Come aumentare il potere rispetto alle prestazioni Ethernet?

Hai mai pensato a come aumentare il potere rispetto alle prestazioni Ethernet? Nell'articolo di oggi, discuteremo di un tipo speciale di cavo Ethernet: il cavo POE. Il nome completo di questo cavo si chiama Power Over Ethernet Cable. Discuteremo di cosa sia il cavo Poe, l'alimentazione, gli standard, le precauzioni relative ai cavi POE e come aumentare la potenza rispetto alle prestazioni di Ethernet.

 

1. Cos'è Poe?

 

Tradizionalmente, l'alimentazione e la trasmissione dei dati per i dispositivi sono stati gestiti separatamente. I dispositivi collegati a Ethernet richiedono almeno unoPoecavoPer la trasmissione dei dati e un cavo di alimentazione per l'alimentazione. La necessità di cavi di alimentazione è sempre stata un fattore limitante nella distribuzione dei dispositivi, che richiede che i dispositivi si trovino vicino a punti vendita esistenti o che i cavi di alimentazione a posa separatamente per i dispositivi. La tecnologia Power Over Ethernet (POE) risolve questo dilemma e rende la distribuzione di tali dispositivi molto più flessibile.

POE (Power Over Ethernet) si riferisce alla tecnologia che, senza alcuna modifica dell'infrastruttura di cablaggio Ethernet CAT5E esistente, può trasmettere segnali di dati ad alcuni terminali basati su IP (come telefoni IP, punti di accesso alla LAN wireless AP, telecamere di rete, ecc.) Pur fornendo al contempo la corrente (DC) alimentazione a tali dispositivi. Poe è anche noto come potere su LAN (POL) o Ethernet attivo, a volte semplicemente indicato come alimentazione Ethernet. Questa è le ultime specifiche standard che utilizza cavi Ethernet esistenti per trasmettere contemporaneamente i dati e la potenza. Mantiene la compatibilità con sistemi e utenti Ethernet esistenti.

L'alimentazione Poe (Power Over Ethernet) è una tecnologia che fornisce energia ai dispositivi attraverso cavi Ethernet. Consente la trasmissione simultanea di dati e alimentazione su un singolo cavo Ethernet, semplificando i costi di cablaggio e taglio.

Se si desidera utilizzare l'alimentazione POE, si consiglia di utilizzare cavi POE specializzati. Questi cavi di solito dispongono di fili di rame aggiuntivi per fornire energia ai dispositivi. Inoltre, i cavi POE hanno generalmente una qualità e un'affidabilità più elevate perché sono progettati e testati specificamente per garantire che funzionino correttamente in ambienti Ethernet. L'uso di cavi Ethernet ordinari per l'alimentazione Poe può portare ad alimentazione instabile, attenuazione del segnale e altri problemi. Pertanto, se è necessario utilizzare l'alimentazione POE, è meglio utilizzare cavi POE specializzati per garantire l'alimentazione affidabile e la trasmissione dei dati.

 

2. PoePrincipio e metodo di alimentazione del cavo

 

StandardCavi di rete CAT5Avere quattro coppie di fili intrecciati, ma solo due coppie vengono utilizzate in base da 10 m e da 100 m di base-T. IEEE 802.3AF, uno degli standard POE, consente due metodi: quando si utilizzano pin alti per l'alimentazione, i pin 4 e 5 sono collegati come positivi e i pin 7 e 8 sono collegati come negativi.

Quando si utilizzano i pin di dati per l'alimentazione, la potenza DC viene aggiunta al punto medio del trasformatore di trasmissione senza influire sulla trasmissione dei dati. In questo metodo, le coppie di fili 1, 2 e 3, 6 possono essere di qualsiasi polarità. Lo standard non consente di utilizzare entrambi i metodi contemporaneamente. Il PSE dell'apparecchiatura di alimentazione può fornire un solo metodo, ma l'attrezzatura per l'applicazione di alimentazione deve essere in grado di adattarsi a entrambi i casi contemporaneamente. Lo standard stabilisce che l'alimentazione è generalmente 48 V, 13 W. L'attrezzatura PD (dispositivo di alimentazione: dispositivo alimentato) fornisce una conversione da 48 V a bassa tensione, che è relativamente semplice, ma allo stesso tempo dovrebbe avere una tensione di sicurezza isolante di 1500 V.

