Power over Ethernet ( PoE) on tekniikka, joka mahdollistaa sähköenergian ja tiedon siirtämisen etälaitteeseen tavallisen kierretyn parikaapelin kautta Ethernet -verkossa . Tämä tekniikka on tarkoitettu IP -puheluille , langattomille verkon tukiasemille, IP-kameroille , verkkokeskittimille ja muille laitteille, joihin ei ole toivottavaa tai mahdotonta vetää erillistä sähkökaapelia.
PoE-tekniikkaa kuvaavat IEEE 802.3af-2003, IEEE 802.3at-2009 ja IEEE 802.3bt-2018 standardit. Tästä tekniikasta on useita versioita, jotka edeltävät ensimmäistä standardia, mutta ne eivät ole kovin yleisiä.
IEEE 802.3af -standardin mukaan neljän parin kaapelissa virta syötetään kahden johdinparin kautta. Maksimiteho saavuttaa 15,4 W vakiovirralla 400 mA asti ja nimellisjännitteellä 48 V. Jännitteen minimiarvo voi olla 36 V ja maksimi 57 V.
Standardi määrittelee 5 PoE-tekniikalla toimivien laitteiden luokkaa nollasta neljänteen. Jokaisella luokalla on omat teho- ja virtaparametrinsa. Yleisin on ensimmäinen luokka. Hänelle tulovirta on 120 mA ja teho voi vaihdella 0,44 - 3,84 wattia. Neljäs luokka ei ole käytössä ja se on varattu tulevaisuutta varten.
IEEE 802.3at-2009 [1] -standardi , joka tunnetaan myös nimellä PoE+ tai PoE plus, tarjoaa jopa 25,5 W:n tehonsiirron [2] . Tämä standardi estää kuluttajalaitetta vastaanottamasta virtaa kaikista neljästä Ethernet-kaapeliparista samanaikaisesti [3] . Jotkut valmistajat ovat kuitenkin ilmoittaneet julkaisevansa laitteita, jotka kuluttavat virtaa kaikista pareista ja saavat siten jopa 60 W tehoa [4] .
IEEE 802.3bt-2018 -standardi, kolmannen sukupolven PoE, mahdollistaa jopa 51 W:n tehon syöttämisen yhdellä kaapelilla. Laitteisiin, joissa käytetään IEEE 802.3bt -standarditekniikoita. kaikki kahdeksan nykyaikaisen kierretyn parikaapelin johdinta (kat. 5 ja korkeammat) ovat mukana, kun taas kahdessa ensimmäisessä sukupolvessa vain neljää voidaan jättää käyttämättä.
Kahden vapaan parin käytön lisäksi 10/100Base-T-verkossa standardi mahdollistaa phantom-virran käytön tehonsiirrossa. Syöttöjännite syötetään potentiaalierona johdinparien välillä (esim. menetelmä B parien 4-5 ja 7-8 välillä). Nykyaikaisemmat laitteet tukevat sähkön siirtoa signaalijohtojen, nimittäin 1, 2, 3, 6, kautta. Tämä vaihtoehto vähentää merkittävästi kaapelin ja asennustöiden kustannuksia. Tämä PoE-tekniikka löytyy usein IP-videovalvonnasta ja tukiasemista. Standardi määrittelee virtalähteen johdinparit ja sen napaisuuden. Tämä tekniikka toimii olemassa olevien kaapeleiden kanssa, mukaan lukien luokan 5 kaapelointi, ilman, että olemassa olevaan SCS :ään tarvitse tehdä muutoksia .
| PINSIT kytkimessä | 10/100 DC varaosilla (menetelmä B) | 10/100 sekoitettu tasavirta ja data (menetelmä A) | 1000 (1 Gbps) DC & Bi-Data (menetelmä B) | 1000 (1 Gbps) DC & Bi-Data (menetelmä A) |
|---|---|---|---|---|
| Pin 1 | Rx+ | Rx+DC+ | TxRx A+ | TxRx // A+ DC+ |
| Pin 2 | Rx− | Rx−DC+ | TxRxA− | TxRx // A− DC+ |
| Pin 3 | Tx+ | Tx+DC− | TxRx B+ | TxRx // B+ DC− |
| Pin 4 | DC+ | ei käytetty | TxRx // C+ DC+ | TxRx C+ |
| Pin 5 | DC+ | ei käytetty | TxRx // C−DC+ | TxRx C− |
| Pin 6 | Tx− | Tx-DC- | TxRx B− | TxRx // B− DC− |
| Pin 7 | DC− | ei käytetty | TxRx // D+ DC− | TxRx D+ |
| Pin 8 | DC− | ei käytetty | TxRx // D− DC− | TxRx D− |
IEEE laajensi PoE+ 802.3at-2009 -standardia edelleen vuonna 2018 802.3bt-2018 tai PoE++ : aan , mikä sallii jopa 51 watin tehon Type 3:ssa tai jopa 71,3 wattia tyypissä 4.
