо изменений значений тока или напряжения новый стандарт позволит увеличить мощность электропитания, по крайней мере, в два раза.
Кроме того, поскольку кабель категории 5 имеет меньшее сопротивление, то и потери при передаче энергии будут меньше. Величина тока в кабеле категории 5е ограничена значением 360 мА, что связано с проблемой нагрева проводников.
Таким образом, максимальная мощность при передаче электропитания по всем восьми проводам кабеля составит около 59 Вт, по четырем проводам — 28,5 Вт, что может быть достаточным даже для сравнительно мощных устройств. В настоящее время уже существуют сетевые устройства, выпущенные по предварительным спецификациям стандарта 802.3at.
Особенности применения
Производители сетевых систем телевизионного наблюдения широко рекламируют технологию PoE питания через Ethernet как одно из важных преимуществ сетевых камер, позволяющих существенно снизить затраты на установку и эксплуатацию системы по сравнению с аналоговыми камерами. В некоторых случаях это действительно так. Однако при выборе питания сетевых камер через Ethernet следует учитывать следующие важные особенности.
Во-первых, сетевые камеры и сетевые коммутаторы с поддержкой питания через Ethernet обычно стоят дороже аналогичных устройств, не имеющих этой функции. Сетевые коммутаторы с поддержкой PoE в настоящее время не имеют широкого распространения.
Во-вторых, для обеспечения резервного питания коммутаторов (и подключенных к ним сетевых камер) необходимо использовать компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП). Стоимость таких источников может быть сопоставима со стоимостью отдельных источников питания, используемых для питания телекамер.
В-третьих, мощность, передаваемая по кабелю, ограничена значением 12,95 Вт. Следовательно, питание по сети Ethernet невозможно использовать для более мощных устройств, например, поворотных камер.
Кроме того, ограничение мощности делает зачастую невозможным питание таких устройств, как мощные источники ИК-подсветки, обогреватели кожуха и т. п. Это также ограничивает область применения сетевых камер с поддержкой технологии питания через Ethernet.
Рассмотрим различные аспекты влияния возможного использования питания сетевых камер через Ethernet на сетевую и инженерную инфраструктуры предприятия.
• Энергоснабжение. При внедрении технологии PoE возрастает энергопотребление сетевого коммутационного оборудования, а также тепловая нагрузка на систему кондиционирования.
Следовательно, потребуется дополнительные ресурсы источников бесперебойного питания и системы кондиционирования.
Это значит, что в некоторых случаях для подключения ИБП для питания сетевых камер и дополнительного кондиционера в серверной потребуется установить в электрическом щите выделенный автомат и проложить отдельный кабель.
Таким образом, как и в случае с независимым питанием телевизионных камер от отдельных источников, потребуются дополнительные затраты. Поэтому при проектировании системы сетевого телевизионного наблюдения стоит оценить экономическую целесообразность использования технологии питания телекамер через Ethernet.
• Время автономной работы. Требуемая продолжительность автономной работы сетевого коммутационного оборудования и оборудования телевизионной системы наблюдения, как элемента общей системы безопасности, может существенно отличаться.
Как правило, при питании компонентов телевизионной системы наблюдения через Ethernet требуемое время автономной работы может оказаться существенно выше. Кроме того, нагрузка на источники бесперебойного питания в рассматриваемом случае также выше.
Поэтому необходимо либо увеличивать ресурс всей системы резервного питания (включая неоправданное увеличение для «чисто» сетевого оборудования), либо разделять систему резервного энергопитания на две части с разной продолжительностью автономной работы. Продлить автономную работу можно различными способами. Например, подключить к ИБП дополнительные батареи.
Однако следует помнить, что их установка потребует дополнительного места и электрической мощности источника питания для заряда. Учитывая, что не все модели ИБП способны работать с дополнительными аккумуляторными батареями, а некоторые имеют ограничение на максимальную емкость подключаемых батарей, может потребоваться замена ИБП.
Во многих случаях для обеспечения их быстрого заряда придется устанавливать ИБП с большим запасом мощности. Другой способ продления продолжительности автономной работы — это подключение топливного генератора для питания коммутационного узла или всего здания. При этом требуемое время работы от аккумуляторных батарей снижается.
