Power over Ethernet (PoE)
Power over Ethernet (PoE) — это технология подачи электропитания через Ethernet к конечным сетевым устройствам, которые для своей работы требуют и канал передачи данных, и источник питания. Это могут быть сетевые устройства специального назначения, коммутаторы Ethernet, беспроводные точки доступа, IP-камеры, сетевые накопители и т. п.
Текущая спецификация технологии PoE представлена и систематизирована в стандарте IEEE 802.3af , который описывает работу двух типов Ethernet-оборудования: источников питания (PSE) и потребителей питания (PD). Разнообразные компании предлагают свои варианты исполнения PD. В рамках этой статьи рассмотрение будет произведено на примере PD торговой марки Proto-X.
PSE-устройство (инжектор), входящее в состав активного оборудования, по терминологии стандарта обозначается *End-Point*, а выполненное в виде отдельного элемента и включаемое в разрыв Ethernet-линии — *Mid-Span*. Стандарт IEEE 802.3af предусматривает подачу по неэкранированной витой паре постоянного напряжения 48 V, при максимальной мощности потребления 15 Вт. При этом не оказывается влияние на качество передачи и приема данных по сети. Эта технология работает с существующими кабельными системами без необходимости внесения каких-либо изменений. Подача напряжения в линию возможна в двух вариантах:
|
Вариант А. На концах линии используются высокочастотные сигнальные трансформато-
ры с центральным отводом от обмоток. Постоянное напряжение питания подается на эти центральные отводы на передающей стороне и так же с центральных отводов обмоток снимается на приемной стороне. Это позволяет без взаимного влияния передавать по одной паре проводов и высокочастотные данные, и постоянное напряжение питания. |
Вариант Б. Для передачи питания использу- ются свободные пары в кабеле, поскольку современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100Base-TX, состоят из четырех витых пар, две из которых не задействованы. Это означает, что PSE-устройства (инжекторы) отличают- ся в зависимости от вариантов подачи напряжения в линию. Стандарт IEEE 802.3af позволяет таким устройствам подавать питание на пары (1, 2) и (3, 6) или на пары (4, 5) и (7, 8) обычного медного кабеля. |
Также данный PD имеет изолированную гальваническую развязку. Данный тип является более защищенным устройством, так как его силовые линии гальванически развязаны от источника. В неизолированных PD, например, короткое замыкание на любой из сторон PSE или PD может вывести из строя оба устройства, так как они гальванически связаны между собой общим *минусом*.
Устройство PSE подает питание в кабель только в том случае, если подключаемое устройство является устройством типа PD. Таким образом, конечное оборудование, в схеме которого отсутствует PD, не будет выведено из строя при случайном подключении к инжектору.
Процесс передачи напряжения происходит в 4 этапа: идентификация, классификация, старт и отключение.
Идентификация. На этом этапе определяется, является ли подключенное на противоположном конце кабеля устройство сплиттером. Устройство PSE подает на кабель напряжение от 2,8 V до 10 V и определяет параметры входного сопротивления подключаемого устройства. Для устройства PD это сопротивление от 19 до 26,5 кОм с параллельно подключенным конденсатором емкостью от 0 до 150 нФ. Только после проверки соответствия параметров входного сопротивления подключенного сплиттера требуемому значению PSE происходит переход к следующему этапу — классификации. В противном случае инжектор повторяет этап идентификации с интервалом не менее 2 мс.
Классификация. Служит для определения диапазона мощности, которую может потреблять устройство PD, и для дальнейшего контроля соответствия заявленной и реально потребляемой мощности. Классификация выполняется путем передачи инжектором напряжения от 14,5 V до 20,5 V и измерения тока в линии. Каждому устройству PD в зависимости от заявленной потребляемой мощности будет присвоен класс от 0 до 4 . Максимальный диапазон мощностей имеет класс 0. Класс 4 зарезервирован стандартом для дальнейшего развития. Устройство PSE может снять напряжение с кабеля, если устройство PD стало потреблять мощность большую, чем та, которую заявило во время этапа классификации. По умолчанию класс используемого PD равен 0.
