Poe максимальная длина кабеля

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.

Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Существует несколько вариантов этой технологии, предшествующих первому стандарту, но они мало распространены.

Содержание

Обзор стандартов PoE [ править | править код ]

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 15,4 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.

Стандарт IEEE 802.3at-2009 [1] , известный также как PoE+ или PoE plus, предусматривает подачу мощности до 25,5 Вт [2] . Этот стандарт запрещает устройству-потребителю получать питание по всем четырём парам Ethernet-кабеля одновременно [3] . Однако некоторые производители заявили о выпуске устройств, потребляющих питание по всем парам и таким образом получающих мощность до 60 Вт [4] .

Помимо использования двух свободных пар в сети 10/100Base-T, стандарт предусматривает использование фантомного питания для передачи электроэнергии. Подача питающего напряжения осуществляется как разность потенциалов между парами проводников (например, по методу B между парами 4—5 и 7—8). Более современные устройства поддерживают передачу электричества по сигнальным проводам, а именно — по 1, 2, 3, 6. Этот вариант существенно снижает затраты на кабеле и монтажных работах. Такая технология PoE часто встречается в сфере IP-видеонаблюдения и точках доступа. 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.

 

802.3af Стандарты PoE-A и PoE-B для сетей 100 и 1000 Мбит/с,
цоколёвка 8-контактного разъема 8P8C (RJ45)

 

PINS ON SWITCH	10/100 DC ON SPARES (МЕТОД B)	10/100 MIXED DC & DATA (МЕТОД A)	1000 (1 ГБИТ/С) DC & BI-DATA (МЕТОД B)	1000 (1 ГБИТ/С) DC & BI-DATA (МЕТОД A)
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-

Организация IEEE планирует собрать группу по разработке нового стандарта PoE, который позволит использовать все четыре пары кабеля Ethernet и, как минимум, удвоить предел мощности для питания устройств [5] .

Оборудование PoE и принцип работы [ править | править код ]

Технология PoE не оказывает влияния на качество передачи данных. Для её реализации используются свойства физического уровня Ethernet:

• с 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).

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 [6] . Процедура подачи и отключения питания на кабель состоит из нескольких этапов.

Определение подключения [ править | править код ]

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 [7] . 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 [ править | править код ]

После 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. 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.

Токи классификации [8] приведены в таблице:

КЛАСС	МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ, ПОТРЕБЛЯЕМАЯ ЗАПИТЫВАЕМЫМ УСТРОЙСТВОМ (PD), ВТ	ТОКИ КЛАССИФИКАЦИИ ПО СТАНДАРТАМ IEEE 802.3AF/AT, ИЗМЕРЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ (PSE), МА
	0,44—12,95	0—5
1	0,44—3,84	8—13
2	3,84—6,49	16—21
3	6,49—12,95	25—31
4	12,95—25,5	35—45
5	> 25,5

Классы потребления мощности питаемых устройств приведены в таблице:

КЛАСС	ВТ НА ПОРТ POE	ВТ НА УСТРОЙСТВО
	15,4	от 0,44 до 12,95
1	4,5	от 0,44 до 3,94
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

Подача полного напряжения [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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.

Passive PoE [ править | править код ]

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).

Схема инжектора Passive PoE представлена в таблице.

ВХОДНАЯ РОЗЕТКА		ВЫХОДНАЯ ВИЛКА
1	Tx+	Tx+	1
2	Tx−	Tx−	2
3	Rx+	Rx+	3
4	V+	—	4
5	V+	—	5
6	Rx−	Rx−	6
7	V−	—	7
8	V−	—	8

Особенности [ править | править код ]

Реализация схемотехники потребителя предусматривает два возможных варианта:

• с гальванической развязкой (импульсный трансформатор);
• с непосредственной связью (понижающий конвертер).

Использование второго типа допускается только в случае, если потребитель не имеет гальванически связанных интерфейсных разъёмов, таких, как антенный соединитель, и не имеет гальванической связи с корпусом или внешними металлическими частями устройства (или используется непроводящий корпус).

