Что такое бюджет poe
Стандарты и типы PoE
Power over Ethernet (PoE) — технология, позволяющая передавать удалённому устройству электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet. Данная технология предназначается для IP-телефонии, точек доступа беспроводных сетей, IP-камер, сетевых концентраторов и других устройств, к которым нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.
Технология PoE описана стандартами IEEE 802.3af-2003 и IEEE 802.3at-2009. Существует несколько вариантов этой технологии, предшествующих первому стандарту, но они мало распространены.
Сегодня существует несколько видов технологии PoE и все они существенно отличаются. Причина этого в следующ
ем. Когда IEEE все же решили перейти к стандартизации PoE технологии, прошло уже много времени после ее появления, а многие корпорации уже разработали и внедрили собственные решения PoE. Как пример, Cisco еще в далеком 2000-ом году представили реализацию питания по витой паре. Но даже после стандартизации IEEE 802.3af аж в 2003 году, а IEEE 802.3at в 2009-ом производители продолжают внедрять новые разработки в PoE. В основном из-за дороговизны полноценных стандартов 802.3af и 802.3at, а ведь клиентов все чаще нужны бюджетные решения.
Как результат существует несколько вариантов PoE:
– стандарт 802.3af,
– стандарт 802.3at,
– фирменные частные стандарты, из них наиболее известен в мире Passive PoE.
802.3af и 802.3at относится к активным PoE, а Passive PoE является пассивным.
Сама реализация питания по сетевому кабелю (витой паре) различается по типу распиновки. А еще в зависимости от напряжения на порт PoE делится на классы.
Всё это должно быть указано в техническом паспорте устройства для возможности правильного подбора оборудования.
Стандарты активного PoE – IEEE 802.3af и 802.3at
Основное преимущество таких PoE-источников – это их интеллектуальная рабочая схема, что помогает оборудованию работать дольше, экономить энергию и избегать поломок.
Так, перед тем, как подать питание на нужное устройство, сам активный PoE-источник стандарта 802.3af/at (может быть адаптер или коммутатор) проверяет и узнает следующее:
1. Есть ли поддержка в устройстве технологии PoE. При ее отсутствии электричество по витой паре просто подаваться не будет.
2. Проверит, какое напряжение потребляет устройство. И после установки класса питания подаст только нужное значение напряжения на подсоединенный порт.
3. Необходимо ли питание устройство, включено ли оно. При ответе нет, питание по кабелю не подается.
4. Не было ли перезагрузки устройства. При положительном ответе питание прекращается.
Параметры
Классы питания
Самым распространенным на сегодняшний день является 1-ый класс питания.
Passive PoE
Passive PoE – это существенно удешевленный аналог стандартов 802.3af и 802.3at. Пассивное питание позволяет существенно снизить цену оборудования. Но при этом такое оборудование не производит проверку нуждающегося в питании по витой паре устройства на потребляемую мощность и его состояние. То есть напряжение просто подается постоянно. Присутствует риск несовместимости оборудования, что приведет или к моментальной поломке или устройство сломается чуть позже из-за перегрева плат и их подгорания.
Ведущие производители делают дополнения технологии Passive PoE в виде полезных функций. Приведем пример устройства MikroTik с PoE out. Этот PoE out может определить есть ли подключение устройства к порту, а также узнает о коротком замыкании или перезагрузке. Еще некоторые устройства MikroTik позволяют управлять этими функциями. Можно включать и выключать PoE на портах, изменять режимы ну и так далее. Только в данном случае речь идет не об обычных PoE-шнурах, а о технологии PoE в маршрутизаторах, коммутаторах и прочем оборудовании.
Источники с Passive PoE варьируются по мощности, силе тока и напряжению. Наиболее часто производители их изготовляют непосредственно под определенное свое оборудование. По этой причине PoE-источник нужно подбирать специально под определенное устройство.
Типы распиновки
Также распиновка есть и по третьему типу, то есть когда с целью подачи питания задействована каждая жила кабеля из четырех пар. Но такая распиновка встречается редко и только в фирменной реализации PoE. Лучшим примером будет UPOE от Cisco.
