Что такое poe и как работает power over ethernet

В настоящее время подключение к Интернету стало необходимым, поскольку почти каждому электронному устройству для правильной работы требуется активное подключение к Интернету. Хотя у большинства устройств есть возможности подключения к Wi-Fi, многие устройства и сетевые маршрутизаторы по-прежнему используют порты и кабели Ethernet для подключения к проводной интернет-линии. Ранее мы узнали о том, как данные могут передаваться по линиям электропередачи в статье «Связь по линиям электропередачи», а сегодня мы узнаем, как можно передавать мощность по линиям передачи данных, которые являются PoE (Power over Ethernet).

Что такое PoE (Power over Ethernet)?

Как следует из названия, подача электроэнергии через кабели Ethernet называется PoE.

Все мы знаем, что кабели Ethernet используются для передачи данных и подключения к сети, но знаете ли вы, что в большинстве случаев мы не используем все соединительные линии, имеющиеся в кабеле Ethernet. Например, рассмотрим кабель Ethernet, показанный на рисунке ниже, он имеет 8 линий, но из них только четыре линии обычно используются для обмена данными (оранжевый, оранжевый, белый, зеленый и зеленый, белый), а остальные четыре линии остаются свободными. Таким образом, обмен данными возможен даже после того, как мы отключим эти незанятые линии на обоих концах, поэтому в недорогом кабеле Ethernet всего четыре линии вместо восьми. Таким образом, свободные четыре линии могут использоваться для передачи энергии. Эта простая установка с использованием свободных линий для подачи питания на нагрузку называется Power over Ethernet.

Теперь давайте посмотрим на простую схему, чтобы лучше понять PoE. В этой схеме четыре провода (а именно синий, сине-белый, коричневый и коричнево-белый) оторваны от разъема на каждом конце кабеля. Как было сказано ранее, эта пара коричневого и зеленого проводов не используется в низкоскоростных приложениях Ethernet, поэтому их снятие с гнезда не вызовет прерывания связи. Таким образом, один конец должен быть подключен к источнику питания, а другой - к нагрузке, поэтому в качестве примера мы используем аккумулятор в качестве источника питания и камеру в качестве нагрузки. Когда источник и нагрузка находятся в замкнутом контуре, приведенная ниже схема завершена, и камера покажет ответ. Поскольку с помощью этой простой настройки мы подавали питание на простое устройство через кабель Ethernet, мы можем сказать, что PoE достигается.

Как работает Power over Ethernet и почему он используется

Основная причина использования PoE по сравнению с традиционной системой электропитания - это снижение затрат на обеспечение электропитанием каждого периферийного устройства, которое подключается к сети. Например, если у вас есть 10 шпионских камер, распределенных по всему зданию, в этом случае потребуется 10 блоков питания для обеспечения их питанием, и это не главная проблема. Основная проблема заключается в том, чтобы проложить 220 линий электропитания рядом с каждым периферийным устройством, что непрактично, поэтому использование PoE - лучший вариант для подключения всех периферийных устройств к центральной системе.

Теперь зачистка кабеля Ethernet для подключения каждого периферийного устройства к центральной системе сама по себе является утомительной задачей, поэтому для этого используются инжектор PoE и разветвитель PoE.

Как показано на рисунке, с помощью инжектора PoE и разветвителя PoE мы можем пропустить все хлопоты по определению цветов, зачистке проводов, пайке и заделке свободных концов. Теперь давайте посмотрим на функции этих устройств и на то, как их можно использовать.

Инжектор PoE

Это устройство имеет два порта ввода и один порт вывода. Первый вход предназначен для подключения обычного кабеля Ethernet, другой вход предназначен для подключения источника постоянного тока, а выход используется для подключения кабеля PoE Ethernet.

На входе у нас: нормальное соединение Ethernet + источник питания постоянного тока

На выходе имеем: PoE Ethernet (который можно использовать для подключения устройств PoE)

Таким образом, функция инжектора PoE обеспечивает PoE Ethernet, используя обычное соединение Ethernet и источник питания постоянного тока.

Разветвитель PoE

Это устройство имеет один входной порт и два выходных порта. Вход предназначен для подключения кабеля PoE Ethernet, а выходные порты обеспечивают нормальное питание Ethernet и постоянного тока.

На входе имеем: PoE Ethernet

На выходе имеем: Обычное соединение Ethernet + блок питания постоянного тока.

Таким образом, функция разветвителя PoE является полной противоположностью инжектора PoE, который состоит в разделении соединения PoE Ethernet на обычный Ethernet и пригодный для использования источник питания постоянного тока.