При использовании молниезащиты в системах с PoE следует учитывать совместимость защитных устройств с той или иной реализацией стандарта питания по Ethernet (в частности, дополнительная гальваническая развязка в грозозащитном устройстве естественным образом приводит к неработоспособности PoE, как и слишком низковольтные нелинейные элементы защиты).

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:

• по стандарту 802.3af,
• по стандарту 802.3at,
• по фирменным частным стандартам, из которых наиболее известен Passive PoE.

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:

1. Поддерживает ли подключенное устройство технологию питания по витой паре. Если нет, электричество по сетевому кабелю подаваться не будет.
2. Какое напряжение необходимо устройству. PoE-источник установит его класс питания и подаст соответствующее напряжение на порт.
3. Включено ли вообще устройство (потребляет ли оно электроэнергию). Если нет, подача питания по кабелю прекращается.
4. Не произошла ли перегрузка питаемого устройства. Если да, подача питания прекращается.

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
	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.

Для Passive PoE:

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.

Новинка в Украине. 3 года гарантии!

РoE на 250 м. VLAN. 802.3af/at

Кабель для PoE

От качества кабеля напрямую зависит качество PoE, и то, на какую расстояние его можно провести. Витую пару необходимо подбирать:

• четырехпарную, не ниже cat.5e,
• медную, а не омедненную (не биметалл),
• с толщиной проводников не менее 0,51 мм (24 AWG),
• с сопротивлением проводников не выше 9,38 Ом/100 м (более высокие значения способствуют большей потери мощности в кабеле),
• хорошего производителя.

Отлично подойдут для линка с PoE, к примеру:

• Одескабель неэкранированный наружный.
• Одескабель экранированный внутренний. Возможность использования экранированного кабеля нужно уточнять по спецификациям производителя. Например, PoE стандарта 802.3af/802.3atв некоторых моделях MikroTik возможно только с неэкранированной витой парой.

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:

• сечения проводников,
• металла проводников,
• количества изгибов на линии,
• наводок, неравномерных характеристик витой пары, перегибов кабеля и пр.

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:

• какое напряжение нужно питаемому устройству (в том числе при пиковой нагрузке),
• какое напряжение выдает источник,
• каково сопротивление витой пары и, соответственно, каковы будут потери напряжения на линии.

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.

Стандарты PoE, такие как IEEE 802.3af и IEEE 802.3at давно и активно используются на рынке CCTV. На сегодняшний день одним из самых востребованных решений при проектировании систем IP-видеонаблюдения является подача питания к IP-устройствам через сеть Ethernet. В Интернете огромное количество статей на эту тему, однако, информации по практическому применению PoE-оборудования крайне мало. В данной статье рассматриваются принципы коммутации PoE-оборудования, а также варианты решения проблем, возникающих в процессе его эксплуатации. Это поможет предотвратить ошибки при расчете проектов.

Для начала необходимо рассмотреть основные параметры передачи питания по кабелю Ethernet с помощью функции PoE, описать принцип соединения питающего и питаемого устройств, а также ответить на вопрос — каким же образом PoE-устройства понимают друг друга.

Основные спецификации PoE:

Обозначение PoE	Стандарт	Год выпуска	Мощность, Вт	Длина линии, м	Тип исп. пар кабеля	Сила тока, A	Напряжение, В (DC)
Стандартный PoE	IEEE 802.3af	2003	15.4 (до 18)	до 100	Тип 1 и 2	До 0.4	От 36 до 57
PoE+ (Hi-PoE)	IEEE 802.3at	2009	25.5 (до 30)	до 100	Тип 1 и 2	До 0.6	От 48 до 57
Super Hi-PoE	IEEE 802.3at+	2012

2013

60 и выше до 100 Тип 3 До 0.6 57

Passive PoE

Passive PoE используется в тех случаях, когда питаемое устройство (например, IP-камера) не поддерживает ни один из стандартов PoE, и организовать отдельное питание для устройства нет возможности. В таком случае используется PoE-сплиттер или связка PoE-инжектор + PoE-сплиттер, например, инжектор CO-PJ-1G30-P203 и сплиттер CO-PS-M15-1-P302 ).

