Объяснение стандартов PoE: 802.3af против 802.3at против 802.3bt

Питание через Ethernet (PoE) позволяет по одному кабелю Ethernet передавать как сетевые данные, так и питание постоянного тока. Для любого, кто выбирает коммутатор PoE, инжектор, IP-камеру, точку беспроводного доступа, VoIP-телефон или устройство-автоматизации здания, стандарт PoE — это деталь, которая определяет две вещи: сколько энергии фактически получает устройство и будет ли ваше оборудование вообще работать вместе.

• 802.3af (PoE)питает устройства с низким-потреблением, до 15,4 Вт на порту коммутатора.
• 802.3at (PoE+)охватывает устройства средней-мощности, до 30 Вт на порт.
• 802.3bt (PoE++, также называемый 4PPoE)поддерживает устройства-высокой мощности на уровнях мощности Типа 3 и Типа 4, до 90 Вт на порт.

Какой из них вам нужен, сводится к трем числам, работающим вместе: максимальная мощность, потребляемая вашим питаемым устройством, выходная мощность-порта вашего коммутатора или инжектора и общий бюджет PoE, общий для всех портов. Если вы допустите любую из этих ошибок, устройства будут загружаться в ухудшенном режиме, отключаться от сети под нагрузкой или вообще не включаться.

802.3af против 802.3at против 802.3bt

Если вы прочитали только один раздел, прочтите этот. Таблица ниже представляет собой самый быстрый способ сопоставления стандарта с классом мощности и типичной рабочей нагрузкой.

Две цифры появляются для каждого стандарта не просто так: мощность, выходящая из переключателя (PSE), выше, чем мощность, достигающая устройства (PD), потому что некоторая ее часть теряется в виде тепла в меди. Когда вы сравниваете устройства, столбец PD имеет значение. Значения мощности определяются стандартами IEEE 802.3af, 802.3at и 802.3bt; Структура класса и потолок PD 71,3 Вт для типа 4 соответствуютПрограмма сертификации Ethernet Alliance PoE, который проверяет продукты на совместимость с этими положениями.

Что такое стандарты PoE?

PoE означает питание через Ethernet: по одной и той же витой-паре данные и питание постоянного тока передаются на подключенное устройство. Это полезно там, где отдельная розетка переменного тока будет неудобной или дорогой, например, на потолке, внешней стене, воротах или стойке камеры. Вы можете увидеть широтугде PoE используется в реальных установках, от наблюдения до покрытия беспроводной сети и конечных точек умных-зданий.

Каждое соединение PoE выполняет две роли:

• Оборудование источника питания (PSE)подает энергию. Обычно это коммутатор PoE или инжектор PoE.
• Питание устройства (PD)получает его. К распространенным PD относятся IP-камеры, точки беспроводного доступа, телефоны VoIP, считыватели-контроля доступа, домофоны, датчики и некоторые тонкие клиенты.

Момент, который сбивает людей с толку: мощность, указанная на порту коммутатора, — это выход PSE, а не то, что поступает на устройство. После потери кабеля порт PoE+ мощностью 30 Вт подает на PD около 25,5 Вт. Именно из-за этого разрыва стандарты PoE публикуют оба числа.

Классы PoE: как типы 1–4 сопоставляются с классами 0–8

Тип и класс связаны, но различны.Тип(от 1 до 4) указывает, какое стандартное поколение применяется.сорт(от 0 до 8) — это то, как PSE и PD согласовывают достаточно мощности, поэтому устройство с низким-потреблением не резервирует полный бюджет порта.Классы PoE определены на восьми уровнях.привязаны к стандартам следующим образом.

Почему это важно на практике: классификация — это то, что позволяет 24-портовому коммутатору со скромным общим бюджетом использовать сочетание камер класса 2 и точек доступа класса 4, не исчерпывая себя. Коммутатор распределяет каждый порт по согласованному классу, а не резервирует всюду максимальную мощность. При выборе размера системы планируйте класс, который фактически запрашивает каждое устройство, а не максимальное число, которое теоретически может предоставить порт.