Если в обоих концах сети Вы установите сетевое оборудование с поддержкой стандарта 802.3af или 802.3at, то в этом случае тип распиновки по факту не важен, так как установленное устройство-потребитель PoE будет работать с любым из них. Но, если стандарты разные, то это важно.
Кабель для PoE
Качество PoE очень зависит от качества кабеля и от длины витой пары. Витую пару следует выбирать следующую:
– должно быть четыре пары, то есть четырехпарная витая пара и не ниже cat.5e;
– витая пара должна быть медная, а не омедненная;
– толщина проводников должна быть не менее 0,51 мм (24 AWG);
– сопротивление в проводниках должно быть не выше 9,38 Ом/100 м (если больше, то будет большая потеря мощности);
– желательно известного производителя.
Длина PoE
Стандарты 802.3af и 802.3at говорят о длине витой пары для PoE именно равной 100м. Но на практике же максимальная длина витой пары будет зависеть от множества факторов. И все эти факторы могут быть заранее неизвестны:
– сечение проводников;
– металл проводников;
– наличие изгибов на линии;
– неравномерности витой пары, перегибы кабеля и т.д.
Беря во внимание вышеперечисленное, советуем максимальную длину кабеля PoE не больше 75м. Но если кабель качественный, то можно и больше.
А вот если Passive PoE, то длина должна быть не больше 30-60м. И рассчитывать линию необходимо, учитывая следующее:
– потребляемое напряжение устройством с учетом пиковой нагрузки;
– выдаваемое напряжение источником;
– сопротивление самой витой пары и размер потерь напряжения в этой линии.
Бюджет мощности PoE
Для расчета бюджета PoE необходимо:
1. Провести подсчет общей мощности всех без исключения потребителей PoE на обслуживаемой линии. Рассчитывать нужно по пиковой нагрузке каждого устройства и брать в расчет каждый работающий модуль оборудования.
2. Исходя из показателя мощности, подобрать PoE-источник. При этом необходимо обратить внимание на мощность отдельных портов, то есть, какое устройство к какому именно порту в будущем будете подключать, а также брать в расчет суммарную мощность источника, дабы не превысить общую мощность потребителей. И желательно приплюсовать 25% для резерва. Долгосрочная эксплуатация линии предусматривает, что подаваемая PoE-источником мощность будет терять ежегодно около 10%.
3. Учесть потерю мощности из-за длины кабеля от самого источника до непосредственно потребителя. Здесь главное именно сопротивление проводника. Кроме значений по умолчанию, не забывайте о том, что происходит увеличение сопротивления при нагреве кабеля.
PoE — питаемся по витой паре
Содержание
Содержание
Проводные локальные сети не спешат сдавать позиции даже несмотря на повсеместное распространение Wi-Fi. Подключение с помощью витой пары все еще надежнее беспроводного во многих аспектах. Системы видеонаблюдения, IP-телефоны, индустриальные локальные сети, и локальные сети предприятий — во всех этих случаях использование беспроводной связи нежелательно. Передача электрической энергии по витой паре (PoE — «Power over Ethernet») позволяет немного сократить расходы на построение такой сети, снимая необходимость оснащения розеткой 220В каждой точки подключения сетевого устройства.
Преимущества и недостатки
Оборудование с поддержкой PoE (концентраторы и конечные устройства) стоит дороже обычного, поэтому в некоторых случаях особой экономии не будет. Например, при построении сети IP-телефонии — как правило, в точках установки телефонов розетки уже есть. Но выгода от использования PoE может быть не только экономической.
Подключение устройств через PoE безопаснее, так как питание по витой паре стабилизировано и не зависит от помех в сети 220В. А еще с помощью PoE можно очень просто обеспечить все устройства сети гарантированным питанием — для этого всего лишь надо запитать с ИБП базовый концентратор сети (разумеется, и у него, и у сетевых устройств должна быть поддержка PoE).