Passive PoE также называют связку из двух устройств, не работающих по стандарту PoE (IEEE802.3af или IEEE802.3at), но позволяющих передавать по отрезку UTP кабеля постоянное напряжение, используя незанятые Ethernet-соединением пары проводников (обычно это жилы 4, 5 и 7, 8). Данное решение имеет простейшую схему, поэтому согласование передающего и принимающего устройств не проводится, что при неправильном подключении создает угрозу поломки подключаемого оборудования.

PoE-инжектор – это устройство, питающее сетевое оборудование через Ethernet-кабель. Позволяет организовать питание оконечного устройства поддерживающего технологию PoE.

PoE-сплиттер – это устройство, предназначенное для выделения линии с постоянным напряжением 12 В (возможны варианты) из сети Ethernet с поддержкой питания PoE. Позволяет организовать питание оконечного устройства, не поддерживающего PoE.

Удлинители PoE, или экстендеры, такие как CO-PE-B25-1-P101 — это устройства, позволяющие увеличить расстояние передачи данных и питания по сети Ethernet. Способны принимать PoE-питание на входе, а на выходе выдавать его аналогично инжекторам.

Данные устройства обычно не имеют дополнительного разъема питания и потребляют часть мощности (обычно до 1,5-2 Вт) от питающей линии PoE. При этом экстендер является и удлинителем сетевой линии. Таким образом, линия длиной до 100 метров приходит в экстендер, который снимает часть мощности PoE с 25,5 до 24 Вт, но передает далее линию с функцией PoE еще на 100-150 метров.

PoE – «фантомное питание» в сети Ethernet

Термин «фантомное питание» применяют когда одна и та же пара проводников кабеля используется для передачи питания и данных. Например для передачи PoE используются жилы UTP кабеля 1,2,3,6.

Данный тип передачи PoE-питания не оказывает влияния на стабильность и скорость передачи данных, так как в устройствах с функцией PoE использованы высокочастотные трансформаторы с центральным отводом напряжения.

Наиболее часто задаваемыми вопросами являются:

• Почему PoE-источник не сжигает устройства, не поддерживающие стандарт PoE?
• Каким образом два PoE-устройства соединяются?

При подключении каждая пара устройств (передающее и принимающее питание) проходит цикл согласования, в результате которого определяется класс питаемого устройства и возможность соединения с использованием функции PoE. Если устройство не имеет поддержки PoE – питание подаваться не будет. Таким образом, неподходящее оборудование, случайно подключенное к источнику PoE, не будет выведено из строя.

Порядок согласования при соединении устройств:

Питающее устройство подаёт от 3 до 10 Вольт в выбранные пары кабеля и определяет параметры сопротивления оконечного устройства.

Питаемое устройство должно представить источнику PoE от 19 до 26,5 кОм при 50-150 нФ.

После получения этих данных, источник определяет, является ли устройство на линии PoE-совместимым.

Если оконечное устройство показало приемлемые параметры, то по ним определяется его класс питания. Классу питания соответствует подаваемая на порт PoE мощность:

 

Класс 0 – 15,4 Вт

 

Класс 3 – 15,4 Вт

Отдельный класс занимают устройства с 60 Вт питания.

При согласовании устройства проходят две проверки:

 

Питающее устройство начинает поднимать напряжение в линии до 48 В в течении 400 мс, и если оконечное устройство за это время потребляет ток менее 5 мА, то питание с линии снимается.

Питающее устройство подаёт напряжение 1,9-5 В при частоте 500 Гц, и если входное сопротивление составляет более 1980 кОм, то питание с линии снимается.

Вся процедура согласования устройств занимает не более 0,5 с.

В случае если питающее оборудование определит перегрузку тока, потребляемого оконечным устройством, напряжение будет снято с кабеля в течение 0,5 с.

Основные принципы подбора коммутационного оборудования с функцией PoE

На практике расходы на коммутационное PoE-оборудование закладываются менеджером проекта, что называется, «на сдачу». Но опыт показывает, что в подавляющем большинстве случаев проблемы в реализации проектов возникают не в камерах или регистраторах, а как раз в части питания и коммутации.