Однако использование топливного генератора может существенно повысить общую стоимость системы. Для него требуется регулярное выполнение работ по техобслуживанию, а вероятность отказа генератора, как механического устройства, заметно возрастает после нескольких лет эксплуатации.
• Потери. При протекании тока по кабелю имеет место падение напряжения, и по всей длине кабеля выделяется тепло. Стандарт IEEE Std 802.
3af — 2003 учитывает такое явление: питающее устройство, используемое в технологии PoE, должно обеспечивать выходное напряжение в диапазоне от 44 до 57 В и значение тока 350 мА (пусковой ток до 400 мА).
А нормальное функционирование потребителей энергии в сети с питанием через Ethernet имеет место в диапазоне входных напряжений запитываемых устройств от 36 до 57 В.
Таким образом, при минимальном напряжении 44 В на выходе источника питания и сопротивлении линии, не превышающем 20 Ом (например, когда кабель имеет протяженность около 100 м), падение напряжения на кабеле составит 7 В при токе 350 мА и 8 В при пусковом токе. Следовательно, запитываемое устройство будет работать нормально. Однако необходимо выполнение требований к параметрам используемого кабеля.
• Выделение тепла. Дополнительное выделение тепла может оказывать негативное влияние на коммутатор или другие элементы системы, особенно если они расположены вблизи от кабеля. Надо также иметь в виду, что рядом с коммутатором кабели обычно связаны в толстые жгуты, что усиливает эффект от нагревания.
В том числе это может привести к их повреждению, поскольку они, как правило, рассчитаны на эксплуатацию при температуре не выше +60°C. Поэтому возможно, что потребуется разделить кабели на небольшие жгуты и предусмотреть дополнительное пространство, достаточное для нормального теплообмена, что не всегда возможно.
Другая проблема, создаваемая дополнительным выделением тепла, состоит в необходимости увеличения мощности системы кондиционирования. Обычно рекомендуется избегать повышения температуры выше +25°C.
Поскольку при более высоких температурах существенно снижается ресурс оборудования и повышается риск возникновения областей локального перегрева, что чревато отключением оборудования и снижением ресурса аккумуляторов.
Следует помнить, что расчет теплового режима (охлаждения) необходимо выполнить для ситуации с наибольшей тепловой нагрузкой, когда ИБП заряжает батареи или работает от батарей.
• Помехи. При работе любого источника питания возникают электромагнитные помехи, которые могут нарушить целостность данных. Тем более что они передаются по тому же кабелю, что и информационный сигнал.
Это приводит к снижению средней скорости передачи данных, поскольку часть пакетов может повреждаться. Для уменьшения влияния этого эффекта необходимо использовать высококачественные коммуникационные кабели и внимательно оценивать параметры источников питания.
Для сетей с высокими требованиями к скорости передачи данных стоит выбирать модели источников питания с наименьшим уровнем пульсаций и шумов на выходе.
В целом технология с питанием по сети Ethernet дает некоторый выигрыш при работе с сетевыми камерами за счет возможности их установки в местах, где нет обычных электрических кабелей и розеток или где их трудно установить. Однако при этом повышаются требования к сетевой инфраструктуре здания. В любом случае необходим тщательный анализ всех требований и возможных вариантов решения задачи.
Применение технологии PoE в системах видеонаблюдения
Системы передачи питания удаленных устройств по слаботочному кабелю предлагают сегодня многие производители сетевого оборудования.
Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными, через стандартную витую пару в сети Ethernet.
Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.
Следует учитывать, что технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Стандарты IEEE 802.3af/at предусматривают две схемы организации дистанционного питания для сетей Ethernet.
В зависимости от применения оборудования того или иного стандарта зависит выходная передаваемая мощность на один канал: IEEE 802.3at- до 15,4W; IEEE 802.3at- до 25 W.
Выбор PoE оборудования производится исходя из необходимой мощности для функционирования подключаемого устройства.
В расчетах необходимо учитывать потребление мощности для обеспечения дальности подсветки, наличие подогрева камеры, PTZ и т.п.
Разберем на примерах возможные варианты применения данной технологии при построении систем видеонаблюдения.
Существует два варианта питания оконечных устройств по технологии PoE с применением активного и пассивного оборудования.
Наиболее распространенным решением при построении систем видеонаблюдения с PoE является применение активного оборудования: PoE инжекторов или коммутаторов, а также PoE сплиттеров, если IP камера не оснащена PoE.