802.3af PoE: лучше всего подходит для устройств с низким-энергопотреблением

IEEE 802.3af — это исходный основной стандарт, обеспечивающий мощность до 15,4 Вт от источника и примерно 12,95 Вт на устройстве. Он с легкостью охватывает телефоны VoIP, фиксированные внутренние IP-камеры, считыватели с простым доступом,-контроля, маломощные-датчики и базовые точки доступа.

802.3af заканчивается в тот момент, когда в устройство добавляется функция, требующая-энергоемкости. Обычный настольный телефон работает по стандарту 802.3af, но той же модели с видеоэкраном или USB-портом для зарядки может потребоваться PoE.+. Аналогично, фиксированная камера для использования в помещении работает по стандарту 802.3af, но добавьте обогреватель, инфракрасные осветители или двигатель, и бюджет иссякнет. Эмпирическое правило для установщиков: если устройство имеет экран, обогреватель, двигатель или более одного радиоприемника, считайте, что оно переросло стандарт 802.3af.

802.3at PoE+: практическая основа для современных сетей

IEEE 802.3at, или PoE+, примерно удваивает полезную мощность по сравнению с 802.3af и стал разумным стандартом по умолчанию для новых развертываний. Причина скорее конкретная, чем амбициозная: большинство современных точек доступа, устройства управления доступом к видео-считыватели и камеры с более высоким-разрешением теперь потребляют больше энергии, чем 802.3af, и могут безопасно передавать данные, поэтому PoE+ дает запас, который не позволяет этим устройствам работать с недостаточной мощностью.

PoE+ хорошо подходит для двух-диапазонных точек доступа и точек доступа Wi-Fi 6, камер видеонаблюдения с более широким набором функций, видеотелефонов и панелей управления доступом-. Однако потолок все еще есть. Некоторым высокопроизводительным точкам доступа Wi-Fi 6E и Wi{10}}Fi 7, уличным PTZ-камерам, дисплеям большего размера и некоторым строительным устройствам для достижения полной производительности требуется 802.3bt. Количество энергии зависит от модели и функционального режима, поэтому при покупке нового коммутатора, который должен работать несколько циклов обновления, убедитесь, что точки доступа, указанные в вашей дорожной карте, отключают радиомодули или порты USB при работе с PoE.+.

802.3bt PoE++ (4PPoE): тип 3 и тип 4

IEEE 802.3bt — это стандарт высокой-мощности, продаваемый как PoE++, 4PPoE или 4-парный PoE. Он существует для устройств, которым просто необходимо больше, чем может предоставить 802.3at, и имеет два уровня:

• Тип 3обеспечивает до 60 Вт у источника и около 51 Вт у устройства.
• Тип 4выдает до 90 Вт у источника и около 71,3 Вт у устройства.

Определяющим изменением является то, что 802.3bt обеспечивает питание по всем четырем витым парам, тогда как ранее PoE использовало две. Распределение тока по четырем парам делает практичным более высокую мощность и снижает нагрев, который в противном случае мог бы вызвать подача двух-пар при таких уровнях мощности. Отсюда и название «4-парное PoE».

Типичные нагрузки 802.3bt включают в себя несколько-радио и высокопроизводительные-точки беспроводного доступа, PTZ-камеры, наружные устройства с обогревателями, светодиодное освещение, интеллектуальные-системы управления зданием, цифровые вывески, тонкие клиенты и промышленные шлюзы Интернета вещей. Одно предупреждение для покупателей коммутаторов: если устройство поддерживает 802.3bt, не думайте, что коммутатор PoE+ спокойно справится. Устройство может включаться, но отключать функции, перезагружаться при пиковой нагрузке или вести себя хаотично, а не полностью выходить из строя.