Соблюдение основных принципов расчета проектов поможет избежать совершения ошибок при использовании технологии PoE.

Правильный расчет мощности питания

Расчет питания PoE необходимо проводить уже на этапе проектирования, т.к. ошибки или неправильные допущения при расчете мощности питания приводят к большим сложностям в реализации проекта.

Необходимые шаги при расчете питания PoE:

 

Изучить спецификацию устройств питающихся по PoE , а так же устройств, подающих PoE-питание. Например, если в спецификации на IP-камеру указан поддерживаемый тип PoE – IEEE 802.3at, то необходимо подбирать PoE-коммутатор или инжектор, поддерживающий данный стандарт.

 

Рассчитать суммарное потребление мощности по PoE-технологии всеми оконечными устройствами, оно не должно превышать возможности питающего устройства. При этом бюджет мощности PoE-коммутатора необходимо использовать не более чем на 75%, а в случае длительной эксплуатации — не более чем на 60%.

Необходимо изучить спецификацию PoE-коммутатора по параметру «максимальная мощность PoE-питания конкретных портов». Например, в спецификации может быть указано, что коммутатор позволяет осуществлять питание:

 

с 1 по 2 порт – до 30 Вт каждый

 

с 1 по 4 порт – до 15,4 Вт каждый

 

• с 1 по 10 порт – до 7,5 Вт каждый

 

Это означает, что необходимо уже на стадии расчета проекта четко представлять, какая нагрузка по мощности питания может быть передана от конкретного порта PoE-коммутатора к оконечному устройству.

Расчет необходимо производить, учитывая пиковую нагрузку. Например, камера CO-PRO-0006 в рабочем режиме потребляет 7,5 Вт, при включении ИК-подсветки и вентилятора — уже 11,4 Вт, а при включении еще и подогревателя – 26 Вт. Это означает, что для питания этой камеры по технологии PoE, необходимо закладывать PoE-инжектор с возможностью получения 30 Вт с порта, подключенного к камере.

Ограничение протяженности линий PoE

Несмотря на то, что в спецификациях технологии PoE указано о возможности использовать передающие линии длиной до 100 метров, при расчете проекта необходимо уходить от максимальных значений.

 

На практике не стоит закладывать линию с PoE-питанием длиной более 85 метров, нивелировав таким образом влияние многих факторов, неизвестных проектировщику при расчете, например: силовые наводки, перегибы, неравномерные характеристики кабеля и прочее.

 

Если не менее 10% длины линии составляют изгибы, например монтажные отводы кабеля и проводка кабеля в серверной комнате, надо считать корректной линию длиной не более 75 метров.

Не стоит забывать о том, что характеристики кабеля, такие как: частотная характеристика, металл проводника, сечение проводника, изоляция и, в конечном итоге, качество производства — имеют решающее значение для определения рабочей длины линии с PoE.

При расчете проекта IP-видеонаблюдения лучше отдавать предпочтение гигабитным решениям. Дело в том, что главная задача промежуточных сетевых устройств — «не испортить» видеопотоки от оконечных устройств (IP-камеры) при доставке к устройствам регистрации (NVR- или IP-сервер).

Решения, использующие стандарты PoE, вполне совместимы с гигабитными соединениями. Как известно, стандарт IEEE802.3ab (в описаниях как 1000BASE-T или 10/100/1000) использует для передачи все 4 пары кабеля UTP. Современное PoE-оборудование, совместимое с выше перечисленными стандартами, не снижает качество питания при передаче его по гигабитному соединению через UTP- кабель.

В случае, когда потоки данных не превышают возможности соединения 10/100 Мбит/с, соединение на скорости 1 Гбит/с для проекта всё равно предпочтительнее, у оборудования, работающего на этой скорости, улучшаются многие показатели:

 

Благодаря использованию более мощных CPU возрастает скорость коммутационной матрицы (измеряется в Гбит/с) и количество переданных пакетов в секунду (измеряется в Mpps), снижаются риски буферизаций, уменьшается время доставки пакетов.