На данном рисунке изображены три IP камеры с PoE и одна камера без встроенного PoE сплиттера, питание этой камеры производится через внешний PoE сплиттер, на который по сети Интернет подается напряжение 48 В с дальнейшим преобразованием до 12В для питания камеры.
Для питания одиночных камер возможно использование одноканальных PoE комплектов: инжектора и сплиттера.
Стандарты IEEE 802.3af/at предусматривают гарантированную подачу заявленной мощности и работу сети Интернет на расстояние до 100м.
Если расстояние до видеокамер не значительное, в пределах 40-50 м и потребляемая мощность не велика, то часто применяется подача питания на камеру по свободным парам 4,5 и 7,8 с использованием пассивных комплектов РОЕ, позволяющих значительно сократить расходы на систему видеонаблюдения. Работа пассивного PoE комплекта наглядно приведена на рисунке ниже.
Для построения больших систем с использованием пассивного РоЕ применяются коммутационные панели на 8, 12 или 16 портов.
Технология PoE в системах видеонаблюдения
При подключении камер IP-видеонаблюдения необходимо обеспечить среду передачи сигнала, а также снабдить камеру электропитанием. И если среда передачи обеспечивается за счёт FTP/UTP кабеля, становится возможным объединить в одном кабеле передачу сигнала и электропитание видеокамеры.
РоЕ или Power over Ethernet — это современная технология подачи питания на сетевые устройства через сигнальный кабель FTP/UTP, применяющийся при построении сети Ethernet. Таким образом, система РоЕ позволяет использовать только один тип кабелей для решения всех задач при построении системы IP-видеонаблюдения.
Главное преимущества технологии РоЕ — это экономическая выгода. Пропадает необходимость снабжать сетевые видеокамеры дополнительной электропроводкой для подачи электропитания.
Следовательно, все видеокамеры можно устанавливать в тех местах, где это действительно необходимо, без привязки к розеткам и дополнительным блокам питания.
Упрощается как сама установка, так и обслуживание видеокамеры, ведь питание на множество видеокамер подаётся централизованно.
Основные преимущества технологии РоЕ:
Необходимое оборудование:
1. Видеокамера, поддерживающая технологию PoE. Как правило, все современные IP-видеокамеры поддерживают данный стандарт.
2. Устройство, обеспечивающее электропитание по стандарту PoE. К таковым относятся PoE-инжекторы и PoE-коммутаторы.
PoE-инжектор, как правило, обеспечивает подключение одной видеокамеры.
Это небольшое устройство, в которое с одной стороны подключается сигнальный FTP/UTP-кабель и электропитание самого PoE инжектора.
На выходе этого устройства имеем FTP/UTP-кабель cо «встроенным» в него электропитанием для видеокамеры.
Коммутатор с разъемами PoE представляет собой обычный коммутатор с возможностью предоставления электропитания PoE по всем или по группе портов. Цена PoE-коммутатора не сильно отличается от цены обычного коммутатора, а вот упрощение монтажа и электропитания видеокамер заметно ощутимо, особенно в масштабной сети IP-видеонаблюдения.
Количество портов коммутатора варьируется от 4 до 48 в зависимости от модели. Важно правильно подобрать коммутатор, т.к. существует суммарная мощность портов PoE-коммутатора.
Видеокамеры потребляют разную мощность, потому при построении системы важно исходить не из количества PoE портов коммутатора, а из предельной мощности электропитания по PoE портам.
Сегодня все параметры использования РоЕ определяет стандарт IEEE 802.3af.
Он устанавливает мощность 15, 4 Вт, подаваемых на порт. Таким образом, после всех потерь камера может потреблять до 12, 95 Вт, что обеспечивает работу видеокамер с включенной ИК-подсветкой и нагревательными элементами.
Согласно тем же стандартам максимальное расстояние на котором видеокамеры будут обеспечиваться питанием — 100 м. Это ограничение совпадает с ограничением на максимальное расстояние для подключения IP-видеокамеры по витой паре.
Установка видеокамеры на более значительные расстояния решается путём применения промежуточных коммутаторов, либо за счёт оптоволоконного кабеля.
При этом электропитание видеокамеры может обеспечиваться на последнем участке («последняя миля»).