PoE, PoE+, PoE++ и наименование поставщиков

С именованием начинается большая часть путаницы. Стандартами являются IEEE 802.3af, 802.3at и 802.3bt, но на страницах продуктов имеются маркетинговые метки: PoE, PoE+, PoE++, 4PPoE, Ultra PoE, High-Power PoE, UPOE и аналогичные термины поставщиков. Они не применяются последовательно. «PoE++» одного производителя составляет 60 Вт, тип 3; у другого — 90 Вт, тип 4. Некоторые проприетарные схемы вообще не ведут себя точно так же, как PoE на основе стандартов-, и в этом-то и заключается проблема,Программа сертификации Ethernet Alliance PoEбыла создана для решения проблемы маркировки продуктов, совместимых со стандартом IEEE.

При принятии решения о покупке игнорируйте маркетинговое название и вместо этого подтвердите следующие семь деталей:

• Стандарт IEEE: 802.3af, 802.3at или 802.3bt.
• Тип PoE: Тип 1, 2, 3 или 4
• Выходная мощность на-порт
• Общий бюджет коммутатора PoE
• Требования к входу питаемого устройства
• Категория кабеля и условия монтажа
• Ожидает ли устройство активный PoE или пассивный PoE

Активное PoE против пассивного PoE

Активное PoE — это PoE,-основанное на стандартах. Перед подачей полной мощности источник выполняет квитирование, чтобы подтвердить подключение реального устройства PoE. Cisco описывает, как этоэтап обнаружения и классификацииработает, включая характерное сопротивление, которое ищет PSE, чтобы оно никогда по ошибке не включило питание на устройство, не использующее-PoE.

Пассивный PoE пропускает это согласование и просто подает на кабель фиксированное напряжение, например 24 В, 48 В или 54 В. Поскольку квитирование отсутствует, пассивное PoE не совместимо автоматически со стандартами -IEEE PoE, а подключение пассивного источника к неправильному устройству может привести к его повреждению. Правило безопасного проектирования узкое: если в технических характеристиках устройства явно не указано, что оно принимает пассивный PoE при таком же напряжении и распиновке, не подключайте его к пассивному источнику.

Режим A против режима B и пар с питанием

PoE может передавать питание по различным парам проводов внутри кабеля.Режим Апередает питание на пары, которые также передают данные;Режим Биспользует запасные пары в 10/100 Ethernet. Благодаря активному PoE, основанному на стандартах-, вы редко выбираете режим вручную, поскольку совместимое устройство питания в любом случае предназначено для приема питания от совместимого источника.

Режим A и режим B по-прежнему имеют значение, так это сложная середина: чтение спецификаций инжекторов, устранение неполадок старого двухпарного оборудования и работа с пассивным PoE, где полярность и распиновка не согласовываются за вас. В современных гигабитных каналах все четыре пары передают данные, а 802.3bt также использует все четыре для питания, что является еще одной причиной, по которой его называют 4-парным PoE. Ошибки здесь обычно проявляются в том, что устройство питается от переключателя, а не от конкретной форсунки, что является несоответствием режима или распиновки, а не неисправным устройством.

Как рассчитать бюджет мощности PoE

Коммутатор с множеством портов PoE не обязательно может обеспечить максимальную мощность на всех из них одновременно. Общий бюджет PoE представляет собой отдельное число, меньшее, чем «порты × макс. ватт», и именно эта цифра определяет, сколько реальных устройств вы можете запустить.

Действующая формула определения размера:

Требуемый бюджет PoE ≈ (сумма потребляемой мощности всех устройств) × (запас 1 +)

Используйте запас в 20–30 % для поглощения бросков напряжения при-включении питания, будущих портах и ​​температурном снижении номинальных характеристик в теплых стойках. Два проработанных примера наглядно демонстрируют разницу.

Пример А, низкорослый:16-портовый коммутатор PoE+ с общим бюджетом 150 Вт, обеспечивающий питание восьми точек доступа по 18 Вт каждая. Потребление составляет 8 × 18 = 144 Вт при бюджете в 150 Вт, что составляет всего около 4 % запаса. Если эти точки доступа резко повышаются при запуске, коммутатор может отказать в подаче питания на некоторые порты или вызвать перезагрузку.