 

Lo standard POE definisce due metodi per l'utilizzo di cavi di trasmissione Ethernet per fornire energia DC a dispositivi compatibili con POE.

Il primo è il metodo "mid-span", che utilizza un dispositivo di alimentazione POE indipendente, che si collega tra ilinterruttore Ethernete il dispositivo terminale con funzione POE, generalmente utilizzando le coppie di fili inattivi nel cavo Ethernet per trasmettere la potenza DC. Midspan PSE è un dispositivo di gestione dell'alimentazione specializzato, di solito posizionato con l'interruttore. Ne ha dueJack rj45Per ciascuna porta, uno collegato all'interruttore con un cavo corto (qui riferendosi agli switch tradizionali senza funzione POE) e l'altro collegato al dispositivo remoto.

 

Il secondo metodo è "end-span", che integra il dispositivo di alimentazione all'estremità di uscita del segnale dell'interruttore. Questo tipo di connessione integrata fornisce generalmente la funzione di alimentazione "doppia" per coppie di fili inattivi e coppie di filo di dati. Le coppie di filo di dati utilizzano i trasformatori di isolamento del segnale e utilizzano rubinetti centrali per raggiungere l'alimentazione DC. È probabile che la fascia terminale acquisisca rapidamente popolarità, poiché i dati e la trasmissione di potenza Ethernet utilizzino coppie di fili comuni, eliminando così la necessità di impostare linee dedicate alla trasmissione di potenza indipendenti, che è particolarmente significativa per i cavi con solo 8 core e lo standard corrispondentePrese RJ45.

 

3. Processo di alimentazione del dispositivo POE

 

Quando si distribuisce attrezzature di alimentazione POE in una rete, il processo di alimentazione Poe Ethernet include principalmente il rilevamento, la negoziazione della capacità di alimentazione, l'inizio dell'alimentazione, l'alimentazione continua e la spegnimento.

 

3.1 Rileva PD:

Innanzitutto, il PSE (Apparecchiatura di alimentazione) emette una piccola tensione nella porta per rilevare se il dispositivo di collegamento sul terminale del cavo supporta l'IEEE 802.3AF/AT STANDARD. Questo processo si ottiene fornendo una piccola tensione limitata alla corrente al cavo per verificare se l'estremità remota ha la resistenza caratteristica richiesta. Se viene rilevato un valore di resistenza specifico, indica che il terminale del cavo è collegato a un PD (dispositivo alimentato) che supporta POE.

 

3.2 Monitorare il livello PD/negoziazione delle capacità di alimentazione:

Dopo aver rilevato il PD, il dispositivo PSE classificherà il dispositivo PD e valuterà la perdita di potenza richiesta. Esistono due modi per la negoziazione della capacità di alimentazione dell'alimentazione, vale a dire, analizzando la resistenza caratteristica rilevata e la conduzione della negoziazione della capacità dell'alimentazione dell'alimentazione attraverso il protocollo LLDP (protocollo di rilevamento del livello di collegamento).

 

3.3 Avviare l'alimentazione:

In un tempo configurabile (generalmente inferiore a 15μs), il dispositivo PSE inizia a fornire potenza dalla bassa tensione al dispositivo PD fino a quando non fornisce una tensione a 48 V CC. Se il dispositivo PD viene scollegato dalla rete, il PSE sarà rapidamente (di solito all'interno di 300-400 ms) interrompe la potenza e ripeti il ​​processo di rilevamento per verificare se il terminale del cavo è ancora collegato al dispositivo PD.

 

3.4 Monitoraggio continuo in tempo reale e alimentazione:

Fornire energia DC stabile e affidabile al dispositivo PD per garantire il normale funzionamento del dispositivo. E fornire un monitoraggio continuo in tempo reale.

 

3.5 Power Off:

Se il dispositivo PD viene scollegato dalla rete, il PSE sarà rapidamente (di solito all'interno di 300-400 ms) interrompe la potenza al dispositivo PD e ripeterà il processo di rilevamento per rilevare se il terminale del cavo è collegato al dispositivo PD.

Questo processo garantisce la sicurezza e l'efficienza dell'alimentazione POE proteggendo al contempo i dispositivi collegati dai danni. Gli switch Poe sono progettati per rilevare in modo intelligente dispositivi non poe ed evitare di fornire energia a loro, rendendolo ancora più sicuro da utilizzare.