Таким образом, технология PoE не накладывает дополнительных ограничений на максимальное расстояние для подключения IP-видеокамеры.
Если же нужно подключить IP-оборудование на расстояние более, чем 100м, то прочитайте статью Что такое медиаконвертер и для чего он нужен?
FAQ по PoE, часть 2
Первая часть здесь.
Сегодня мы разберем:
Стандарты и типы PoE
Технология PoE на данный момент существует в нескольких, кардинально отличающихся видах. Почему так произошло?
К тому времени, как ребята из IEEE решили стандартизировать технологию, а произошло это не сразу после ее появления, некоторые корпорации уже изобрели свои собственные реализации PoE. Cisco, к примеру, еще в 2000 году представила питание устройств по витой паре.
Да и после принятия официальных стандартов IEEE 802.3af в 2003 году, IEEE 802.3at в 2009 году многие производители внедряют свои собственные способы PoE. В основном, потому что реализация полноценных стандартов 802.3af, 802.3at — это сложно и дорого, а потребителям часто нужны модели эконом-класса.
В итоге на данный момент PoE существует в нескольких вариантах:
Питание по витой паре согласно стандартам 802.3af, 802.3at называют активным PoE, питание, реализованное по технологии Passive PoE — пассивным.
Реализация питания по витой паре в устройствах может различаться по типу распиновки. А также, в зависимости от напряжения, подаваемого на порт, существует несколько классов PoE.
Все эти данные должны быть указаны в паспорте производителя и помогают правильно подобрать оборудование для проекта.
Стандарты IEEE 802.3af, 802.3at — активное PoE
Главное преимущество PoE-источников, которые поддерживают эти стандарты, это интеллектуальная схема работы. Она позволяет избежать порчи оборудования, продлить срок его службы, сэкономить потребляемую энергию.
Прежде чем подать питание на подключенное устройство, активный PoE-источник (коммутатор или адаптер) стандарта 802.3af/at проводит согласование с ним и устанавливает:
Параметры
| Характеристика | Стандарт 802.3af | Стандарт 802.3at (PoE+, PoE plus) |
| Диапазон напряжения постоянного тока на питаемом устройстве | от 36 до 57 V (номинальное 48V) | от 42,5 до 57 V |
| Диапазон напряжения, выдаваемого источником | от 44 до 57 V | от 50 до 57 V |
| Максимальная мощность PoE-источника | 15,4 Вт | 30 Вт |
| Максимальная мощность, получаемая PoE-потребителем | 12,95 Вт | 25,50 Вт |
| Максимальный ток | 350 mA | 600 mA |
| Максимальное сопротивление кабеля | 20 Ом (для cat.3) | 12,5 Ом (для cat.5) |
| Классы питания | 0-3 | 0-4 |
Классы питания
Самым распространенным является 1 класс питания.
| Класс | Стандарт | Мощность на порт, Вт | Мощность на устройство, Вт |
| 0 | 802.3af/802.3at | 15,4 | 0,44 — 12,95 |
| 1 | 802.3af/802.3at | 4,5 | 0,44 — 3,84 |
| 2 | 802.3af/802.3at | 7 | 3,84 — 6,49 |
| 3 | 802.3af/802.3at | 15,4 | 6,49 — 12,95 |
| 4 | 802.3at | 30 | 12,95 — 25,5 |
Passive PoE
Этот тип PoE — удешевленный аналог международных стандартов питания по витой паре. Как мы уже говорили выше, полноценная реализация 802.3af/802.3at сложна и повышает стоимость устройства. Поэтому производители сетевого оборудования эконом-сегмента используют вместо них в своей продукции пассивное питание по витой паре.
Его особенность в том, что источник Passive PoE не опрашивает питаемое устройство и не согласовывает мощность. По свободным проводникам витой пары просто подается постоянное напряжение. Поэтому, если соединить источник PoE и потребитель, несовместимые друг с другом, оборудование может сгореть: сразу или через некоторое время, в результате постоянного перегрева и подгорания плат.
Некоторые производители дополняют технологию Passive PoE полезными функциями. Например, PoE out в устройствах MikroTik способно определять, подключено ли к питаемому порту устройство, выявлять, нет ли перегрузки или короткого замыкания.
Кроме того, функциями PoE на большинстве устройств MikroTik можно управлять: включать, отключать их на портах, менять режим и т. п.