PoE Extender

PoE Extender используется, когда сеть находится на больших расстояниях, например, в торговых центрах, отелях, ресторанах, офисных зданиях, на предприятиях, в университетских городках и на спортивных объектах. В этих местах нельзя использовать обычные 100-метровые Ethernet-соединения, и именно здесь приходит на помощь PoE Extender. Это устройство можно использовать для расширения сетевых устройств Ethernet за пределы базового предела расстояния 100 м, что делает его жизнеспособным вариантом во многих случаях.

В наши дни периферийные устройства поддерживают PoE Ethernet, поэтому мы можем пропустить разветвитель и напрямую подключить кабель к устройству, как показано на рисунке.

Теперь эта настройка будет работать, если есть одно или два устройства, но если есть несколько устройств, то покупка инжектора PoE для каждого устройства - не лучшее решение. Для таких конкретных случаев у нас есть концентратор PoE, который может заменить несколько инжекторов PoE.

PoE Hub

Концентратор PoE работает аналогично инжектору PoE, за исключением того, что он принимает множество соединений Ethernet, обеспечивая при этом такое количество выходов PoE Ethernet. Концентратор лучше всего использовать, если у вас много устройств PoE на одном конце и нормальное соединение Ethernet, обеспечивающее сервер на другом. Работу концентратора можно легко понять из приведенной ниже блок-схемы.

До сих пор мы предполагали, что в кабеле Ethernet есть свободные линии, которые можно без особых проблем использовать для PoE.

Теперь вы можете спросить, а как насчет случаев, когда используются все линии в кабелях Ethernet ? Что ж, этот случай не редкость, поскольку высокоскоростной Интернет и системы передачи данных используют все линии передачи данных. Даже в этих случаях PoE все еще возможно, но становится сложным по сравнению с предыдущей конфигурацией.

В случае высокоскоростной системы передачи данные и мощность передаются по одним и тем же линиям, но для этого используются специальные устройства. Этот специальный блок представляет собой коммутатор PoE, который увеличивает стоимость, в отличие от предыдущего, когда мы можем просто удалить неиспользуемые линии на обоих концах и использовать его для нашего удобства.

PoE коммутатор

Коммутатор PoE - это сетевой коммутатор, способный обеспечивать питание через Ethernet от каждого интерфейса, при этом сохраняя возможность пересылки кадров. Проще говоря, он работает как порт для подключения нескольких устройств PoE к одному ПК.

На блок-схеме вы можете увидеть, как несколько устройств PoE подключены к коммутатору PoE с помощью кабелей Ethernet, и ПК обменивается данными с этими устройствами через коммутатор PoE. Коммутатору PoE требуется один восходящий канал к существующей сети для дальнейшего расширения и увеличения количества портов.

Стандарты PoE

Устройства PoE соответствуют определенным стандартам передачи данных и подачи питания. Таким образом, эти стандарты соблюдаются при разработке этих устройств. Обычно при проектировании этих устройств соблюдаются четыре типа стандартов, которые подразделяются в зависимости от их допустимой мощности.

Расширение IEEE	Тип	Мощность
IEEE802.3af	Тип 1	15,4 Вт
IEEE802.3at / PoE +	Тип 2	30,8 Вт
IEEE802.3bt / UPoE	Тип 3	60 Вт
IEEE802.3bt	Тип 4	90 Вт

Вы можете заглянуть в эту таблицу и выбрать подходящий коммутатор, инжектор или маршрутизатор PoE для своих устройств PoE.

PoE приложения

• Интеллектуальная система освещения: Системой освещения можно управлять с помощью сервера или удаленного ПК, что пригодится.
• Умный дом: PoE упрощает проектирование умного дома, потому что в умном доме подключение к сети устанавливается в каждом углу жилого помещения, в то время как каждое устройство обменивается данными друг с другом, и этого легче достичь с помощью PoE.
• Система безопасности: офисы и институты могут повысить свою производительность, установив устройства PoE для обеспечения безопасности.
• PoE также используется для RFID и систем сигнализации.

Ограничения PoE

Хотя здесь все выглядит зеленым, но это не так. У PoE много недостатков, некоторые из которых обсуждаются ниже.

• Стоимость: Как правило, установка любой техники требует денег. Хотя, установив PoE, мы можем сэкономить деньги, но это применимо только в том случае, если в районе более четырех-пяти устройств. Это связано с тем, что установка PoE будет стоить вам тысячи, но вы получите работу с несколькими сотнями, если есть только одно или два устройства PoE. Таким образом, установка PoE не подходит для домов, где количество устройств PoE ограничено одним или двумя. В этом случае покупка удлинительного шнура или адаптера выполнит свою работу, вместо того, чтобы тратить огромные деньги на настройку PoE.
• Сложность: установка PoE добавит сложности никому, разумеется. Как будто вы должны понимать новые термины в отношении PoE и беспокоиться о покупке соответствующих систем всякий раз, когда вы хотите установить новое устройство PoE у себя дома или в офисе.