PoE обеспечивает централизованное управление и контроль всех устройств сети: включение/выключение каждого отдельного устройства (в том числе автоматическое), ведение учета потребленной каждым устройством электроэнергии; интерфейс PoE-концентраторов обычно также позволяет определять режим работы отдельных устройств и своевременно обнаруживать поломки.
Подключение с использованием PoE выглядит эстетически совершеннее — меньше розеток, меньше проводов.
К недостаткам устройств с PoE (кроме уже упомянутой высокой цены) можно отнести ограниченную электрическую мощность и повышенный уровень энергопотерь: сечение жилы витой пары невелико, поэтому в ней возрастает сопротивление и падает напряжение. Кроме того, из-за большей мощности концентратора с поддержкой PoE, ему потребуется более мощный (и дорогой) ИБП.
Как это работает?
PoE-устройства делятся на несколько видов:
1. Конечные источники питания (endspan) — свитчи, коммутаторы, маршрутизаторы с поддержкой PoE. При подключении к такому коммутатору сетевого устройства, оно получит питание автоматически — если, конечно, тоже поддерживает PoE.
2. Промежуточные источники питания (midspan) — адаптеры (инжекторы) PoE и блоки питания PoE. Эти устройства используются, когда нужно организовать PoE на отдельных линиях сети. Они позволяют подключать PoE-потребителей к обычным коммутаторам.
3. Сплиттеры — устройства, предназначенные для подключения к сети с PoE обычных сетевых устройств. Они разделяют (англ. «split» — разделять) поступающее по одному кабелю питание и данные, выводя их на два отдельных разъема: RJ-45 и разъем питания.
PoE-инжектор и PoE-сплиттер в паре можно использовать для передачи питания по кабелю Ethernet в обычной сети без устройств с поддержкой PoE.
4. PoE-потребители — сетевые устройства (IP-телефоны, видеокамеры, точки доступа, коммутаторы и пр.), способные получать питание по сети Ethernet.
Технология PoE использует два метода передачи данных по витой паре, называемые метод «А» и метод «В». По методу «А» питание передается по тем же проводам, что и данные (1,2,3 и 6 контакты в разъеме). По методу «В» питание передается по другим проводам — 4,5,7 и 8. В сетях 10Base-T и 100Base-TX (10 Мбит и 100 Мбит соответственно) эти провода не задействованы, что позволяет использовать для них недорогой четырехпроводной кабель. Очевидно, метод «В» с такими кабелями работать не будет.
Все PoE-потребители и сплиттеры могут работать по обоим вариантам. А вот источники питания, как правило, поддерживают только один метод.
Таким образом, если у вас сеть 10Base-T или 100Base-TX, построенная на четырехпроводном кабеле, источники питания должны поддерживать метод «А». К сожалению, определить, какой метод поддерживается источником, не так просто. Почему-то в спецификации эта особенность указывается нечасто и порой определить метод питания можно только по документации или по наклейке на корпусе. Если там указаны контакты 1-2-3-6, то питание подается по методу «А», если 4,5,7,8 — по методу «В».
Если же вы используете в ЛВС восьмипроводной кабель, о методе PoE можно не думать — на таких кабелях будет работать любое PoE-оборудование.
У незнакомых с технологией часто возникает вопрос: не опасно ли подключать в сеть с РоЕ «обычные» устройства без поддержки РоЕ? В общем, это безопасно — инжектор подаст в кабель питание только после того, как получит ответ о поддержке протокола от питаемого устройства. Это защищает оборудование от повреждений не только когда PoE не поддерживается, но и если сетевой кабель был обжат неправильно.
Однако существует технология Passive PoE, в которой передача питания по кабелю осуществляется парой отдельных устройств — подключенный к питанию инжектор подает напряжение на свободные пары, а сплиттер снимает его и выводит на отдельный разъем (розетку), к которому уже подключается обычное сетевое оборудование.