 

Устройства, работающие на гигабитном уровне скорости, имеют объем оперативной памяти (ОЗУ) выше, чем 100 мегабитные устройства, иными словами, имеют увеличенный объем буфера приходящих/уходящих IP-пакетов (принцип Store and Forward). Данный параметр особенно важен при увеличении разрешающей способности IP-камер (при увеличении размеров опорных кадров).

Задержки на передачу пакета через внутреннюю коммутационную матрицу гигабитного сетевого устройства в 3-5 раз ниже, чем у мегабитных устройств.

Задержка межпакетного интервала пересылки IP-пакетов (IPG) гигабитной спецификации IEEE802.3ab снижена в 10 раз (до теоретической 0,1 микросекунды) по сравнению с 100-мегабитной IEEE802.3u.

Согласно гигабитной спецификации IEEE802.3ab задержка межпакетного интервала пересылки IP-пакетов (IPG) снижена в 10 раз (до теоретической 0,1 микросекунды) по сравнению с 100-мегабитной IEEE802.3u.

PoE-коммутатор является единым блоком питания для всех подключенных к нему оконечных устройств, поэтому необходимо помнить, что в случае поражения молнией одной из уличных IP-камер разряд может вывести из строя не только PoE-коммутатор, но и все подключенные к нему IP-камеры, таким образом, необходимо обязательно использовать в проекте грозозащиту, например, такую как CO-PL-P407.

Не стоит пытаться сэкономить на разделе коммутации. Низкая цена должна насторожить: например, если в проекте предлагается использовать гигабитный 8-портовый коммутатор (450 руб.) или PoE-инжектор с описанием «до 70 Вт» (800 руб.), то возникают сомнения в “уровне”, используемых в данных устройствах комплектующих, или в качестве сборки коммутационных устройств.

При использовании более качественных устройств, их стоимость может вырасти вдвое, но для всего проекта излишняя экономия может нанести значительный вред объекту.

Резервировать нужно всё и всегда. К серверам желательно добавить дополнительный сервер для оперативного перехватывания потоков. При расстановке камер необходимо заложить взаимные видимые зоны обзора, количество PoE-коммутаторов рассчитать так, чтобы при выходе из строя одного из них, можно было временно коммутировать IP-камеры на остальные, и, конечно же, нужно резервировать линии связи.

Рекомендации по выбору кабеля для построения линии с функцией PoE

При кажущейся простоте выбор “правильного” кабеля при проектировании сетевых линий с функциями PoE имеет большое значение.

Необходимо закладывать в проект только качественный UTP/FTP/STP кабель, соответствующий всем рекомендованным характеристикам для построения линий с PoE-питанием.

По своему строению сетевой кабель разделяется на:

 

• UTP – стандартный кабель без экранирования.
  
• FTP – одна внешняя, общая для всех пар, экранирующая оболочка.
  
• STP – внешняя экранирующая оболочка и экранирующая оболочка на каждую пару проводников (данный вид кабеля имеет несколько вариантов).

Существуют несколько типов использования в PoE соединении пар проводников стандартного четырёхпарного сетевого кабеля:

 

• Тип 1 – проводники 4,5 (+) и проводники 7,8 (-)
• Тип 2 – проводники 1,2 (+) и проводники 3,6 (-)
• Тип 3 – проводники 1,2,4,5 (+) и проводники 3,6,7,8 (-)

Требования к категории кабеля

Кабель классифицируется по эффективной скорости передачи т.е. по полосе пропускания. Для реализации в проектах линий с функцией PoE кабель должен соответствовать категории (cat) не ниже Cat5e.

Рекомендованные категории кабелей:

 

• Cat.5e – полоса частот 100 МГц
• Cat.5e — полоса частот 200 МГц
• Cat.6 — полоса частот 250 МГц
• Cat.6a — полоса частот до 500 МГц
• Cat.7 — полоса частот до 600 МГц
• Cat.7а — полоса частот до 1200 МГц

Требования к характеристикам кабеля при построении PoE-линий

Помимо стандартов Cat существует огромное количество важных физических характеристик кабеля для корректного построения линий.