 

4. Per quanto riguarda gli standard di alimentazione Poe

Naturalmente, i cavi Poe non possono fornire energia arbitrariamente; Devono aderire a processi e metodi specifici. I cavi di alimentazione Poe hanno anche standard pertinenti ed è importante sapere quale standard POE supporta il cavo prima di acquistare. Questi standard sono principalmente proposti e pubblicati da IEEE.

Attualmente, ci sono tre standard di alimentazione Poe: 802.3af (POE), 802.3at (Poe+) e 802.3BT (Poe ++).

802.3af è lo standard di base per la funzionalità POE, stipulando una potenza di uscita massima di 15 W quando si utilizzanoCavi di reteper alimentazione. Questo standard utilizza in genere coppie di fili 4,5,7,8 per trasmettere la corrente, con 4,5 positivi e 7,8 come negativi.

802.3at (POE+) è uno standard migliorato per la funzionalità POE, aumentando la massima potenza di uscita a 30 W. Questo standard utilizza coppie di fili 1,2,3,6 per trasmettere energia, con opzioni di polarità flessibili: 1,2 come positivo e 3,6 come negativo o viceversa.

 

802.3bt (Poe ++) è lo standard più recente per la funzionalità POE, con una potenza di output massima fino a 60 W. Questo standard utilizza coppie di fili aggiuntive per aumentare la capacità e l'efficienza dell'alimentazione, il che significa che i cavi devono soddisfare specifiche più elevate.

 

5. Informazioni sulPrincipali parametri di alimentazione diTre standard di alimentazione Poe.

5.1 IEEE 802.3AF Parametri di alimentazione principale:

Tensione DC tra 44-57 V, in genere 48V. La corrente operativa tipica è 10-350 Ma, con una tipica potenza di output di 15,4w. La corrente di rilevamento del sovraccarico è 350-500 Ma. In condizioni di senza carico, la corrente massima richiesta è 5 mA. Fornisce quattro livelli di classe di richieste di potenza a dispositivi alimentati (PDS): 3. 84-12. 95W.

Parametri di classificazione IEEE 802.3AF:

Classe 0 I dispositivi richiedono una potenza operativa massima di 012.95W;

I dispositivi di classe 1 richiedono 03.84W;

I dispositivi di classe 2 richiedono tra 3,85w6,49 W;

I dispositivi di classe 3 richiedono tra 6. 5-12. 95W.

 

Poiché l'IEEE 802.3af standard Caps Poe Power Consumo a 12,95 W per PDS, limita le applicazioni in cuiCavo EthernetLa potenza può essere utilizzata. Per superare i limiti di potenza di POE, IEEE ha introdotto un nuovo standard: IEEE 802.3at (noto anche come POE+), che definisce i dispositivi che richiedono più di 12,95 W come classe 4, estendendo il livello di potenza a 25 W o superiore. Rispetto a 802.3AF, 802.3AT può produrre più del doppio della potenza, con ciascuna porta in grado di produrre oltre 30 W. I PD possono raggiungere fino a 29,95 W, con PSE che fornisce oltre 30 W di potenza DC. Il PD risponde con un segnale di corrente di classe 4 per far sapere al PSE se può gestire la potenza più alta specificata da 802.3at.

5.2 IEEE 802.3at (POE+) Parametri di alimentazione principale:

Tensione DC tra 50-57 V, in genere 50V. La corrente operativa tipica è 10-600 Ma, con una tipica potenza di output di 30W. Classificazione della classe 4 di supporto PDS.

5.3 IEEE 802.3BT (POE ++) Parametri di alimentazione principale:

La specifica IEEE 8 0 2.3BT introduce quattro nuove classificazioni PD ad alta potenza (classe), portando a nove il numero totale di categorie a caratteri singoli. Le classi 58 sono nuove per lo standard POE e si traducono in livelli di potenza PD da 40,0 W a 71 W.

IEEE 802.3BT è retrocompatibile con IEEE 802.3at e 802.3AF. Un PD IEEE 802.3AT o 802.3AF a potenza inferiore può connettersi a un PSE 802.3BT di potenza superiore senza problemi. Al contrario, quando un PD 802.3BT da 802,3BT più elevato si collega a una potenza inferiore 802.3at o 802.3AF PSE, il PD deve solo operare nel rispettivo stato di potenza inferiore, un processo noto come "declassamento di potenza".