Речь, конечно идет не о простеньких PoE-шнурах, а о реализации PoE в роутерах, коммутаторах и другом оборудовании производителя.
Источники Passive PoE довольно широко варьируются по напряжению, мощности, силе тока. Чаще всего производители выпускают их под свое оборудование, поэтому в каждом отдельном случае нужно подбирать PoE-источник под конкретные потребности.
Типы распиновки
Для стандарта 802.3af
Тип А. И электричество, и данные подаются по жилам 1, 2, 3, 6. Жилы 5, 7, 8 не используются.
Тип B. Для подачи электропитания используются жилы 4, 5, 7, 8. Данные передаются по остальным.
Для стандарта 802.3at
Применяется только тип B. Использование распиновки типа A запрещено стандартом.
В большинстве случаев подача электропитания осуществляется по проводникам 4, 5, 7, 8 (как в типе B стандарта 802.3af).
(картинка увеличивается по клику).
Существует также распиновка по третьему типу, когда для подачи питания задействуются все жилы стандартного четырехпарного кабеля, но она встречается реже, обычно в фирменных реализациях PoE, например, UPOE от Cisco.
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.
Кабель для PoE
От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:
Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:
Длина PoE
Согласно стандартов 802.3af и 802.3at длина кабеля для PoE заявляется равной 100 метрам. Однако на практике максимальная длина витой пары PoE зависит от многих факторов, в том числе заранее неизвестных:
Со скидкой на перегибы и прочее максимальная длина кабеля PoE желательна не более 75 метров. Однако с действительно качественным кабелем, того же Одескабель, к примеру, можно сделать и больший пролет.
Если же мы говорим о Passive PoE, то здесь длина может быть меньше, вплоть до 30-60 метров. Расчет линии надо проводить с учетом:
При расчете бюджета PoE нужно:
Надеемся, что информация была вам полезной 🙂
Статья может со временем дополняться новыми сведениями.
Power over Ethernet что это и зачем нужно?
Power over Ethernet (PoE)-технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными, через стандартную витую пару в сети Ethernet. Для передачи питания используют специальные сетевые коммутаторы поддерживающие эту технологию.
Про коммутаторы, в общем
Для начала разберемся, что такое сетевые коммутаторы и какие они бывают.
Сетевой коммутатор он же свитч (жарг. свич от англ. switch — переключатель) это устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.
Все существующие коммутаторы различаются
Коммутаторы также можно разделить на:
Неуправляемые коммутаторы — к ним относятся почти все коммутатора уровня Layer 1 — это простые автономные устройства, которые управляют передачей данных самостоятельно и не имеющие инструментов ручного управления. Такие коммутаторы получили наибольшее распространение в «домашних» ЛВС и малых предприятиях, основным плюсом которых можно назвать низкую цену и автономную работу, без вмешательства специалиста.
Минусами у неуправляемых коммутаторов является отсутствие возможности настройки и малая внутренняя производительность. Поэтому в больших сетях предприятий неуправляемые коммутаторы использовать не разумно, так как администрирование такой сети требует больших затрат с точки зрения времени, затрудняет поиск неисправностей и накладывает ряд существенных ограничений.
2.Управляемые коммутаторы в основном уровня Layer 2 и Layer 3 — это более продвинутые устройства, которые также работают в автоматическом режиме, но помимо этого имеют встроенные средства контроля и мониторинга.
Основным минусом управляемых коммутаторов является более высокая стоимость, по сравнению с Layer 1, которая зависит от возможностей самого устройства и его производительности.
По количеству портов и скорости передачи данных особых комментариев мы давать не будем. Теперь чуть подробней кто такие эти уровни Уровень1 (Layer1), Уровень2 (Layer 2) и Уровень3 (Layer 3).
Layer 1. Сюда относятся все устройства, которые работают на 1 уровне сетевой модели OSI — физическом уровне.
К таким устройствам относятся повторители, хабы и другие устройства, которые не работают с данными вообще, а работают с сигналами.
Эти устройства передают информацию, с поступающую с одного порта и ретранслируют на все порты сразу. Такие устройства уже давно не производят, и найти их на рынке довольно сложно.