Рекомендации к параметрам кабеля таковы:

 

Использовать только кабель с одножильными проводниками из меди.

 

Использовать только четырёхпарный кабель. Не допускается разбивать кабель на несколько. Например, два двухпарных или четыре однопарных.

Сечение жилы проводника должно быть не менее 24AWG (0.51 мм).

Сопротивление жилы кабеля 9,38 Ом/100 м и ниже. Сопротивление проводника приводит к существенному падению возможной мощности питания. Например, на 100-метровой линии кабеля с жилами сечения 0,51 мм – при стандарте IEEE 802.3af (мощность до 15,4 Вт) до питаемого устройства дойдет не более 13 Вт, а при стандарте IEEE 802.3at (мощность до 30 Вт) — не более 24 Вт. Это означает, что при закладывании в проект линий PoE и при высоких требованиях к мощности питаемых устройств, необходимо закладывать в проект кабель 23AWG или 22AWG при категории Cat.6 и выше.

 

• Использование экранированного или неэкранированного кабеля не влияет напрямую на качество линии с функцией PoE, но зависит от условий прокладки кабеля для предотвращения внешних воздействий (таких как, например, электромагнитные излучения). Нужно учитывать, что экранированный кабель предполагает проведение дополнительных работ по заземлению.

 

Требования к эксплуатации коммутационного оборудования с функцией PoE

Конечно, проектировщик не может учесть всех условий эксплуатации, однако многих проблем эксплуатации объекта можно избежать уже на стадии подготовки проекта.

Таким образом, обязательные действия проектировщика заключаются в следующем:

 

Добавить в проект защиту питания PoE-коммутаторов, что позволит уберечь коммутационное оборудование от скачков напряжения. Как показывает практика, блоки питания PoE, встроенные в коммутаторы, довольно чувствительны к сбоям питания 220 В.

 

Учитывать, что каждое питающее устройство может (но не обязательно) снижать свой бюджет мощности на 10% за год использования. Причем это правило относится и к блокам питания, применяемым в компьютерной технике, и к блокам питания, используемым в CCTV. Необходимо понимать, что PoE-возможности в составе сетевого коммутатора, по сути, являются дополнительным блоком питания постоянного напряжения (DC), и у этого блока зачастую те же проблемы – перегревы, проседания, поломки.

Добавить в проект грозозащиту, что позволит избежать выхода из строя PoE-коммутаторов и всех подключенных к нему IP-камер.

Разместить PoE-коммутаторы в специальных кондиционируемых помещениях или шкафах с терморегуляцией, это позволит избежать поломок вследствие перегрева. На практике, коммутатор с функцией PoE довольно чувствителен к повышенной температуре окружающей среды. Например, при температуре +45°С обычный сетевой коммутатор еще способен успешно функционировать, но коммутатор с функцией PoE вполне может выйти из строя. Причем, чем выше бюджет потребляемой мощности, тем жестче должны быть требования к температурному режиму в помещении.

Учитывать, что UTP-кабель, использующийся для PoE-соединения, чувствителен к воздействию прямых солнечных лучей. Например, кабель, открыто проложенный вдоль линии окон, при попадании на него солнечных лучей вполне может прогреться до +50°С и выше. Исходя из того, что по нему может проходить ток до 0,5А при 48-57 В постоянного напряжения, повышение сопротивления нагретого участка ожидаемо увеличит потери мощности. Важно не допускать в проекте наличия открытых участков, что часто происходит с сетевым кабелем в помещении, и добавлять в проект гофрошланги.

Предъявлять повышенные требования к разъемам RJ45, особенно это относится к разъемам, граничащим с внешней средой. Очень часто стандартные разъемы RJ45 имеют проводники из омеднённой жилы. При прохождении токов(0,3-0,6А) на контактных площадках разъемов ускоряется процесс коррозии. Для уличных IP-камер при использовании PoE питания можно рекомендовать разъемы класса защиты IP67.

 

источник: https://web-shpargalka.ru/poe-maksimalnaja-dlina-kabelja.php