 

6. Informazioni sulla classificazione dell'alimentazione Poe

IEEE 8 0 2.3 assegna varie classi ai sistemi POE, come visto negli standard sopra dalla classe 0 alla classe 7, insieme al tipo 1/2/3/4. La classe è determinata dal livello di potenza comune più basso supportato sia dall'apparecchiatura di alimentazione che dal dispositivo alimentato. Ciò si ottiene attraverso l'apparecchiatura di alimentazione che rileva i requisiti di alimentazione del dispositivo alimentato utilizzando il protocollo LDP (Link Layer Discovery (LLDP), che analizza essenzialmente i pacchetti bidirezionali tra l'apparecchiatura di alimentazione e il dispositivo alimentato.

 

La classe varia da {{0}} a 8, con POE di tipo 1 e tipo 2 comprese le classi da 0 a 4, che coprono la potenza di input per dispositivi alimentati che vanno da 12,95W a 25,5 W. Il tipo 3 include la classe 5 (fino a 40 W per i dispositivi alimentati) e la classe 6 (fino a 51 W per i dispositivi alimentati), mentre il tipo 4 include la classe 7 (fino a 62 W per i dispositivi alimentati) e la classe 8 (fino a 73 W per i dispositivi alimentati).

Quindi, perché abbiamo queste classificazioni? Il sistema di classificazione esiste per negoziare le esigenze di energia e gestire il budget dell'attrezzatura dell'alimentazione in modo più efficace. Ad esempio, se l'apparecchiatura di alimentazione è di classe 6 ma il dispositivo alimentato è solo di classe 5, il sistema è classificato come classe 5 e l'apparecchiatura di alimentazione può impostare la potenza massima di uscita in base ai requisiti del dispositivo, piuttosto che produrre più potenza del necessario.

Sebbene alcuni tecnici si affidino a interrogare le informazioni LLDP per tenere traccia di quali dispositivi consumano energia e quanto, la buona notizia è che la maggior parte delle persone non deve preoccuparsi della classificazione, ciò che devi davvero sapere è la potenza richiesta dal dispositivo per scegliere l'attrezzatura corretta di alimentazione per garantire che la domanda sia soddisfatta. Se i tuoi dispositivi alimentati hanno una vasta gamma di esigenze di alimentazione (che è normale, ad esempio nello stesso ambiente potrebbe esserci un orologio da parete Poe che richiede meno di 4W e una TV Poe che richiede 70 W, ecc.), Non è necessario preoccuparti perché i tipi di POE sono compatibili all'indietro.

7. Calcolo di potenza del sistema di alimentazione Poe eCome aumentare il potere rispetto alle prestazioni di Ethernet.

La potenza totale di un interruttore POE è un indicatore molto importante, direttamente correlato a quante telecamere può supportare. Prendendo un interruttore POE di porta 24- con un alimentatore di 400 W come esempio, la potenza utilizzabile totale dello switch Poe è di circa 370 W dopo aver tenuto conto delle perdite. Il consumo di energia totale dello switch è uguale alla somma della potenza massima utilizzata da tutti i dispositivi più perdite di linea.

Sotto lo standard IEEE 802.3AF, può fornire completamente 24 porte (370/15. 4=24), il che significa che può contemporaneamente alimentare 24 telecamere, cioè alimentazione a pieno carico. Tuttavia, se calcolato in base all'alimentazione massima a porta singola dello standard IEEE 802.AT di 30 W, può fornire solo 12 porte contemporaneamente (370/30=12). Questo non considera ancora la perdita di linea. In uso pratico, molte telecamere di rete ordinarie hanno un consumo di energia massimo inferiore, generalmente non superiore a 15 W. Se ogni porta POE si riserva l'alimentazione dell'alimentazione in base alla massima potenza (ad es. 30 W), alcune porte potrebbero non usare la potenza del POE, mentre altre potrebbero non ottenere abbastanza potenza. Ad esempio, alcuni switch POE supportano la gestione dinamica dell'energia per evitare questa situazione. Quando si acquista uno switch POE, assicurarsi che supporti la gestione dinamica dell'alimentazione, quindi ciascuna porta assegna solo la potenza effettivamente utilizzata, utilizzando così in modo più efficiente la capacità di alimentazione di Switch POE.