IEEE 802.3bu-2016 [5] -standardi kuvaa tehon siirtoa yhden johtoparin yli - Power over Data Lines (PoDL) Ethernet - standardeille 100BASE-T1 ja 1000BASE-T1 käytettäväksi eri teollisuuden aloilla ja autoteollisuudessa. . [6] Kahden tai neljän parin tehonsiirrossa tehoa siirretään vain parien välillä, eikä kunkin parin sisällä ole tehoa, joten kunkin parin potentiaalieroa käytetään vain tiedonsiirtoon. Yhden parin tapauksessa teho ja data siirretään rinnakkain. PoDL-standardi määrittelee laitteille 10 teholuokkaa 0,5 - 50 wattia.
Laajennetussa muodossa PoDL-standardi on lisätty yhtenäiseen 802.3bz-standardiin, joka sisältää tehonsiirron 10BASE-T1 [7] ja 10GBASE-T1 [8] , joten vuodelle 2021 PoE-laitteita on jo 15 teholuokkaa.
IEEE aikoo kutsua koolle ryhmän kehittämään uutta PoE-standardia, joka mahdollistaa kaikkien neljän Ethernet-kaapeliparin käytön ja vähintään kaksinkertaistaa laitteiden tehorajan [9] .
PoE-tekniikka ei vaikuta tiedonsiirron laatuun. Sen toteuttamiseen käytetään Ethernet-fyysisen kerroksen ominaisuuksia:
Teholaitteet (suuttimet; eng. power sourcing equipment , lyhenne PSE ) eroavat tavasta, jolla ne kytkevät virtaa, kun taas virtalähteet (jakajat; eng. powered device , lyhenne PD ) ovat universaaleja. Virtakäyttöiset laitteet on suunniteltava niin, että ne ottavat vastaan virran millä tahansa tavalla, mukaan lukien napaisuuden vaihto (esimerkiksi käytettäessä jakokaapelia).
Virtalaite syöttää virtaa kaapeliin vain, jos liitetty laite on virtalähde. Näin ollen laitteita, jotka eivät tue PoE-tekniikkaa ja jotka on vahingossa kytketty virtalähteeseen, ei poisteta käytöstä [10] . Menettely kaapelin virran kytkemiseksi ja katkaisemiseksi koostuu useista vaiheista.
Connectivity Detection -vaihetta käytetään määrittämään, onko kaapelin toisessa päässä kytketty laite Powered Device (PD). Tässä vaiheessa virtalähdeyksikkö (PSE) syöttää kaapeliin 2,8 - 10 V jännitteen ja määrittää kytketyn laitteen tuloimpedanssin parametrit. Tehokäyttöisellä laitteella tämä vastus on 19 - 26,5 kOhm, kun kondensaattori on kytketty rinnan ja jonka kapasiteetti on 0 - 150 nF [11] . Vasta teholaitteen tuloresistanssiparametrien yhteensopivuuden tarkistamisen jälkeen teholaite siirtyy seuraavaan vaiheeseen, muuten teholaite yrittää toistuvasti, vähintään 2 ms:n kuluttua, määrittää yhteyden.
Yhteyden määritysvaiheen jälkeen teholaite voi edelleen suorittaa luokitteluvaiheen, joka määrittää teholla saatetun laitteen kuluttaman tehoalueen hallitakseen sitten tätä tehoa. Jokaiselle virtalähteelle annetaan ilmoitetusta virrankulutuksesta riippuen luokka 0-4. Minimitehoalue on luokka 0. Luokka 4 on standardin varaama jatkokehitystä varten. Virtalaite voi poistaa jännitteen kaapelista, jos virtalähde alkoi kuluttaa enemmän tehoa kuin luokittelussa on ilmoitettu. Luokittelu suoritetaan syöttämällä 14,5 - 20,5 V jännite kaapeliin virtalähteestä ja mittaamalla johdon virta.