Пример B, размер с учетом высоты:тем же восьми точкам доступа мощностью 18 Вт, запланированным с запасом 25 %, требуется 144 × 1.25 = 180 Вт, поэтому вы указываете коммутатор с бюджетом PoE не менее 180 Вт и портами с поддержкой 802.3at-.

Простая таблица закупок: перечислите все PD и их номинальные характеристики, сложите их, умножьте на 1,2–1,3, затем подтвердите общий бюджет и тип каждого-порта на коммутаторе, которым вы являетесь.выбор в качестве сетевого коммутатора. Общий бюджет и рейтинг каждого порта – это две независимые проверки; прохождение одного не гарантирует другого.

Как выбрать правильный стандарт PoE

Повторяемый способ выбора по порядку:

• Максимальный розыгрыш устройства.Начните с таблицы данных PD и найдите точную стандартную мощность и мощность для наихудшего-случая. «Поддержка PoE» недостаточно; вам нужен тип и номер.
• Рейтинг по-портам.Убедитесь, что каждый порт может предоставить класс этого устройства. Порт 802.3af не будет соответствовать камере 802.3at, а порт 802.3at может оставить точку доступа 802.3bt в ограниченном режиме.
• Общий бюджет.Сложите все устройства и примените запас из раздела выше.
• Состояние кабеля.Учитывайте длину трассы, категорию кабеля и плотность жгута, которые становятся все более важными при увеличении мощности.
• Режимы функций.Проверьте, требуется ли устройству больше энергии для включения обогревателей, дополнительных радиомодулей или портов USB.
• Будущее расширение.Оставьте место для следующего обновления, чтобы не-повторно подключаться через два года.

Еще одна граница, о которой стоит сказать прямо: пассивное PoE и активное IEEE PoE не являются взаимозаменяемыми. Если устройству требуется пассивное PoE 24 В, обычный коммутатор 802.3af/at не будет его питать; если устройство ожидает стандартного активного PoE, пассивный инжектор может быть небезопасным. Когда эти два мира встречаются, используйте источник питания, рекомендованный производителем устройства.

Стандарт PoE и тип устройства

Практическая отправная точка в зависимости от класса устройства. Относитесь к этому как к первому варианту, а затем подтвердите его для конкретной модели, поскольку одна линейка продуктов может охватывать два стандарта в зависимости от опций.

Расстояние PoE, категория кабеля и тепловая мощность

PoE на основе стандартов-имеет тот же предел канала в 100-метров, что и передаваемые по нему данные. В пределах этого промежутка качество кабеля определяет, сколько энергии выдержит прохождение: более длинный или тонкий кабель теряет больше сопротивления из-за сопротивления, поэтому каналы с высокой-мощностью более чувствительны к нему, чем с малой мощностью.

Для базовых устройств с низким энергопотреблением-просто использовать обычную структурированную кабельную систему, и большинство установок уже соответствуют этим требованиям. Для 802.3bt при мощности 60 Вт или 90 Вт начинают иметь значение сечение проводника, категория кабеля и размер жгута, поскольку более высокий ток означает больше тепла, а нагрев сильнее всего в середине большого, плотно упакованного жгута внутри кабелепровода. Именно здесьКатегории кабелей Ethernet от Cat5e до Cat8стать реальным выбором дизайна, а не значением по умолчанию. Cat5e может передавать PoE, в том числе PoE с более высокой-мощностью на коротких, хорошо-проходах, но для плотных развертываний с высокой-мощностью применяется более тяжелая-категория, напримерэкранированный кабель Cat6Aдает больше теплового запаса и запаса мощности.