Layer 2. Сюда относятся все устройства, которые работают на 2 уровне сетевой модели OSI — канальном уровне. К таким устройствам можно отнести все неуправляемые коммутаторы и часть управляемых. Коммутаторы 2 уровня работают с данными ни как с непрерывным потоком информации (как коммутаторы 1 уровня), а как с отдельными порциями информации — кадрами (frame).
Умеют анализировать получаемые кадры и работать с MAC-адресами устройств отправителей и получателей кадра. Такие коммутаторы «не понимают» IP-адреса компьютеров, для них все устройства имеют названия в виде MAC-адресов. Коммутаторы 2 уровня составляют коммутационные таблицы, в которых соотносят MAC-адреса встречающихся сетевых устройств с конкретными портами коммутатора.
Layer 3. Сюда относятся все устройства, которые работают на 3 уровне сетевой модели OSI — сетевом уровне.
Который отвечает за взаимное преобразование аппаратных и сетевых адресов (MAC/IP) — протокол ARP, поиск пути между двумя промежуточными устройствами, установление логической связи между узлами.
К таким устройствам относятся все маршрутизаторы и часть управляемых коммутаторов, а так же все устройства, которые умеют работать с различными сетевыми протоколами: IPv4, IPv6, IPX, IPsec и т.д.
Коммутаторы 3 уровня целесообразнее отнести к разряду маршрутизаторов, так как эти устройства уже полноценно могут маршрутизировать, проходящий трафик, между разными сетями. Коммутаторы 3 уровня полностью поддерживают все функции и стандарты коммутаторов 2 уровня. С сетевыми устройствами могут работать по IP-адресам. Коммутатор 3 уровня поддерживает установку различных соединений: pptp, pppoe, vpn и т.д.
Управление интеллектуальными коммутаторами
Вариантов может быть несколько.
Telnet
Telnet-доступ к консольному порту коммутатора. Настройка происходит через командную строку коммутатора. Telnet-доступ не является защищённым.
SSH-доступ к управляемому коммутатору осуществляется по защищенному протоколу SSH, применяя различные клиенты (putty, gSTP и т.д.). Так же как в случае с настройка происходит через командную строку коммутатора.
Web-интерфейс
Настройка производится через WEB-браузер. В большинстве случаев настройка через Web-интерфейс не дает воспользоваться всеми функциями сетевого оборудования, которые доступны в полном объеме только в режиме командной строки.
Power-over-Ethernet
Теперь попробуем разобраться, зачем же в этих коммутаторах и так широкими возможностями еще и PoE.
Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель для подачи питания.
Технология PoE не оказывает влияния на качество передачи данных. Для ее реализации используются свойства физического уровня Ethernet.
Современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100BASE-TX, состоят из четырех пар, две из которых не задействованы. Свободные пары используются для подачи питания.
PoE обеспечивает подачу напряжения питания через стандартную витую пару для удалённых устройств типа беспроводных точек доступа, IP-телефонов, IP-камер, медиаконвертеров, устройств считывания данных и др.
Питание подается по свободным витым парам 4-5 и 7-8, которые не используются для передачи данных.
802.3af Стандарты PoE-A и PoE-B для сетей 100 и 1000 Мбит/сек. Распиновка 8-контактного разъема 8P 8C(RJ45)
| Pin 1 | Rx + | Rx + DC+ | TxRx A + | TxRx A + DC + |
| Pin 2 | Rx — | Rx — DC+ | TxRx A — | TxRx A — DC + |
| Pin 3 | Tx + | Tx + DC- | TxRx B + | TxRx B + DC — |
| Pin 4 | DC + | не используется | TxRx C + DC + | TxRx C + |
| Pin 5 | DC + | не используется | TxRx C — DC + | TxRx C — |
| Pin 6 | Tx — | Tx — DC- | TxRx B — | TxRx B — DC — |
| Pin 7 | DC — | не используется | TxRx D + DC — | TxRx D + |
| Pin 8 | DC — | не используется | TxRx D — DC — | TxRx D — |
Питающие устройства (англ. power sourcing equipment, сокр. PSE) отличаются по способу подключения питания, при этом питаемые устройства (сплиттеры; англ.powereddevice, сокр. PD) являются универсальными. Питаемые устройства проектируются с возможностью приема питания в любом варианте, в том числе и при изменении полярности (например, когда используется перекрестный кабель).