Luokitteluvirrat [12] on annettu taulukossa:
| Luokka | Virtalähteen käyttämän laitteen enimmäisteho (PD), W | IEEE 802.3af/at luokitteluvirrat mitattuna virtalähteellä (PSE), mA |
|---|---|---|
| 0 | 0,44-12,95 | 0-5 |
| yksi | 0,44-3,84 | 8-13 |
| 2 | 3,84-6,49 | 16-21 |
| 3 | 6.49-12.95 | 25-31 |
| neljä | 12.95-25.5 | 35-45 |
| 5 | > 25.5 |
Tehokäyttöisten laitteiden virrankulutusluokat on esitetty taulukossa:
| Luokka | W PoE-porttia kohti | wattia laitetta kohti |
|---|---|---|
| 0 | 15.4 | 0,44 - 12,95 |
| yksi | 4.5 | 0,44 - 3,94 |
| 2 | 7 | 3,84 - 6,49 |
| 3 | 15.4 | klo 6.49-12.95 |
| neljä | kolmekymmentä | klo 12.95-25.5 |
Määrittely- ja luokitteluvaiheiden läpikäynnin jälkeen virransyöttölaite syöttää kaapeliin 48 V:n jännitteen nousevalla eturintamalla enintään 400 ms. Kun teholaitteeseen on kytketty täysi jännite, teholaite valvoo sen toimintaa kahdella tavalla:
Lisäksi syöttölaite valvoo jatkuvasti ylikuormitusvirtaa. Jos virtalähde kuluttaa yli 400 mA 75 ms:n ajan, virtalaite katkaisee virran kaapelista.
Kun teholaite havaitsee, että virtalähde on irrotettu kaapelista tai on tapahtunut teholaitteen kuluttaman virran ylikuormitus, jännite poistetaan kaapelista vähintään 500 ms:n kuluessa.
Vaihtoehtoinen ratkaisu, nimeltään Passive PoE, sovittimien välisarjan muodossa (suutin ja jakaja), voi tukea vain 802.3af-yhteensopivia sähköisiä ominaisuuksia, mutta ei protokollaominaisuuksia. Passiivinen PoE ei ole IEEE 802.3af -yhteensopiva, mutta monet yritykset käyttävät sitä, ja sinun on pidettävä tämä mielessä, kun liität laitetta PoE:n kautta, koska tällaisten laitteiden merkintä sisältää myös viitteen PoE-yhteensopivuudesta (esim. Planet POE -100, D-Link DWL-P200).
Passiivisen PoE-suuttimen kaavio:
| tuloliitäntä | lähtöliitin | ||
|---|---|---|---|
| yksi | Tx+ | Tx+ | yksi |
| 2 | Tx− | Tx− | 2 |
| 3 | Rx+ | Rx+ | 3 |
| neljä | V+ | — | neljä |
| 5 | V+ | — | 5 |
| 6 | Rx− | Rx− | 6 |
| 7 | V− | — | 7 |
| kahdeksan | V− | — | kahdeksan |
Kuluttajapiirien toteuttaminen tarjoaa kaksi mahdollista vaihtoehtoa:
Toisen tyypin käyttö on sallittu vain, jos kuluttajalla ei ole galvaanisesti kytkettyjä liitäntäliittimiä, kuten antenniliitintä, eikä sillä ole galvaanista yhteyttä koteloon tai laitteen ulkoisiin metalliosiin (tai sähköä johtamattomaan koteloon). käytetään).
Käytettäessä ukkossuojausta järjestelmissä, joissa on PoE, tulee ottaa huomioon suojalaitteiden yhteensopivuus Power over Ethernet -standardin yhden tai toisen toteutuksen kanssa (erityisesti ylimääräinen galvaaninen eristys salamansuojalaitteessa johtaa luonnollisesti myös PoE:n toimimattomuuteen, liian matalajännitteisenä epälineaarisena suojaelementtinä).
| Ethernet - lähiverkkotekniikoiden perhe | |
|---|---|
| Nopeudet |
|
| Yleiset artikkelit |
|
| historiallinen |
|
| Lähetin-vastaanottimet | |
| Liitännät | |
| Kaikki artikkelit Ethernetistä | |
| IEEE -standardit | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nykyinen |
| ||||||
| Sarja 802 |
| ||||||
| P-sarja |
| ||||||
| Vaihdettu | |||||||
| |||||||