В проектах с высокой-плотностью сетей 802.3bt тщательно планируйте размеры пакетов и соблюдайте соответствующие стандарты кабельной разводки и местные нормы; ты также можешьуправлять температурой кабельного пучкас более свободной связкой, улучшенной вентиляцией и, при необходимости, кабелем, рассчитанным на ограниченное-потребление энергии. Повышение температуры в пучке зависит от общего тока и способа установки кабеля, а не от какого-либо отдельного звена.

Распространенные ошибки совместимости PoE

• Предполагая, что PoE+ всегда достаточно.Многие устройства поддерживают PoE+, но современным PTZ-камерам, мульти-точкам радиодоступа и оборудованию для умных-зданий может потребоваться 802.3bt.
• Считаем порты, а не бюджет.Общий бюджет 24-портового коммутатора все равно может быть ограничен. Прежде чем доверять количеству портов, сложите реальный совокупный спрос.
• Путаница мощности PSE и мощности PD.Порт PoE+ мощностью 30 Вт не обеспечивает мощность устройства в 30 Вт. Сравните с рейтингом стороны PD-.
• Использование пассивного PoE без проверки напряжения.Пассивное PoE должно соответствовать напряжению и распиновке устройства; неправильная комбинация может вывести из строя оборудование.
• Игнорирование мощности-на основе функций.Устройство может работать на PoE+, но для включения каждого радиомодуля требуется PoE++, а камере, которая хорошо себя чувствует в мягкую погоду, может потребоваться больше, когда сработает ее обогреватель.

Реальные-примеры выбора PoE в мире

Двенадцать точек доступа Wi-Fi 6.Пиковая мощность каждой точки доступа составляет около 22 Вт, поэтому потребность устройства составляет 12 × 22 = 264 Вт. При запасе в 25 % это составляет 330 Вт, поэтому вы выбираете коммутатор 802.3at с бюджетом PoE не менее 330 Вт. Перед заказом убедитесь, что ни одной точке доступа не требуется 802.3bt для включения второго радиомодуля 5 ГГц или 6 ГГц; если таковые имеются, переместите эти порты на коммутатор типа 3. Та же дисциплина применяется, когдавыбор точки беспроводного доступав первую очередь.

Восемь уличных PTZ-камер с обогревателями и ИК.Они сочетают в себе двигатель, осветители и обогреватель, который потребляет только холод, поэтому в худшем-случае мощность значительно превышает PoE.+. Укажите 802.3bt Type 3 или Type 4 в технических характеристиках камеры и рассчитывайте бюджет с учетом нагревателя-по цифрам, а не по показателям для мягкой-погоды.

Внедрение VoIP-телефонии.Стандартные телефоны потребляют мало-энергии, поэтому обычно достаточно простого коммутатора 802.3af. Если в телефонах есть видеоэкраны или USB-порты, проверьте, поддерживают ли они PoE+, прежде чем переходить к-только аппаратному обеспечению.

Умное здание и освещение.Светодиодные светильники, датчики присутствия, устройства контроля доступа и автоматизации имеют самые разные аппетиты. Для этих проектов на ранних этапах проектирования задайте как требования к каждому порту, так и общий бюджет коммутатора, поскольку модернизация мощности после прокладки кабелей является дорогостоящим вариантом.

Заключение

Выбор стандарта PoE — это действительно упражнение на сопоставление, а не игра в догадки. Узнайте требуемый тип устройства и-мощность в наихудшем случае, подтвердите, что порт может обеспечить этот класс, сложите общий бюджет с запасом по мощности и проверьте, может ли кабель передавать мощность на необходимое расстояние.. 802.3af работает с простыми конечными точками с низким- энергопотреблением. 802.3at – это практический базовый уровень для большинства современных сетей, а 802.3bt обеспечивает питание требовательного оборудования: высокопроизводительных-точек доступа, PTZ-камер, освещения и автоматизация зданий.

Единственная привычка, которая предотвращает большинство проблем в полевых условиях, — это проектирование с учетом фактической потребности устройства в мощности и реалистичного бюджета, а не количества портов на коммутаторе или маркетингового названия на коробке.