Важным является то обстоятельство, что питающее устройство подает питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство является устройством питаемого типа. Таким образом, оборудование, не поддерживающее технологию PoE и случайно подключенное к питающему устройству, не будет выведено из строя. Процедура подачи и отключения питания на кабель состоит из нескольких этапов.
Первый этап определения подключения служит для определения, является ли подключенное на противоположном конце кабеля устройство питаемым (PD). На этом этапе питающее устройство (PSE) подает на кабель напряжение от 2,8 до 10 B и определяет параметры входного сопротивления подключаемого устройства.
Для питаемого устройства это сопротивление составляет от 19 до 26,5 кОм с параллельно подключенным конденсатором ёмкостью от 0 до 150 нФ.
Только после проверки соответствия параметров входного сопротивления для питаемого устройства питающее устройство переходит к следующему этапу, в противном случае питающее устройство повторно, через промежуток времени не менее 2 мс, пытается определить подключение.
После первого этапа определения подключения питающее устройство может дополнительно выполнять этап классификации, определяя диапазон мощностей, потребляемых питаемым устройством, чтобы затем управлять этой мощностью.
Каждому питаемому устройству, в зависимости от заявленной потребляемой мощности, будет присвоен класс от 0 до 4. Минимальный диапазон мощностей имеет класс 0. Класс 4 зарезервирован стандартом для дальнейшего развития.
Классификация выполняется путём введения в кабель питающим устройством напряжения от 14,5 до 20,5 В и измерения тока в линии.
| 15,4 | от 0,44 до 12,95 | |
| 1 | 4,5 | от 0,44 до 3,84 |
| 2 | 7 | от 3,84 до 6,49 |
| 3 | 15,4 | от 6,49 до 12,95 |
| 4 | 30 | от 12,95 до 25,5 |
После прохождения этапов определения и классификации питающее устройство подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее 400 мс. После подачи полного напряжения на питаемое устройство питающее устройство осуществляет контроль его работы двумя способами:
1) если питаемое устройство в течение 400 мс будет потреблять ток меньше 5 мА, то питающее устройство снимает питание с кабеля;
2) питающее устройство подает в кабель напряжение 1,9—5,0 В с частотой 500 Гц и вычисляет входное сопротивление; если это сопротивление будет больше 1980 кОм в течение 400 мс, питающее устройство снимает питание с кабеля. Кроме того, питающее устройство непрерывно следит за током перегрузки.
Если питаемое устройство будет потреблять ток более 400 мА в течение 75 мс, питающее устройство снимет питание с кабеля.
Когда питающее устройство определяет, что питаемое устройство отключено от кабеля или произошла перегрузка потребляемого тока питаемым устройством, происходит снятие напряжение с кабеля за время не менее 500 мс.
В данный момент используется два стандарта PoE Стандарт IEEE 802.3af PoE и Стандарт IEEE 802.3at-2009 известный также как PoE Plus. Ниже приведена таблица двух стандартов PoE и их классов к типу Ethernet кабеля.
| Требования к кабелю | Категория 3 (UTP CAT3) или выше | Type 1: Категория 3 (UTP CAT3) или выше |
| Type 2: Категория 5 (UTP CAT5) или выше | ||
| Сила тока | 0.35 А | Type 1: 0.35 А |
| Type 2: 0.6 А | ||
| Выходное напряжение инжектора | 44 — 57 В | Type 1: 44 — 57 В |
| Type 2: 50 — 57 В | ||
| Входное напряжение питаемого устройства | 37 — 57 В | Type 1: 37 — 57 В |
| Type 2: 42.5 — 57 В | ||
| Максимальное энергопотребление питаемого устройства | Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт | Type 1: Класс PoE 0, 3: 12.95 Вт |
| Класс POE 1: 3.84 Вт | Класс PoE 1: 3.84 Вт | |
| Класс PoE 2: 6.49 Вт | Класс PoE 2: 6.49 Вт | |
| Класс PoE 4: не используется | ||
| Поддерживаемые питаемые устройства | IP-камеры, IP-телефоны, точки доступа | Все устройства PoE, PTZ-камеры для наружного монтажа, |
| точки доступа WiMAX, светодиодные табло, некоторые компьютеры |
Несмотря на все преимущества использования стандартизованной по 802.3af технологии PoE, существуют и недостатки, например:
Поэтому выпускаются альтернативные решения, называемые «PassivePoE», в виде промежуточного комплекта адаптеров, которые могут поддерживать только электрические характеристики соответствия стандарту 802.