Старт. После прохождения этапов идентификации и классификации устройство PSE подает в кабель напряжение 48 V (полное напряжение) за временной промежуток не менее 400 мс. Затем инжектор постоянно контролирует работу сплиттера двумя способами:
- Если устройство PD в течение 400 мс будет потреблять ток меньше 5 мА, то инжектор снимает питание с кабеля;
- Инжектор подает в кабель напряжение частотой 500 Гц амплитудой 1,9 V -5 V и вычисляет входное сопротивление сплиттера. Если это сопротивление будет больше, чем 1980 кОм в течение 400 мс, то инжектор снимает питание с кабеля.
Кроме того, устройство PSE во время работы непрерывно следит за током перегрузки. Если устройство PD будет потреблять ток более 400 мА в течение 75 мс, то питание с кабеля также будет снято.
Отключение. В случае, когда устройство PSE определяет факт отключения сплиттера от кабеля или в случае превышения потребляемого сплиттером тока, инжектор снимает напряжение с кабеля за время не меньше, чем 500 мс.
Технические характеристики, расписанные в стандарте, позволяют избегать возникновения различных внештатных ситуаций и предотвратить возможность возгорания, вследствие короткого замыкания, как со стороны PSE и PD, так и на линии передачи данных.
Что касается схемотехники, в PD торговой марки Proto-X используются отлично зарекомендовавшие себя диодные мосты mb6s с пиковым обратным напряжением до 600V с максимальным током перегрузки до 30A при диапазоне рабочей температуры от -55 до +150 °С. В качестве фильтра используются отлично зарекомендовавшие себя трансформаторы фирмы TRXcom TRC1102NL. В основе данного PD используется LM5071MT с максимальной мощностью до 15W, что соответствует 0 классу стандарта IEEE 802.3af.
Данное решение можно использовать даже с устройствами PSE нижнего ценового диапазона, не опасаясь возникновения чрезвычайных ситуаций.
SE типа Mid-Span торговой марки Proto-X используют схемотехнику, полностью соответствующую вышеописанному стандарту IEEE 802.3af. Этот тип PSE возможно использовать вместе с интегрированными в продукцию Proto-X PD, либо с внешним сплиттером PD Proto PoE SP-101, либо с PD других производителей в случае соответствия стандарту IEEE 802.3af.
В частных случаях производства практика позволяет использовать альтернативные системы подачи питания на устройства видеонаблюдения. Одна из таких систем реализована в комплектах IP-видеонаблюдения Proto-X Combo-IP 4W торговой марки Proto-X.
Интегрированный в видеорегистратор стабилизатор подает на свободные жилы соединительного UTP кабеля питание 12V. Комплекты снабжаются готовыми соединительными сетевыми кабелями с фиксированной длинной в 18 метров и разветвителем типа DC-8P8C.
Технология POE позволяет сохранить как материальные, так и трудовые ресурсы при проектировании сложных, многообъектных систем видеонаблюдения. Соединение камер с устройствами фиксации с помощью сетевых технологий без проброса дополнительных линий питания позволяет использовать существующую сетевую топологию без кардинальных строительных изменений объекта. Устройства, поддерживающие технологию POE, являются единственным вариантом быстрой и мало затратной интеграции в существующие информационные коммуникации. Также, при условии высокого уровня проектирования и сборки, POE системы являются предохранителем коммуникационных линий.
Связаться с инженерами "Proto-X" и получить квалифицированную помощь можно по телефонам +7 (499) 638-41-86, +7 (495) 204-15-00 в Москве и +7 (3812) 32-53-66, 32-53-77 в Омске, а также задать вопрос на нашем сайте.
|
ICQ: |
Skype:
|
E-mail: support@proto-X.net |