3af, (то есть инжектор Passive PoE будет передавать любое напряжение, которое подается блоком питания, не обязательно 48 В) но не протокольные. Passive PoE полностью не совместим со стандартом IEEE 802.3af.
Passive PoE
Как правило, комплект Passive PoE (PPoE) не включает в себя блок питания, т.к. предполагается использование блока питания из комплекта поставки питаемого устройства.
Максимальная длина кабеля при использовании инжектора Passive PoE существенно меньше, чем при использовании инжектора PoE (30-60 метров, а не 100 метров). Разумеется, это во многом зависит от параметров штатного БП, потребляемого устройством тока и потерь в кабеле.
Для компенсации этих потерь на большом расстоянии достаточно заменить штатный БП на более мощный, с напряжением от 12 до 48 вольт.
Пассивный комплект PPoE-Light состоит из двух адаптеров: Инжектора (INJECTOR) и Сплиттера (SPLITTER). Passive PoE эффективен для использования в существующей сетевой инфраструктуре, позволяя применять технологию PoE для устройств, не оснащенных данной функцией изначально.
В комплект PPoE не входит какой-либо блок питания (БП), так как предполагается, что в большинстве случаев можно использовать штатный БП, входящий в комплектацию устройства. PPoE обеспечивает подачу напряжения питания через стандартную витую пару для удалённых устройств типа беспроводных точек доступа, IP-телефонов, IP-камер и др.
Питание подается также как и в классическом PoE по свободным витым парам 4-5 и 7-8, которые не используются для передачи данных.
Давайте рассмотрим небольшой пример как рассчитать использование PoEв связке телефонов Yealink SIP-T48G с поддержкой РоЕ (Power over Ethernet, 802.3af) Class 0 с потребляемой мощностью 2.4-10.5W и коммутаторов компании Huawei Quidway S5700-28C-PWR-EI 24 порта.
Коммутаторы S5700 PWR соответствует стандартам IEEE 802.3af и 802.3at (PoE+). И могут обеспечивать порты с максимальной нагрузкой до 30Вт. В нашем случае S5700-28C-PWR-EI установлен БП с мощностью 500W и выдаваемой для PoE369.6W. Согласно стандарту 802.3af мы сможем запитать от него 24 порта с нагрузкой на каждый порт 15.4 W или по стандарту802.3at 12 портов с нагрузкой 30 W.
Проведя не сложные математические расчеты мы получаем:
10 телефонов по 10.5 W = 105 Wсуммарно, что меньше чем выдаваемый максиму по PoE369.6W.
Получается что к коммутатору Huawei Quidway S5700-28C-PWR-EI мы можем подключить по PoE 24 телефона Yealink SIP-T48G. Либо другое оборудование на 12 портов по стандарту 802.3at (PoE+) мощностью до 30W например тонкие клиенты HP t410AiO поддерживающий стандарт 802.3at (PoE+) c потребляемой мощностью 24W 12штук.
Либо совмещать различное оборудование, видеокамеру с Grandstream GXV3674_HD_VF с поддержкой PоE IEEE802.3аf, видео домофон ROBIN SV 130 с поддержкой PоE IEEE802.3аf и т.д. Можно создавать довольно-таки много различных комбинаций использования оборудования PoE.
Заключение
По поводу целесообразности PoE довольно много споров. Наиболее частый аргумент (в плане подачи питания для IP-телефонов) — мы поставим на каждое рабочее место дополнительный Pilot за 300 р. и все будет работать гораздо дешевле. Итак, 300р. условно тратим на каждое рабочее место (всего 24) = 7200р. (около 110 USD)
А теперь перенесем это на коммутаторы и деньги:
Huawei S2700-26TP-PWR-EI — 24 порта с PoE — 563 USD
Разница — 122 USD против экономии на «пилотах» — 110 USD. Сомнительно, не правда ли?
Экономия в плане энергопотребления в наших реалиях, скорее всего штука сомнительная. Правильнее позиционировать данную технологию как дополнительное удобство и своеобразное решение эстетического вопроса с кучей проводов под столом.
Мы при выборе коммутатора в офис, оставились именно на модели с PoE.