Инжектор Passive PoE подает питание в кабель сразу после включения и, если с другой стороны кабеля подключить не сплиттер Passive PoE, а непосредственно сетевое устройство, оно может выйти из строя. Ну и ошибка при обжимке кабеля в этом случае также может привести к неприятным последствиям.
Passive PoE может упростить (и удешевить) подключение «обычных» сетевых устройств без внедрения PoE в локальную сеть, но пользоваться им следует с осторожностью. Кроме того, поскольку Passive PoE может передавать питание только по свободным парам (как метод В в РоЕ и РоЕ+), в сетях 1000Base-T его использовать нельзя.
Стандарты
PoE описан стандартом 802.3af. В настоящее время разработаны и поддерживаются многими устройствами новые стандарты — 802.3at (PoE+) и 802.3bt (PoE++). Различия стандартов приведены в таблице:
Кроме того, последний стандарт 802.3bt задействует для передачи питания все 4 пары, поэтому использовать его на кабелях с двумя парами проводов не получится.
Стандарты 802.3 частично обратно совместимы: питающее устройство 802.3bt снабдит питанием и питаемое устройство 802.3af, и 802.3at. А вот сплиттер 802.3at от инжектора 802.3af может и не заработать — производители порой реализуют обратную совместимость и для приемников, но стандарт этого не требует; кроме того, порой таковая совместимость просто невозможна — например, если сплиттер потребляет больше, чем способен выдать инжектор.
Как мы видим, PoE — это достаточно просто и безопасно, и — в некоторых случаях — может значительно упростить внедрение распределенной системы на базе сети Ethernet и снизить её стоимость. Однако при её использовании следует уделить большее время планированию системы и правильно подобрать оборудование в соответствии с требуемыми скоростями передачи данных, используемыми кабелями, потребляемой мощностью и так далее.
Как выбрать PoE-коммутатор для IP-камер (6 факторов)
Если вы работаете над созданием новой системы видеонаблюдения или хотите модернизировать старую добавив камерам питание через PoE, первым делом нужно узнать, как выбрать подходящий коммутатор.
Во-первых, необходимо рассмотреть количество портов, необходимых для ваших проектов, но это не единственный фактор, который должен повлиять на ваше решение о том, какая модель лучше.
Часто можно увидеть интернет-магазины, предлагающие коммутаторы Gigabit PoE для IP-камер и чрезмерную рекламу скорости, но действительно ли вам нужен быстрый коммутатор для ваших IP-камер? А может быть, вы переплачиваете за товар?
Давайте обсудим факторы, которые следует учитывать при покупке коммутатора для IP-камер.
Чтобы выбрать подходящий, надежный и лучший коммутатор PoE для IP-камер видеонаблюдения, необходимо учитывать множество факторов: стандарт PoE, энергопотребление IP-камер, максимальный бюджет PoE, количество портов коммутатора, длина кабеля и т. д. И все же, среди всего этого стоит обратить внимание на несколько ключевых особенностей:
Потребляемая мощность питаемых устройств
Коммутатор PoE не только обеспечивает подключение к сети, но и обеспечивает питание камер видеонаблюдения (с поддержкой PoE). Однако энергопотребление IP-камер варьируется: некоторые могут потреблять до 20 Вт, в то время как другие всего 3 или 4 Вт. Следовательно, коммутатор PoE должен обеспечивать достаточную мощность для различных типов IP-камер через кабели Cat 5 или Cat 6.
В основном существует два типа стандартов питания через Ethernet (PoE). Теоретически стандарт PoE 802.3af может обеспечивать до 15,4 Вт постоянного тока на каждый порт. На практике на IP-камеры или другие устройства PoE будет подаваться только 12,95 Вт с учетом потерь мощности, рассеиваемых в сетевых кабелях.
Точно так же стандарт PoE + 802.3at может выдавать до 30 Вт на порт, в то время как только 25,5 Вт может передавать на сетевые устройства в реальном времени.
Поэтому при покупке коммутатора PoE важно выбирать устройство с большей мощностью (желательно брать с запасом) или уменьшить в сети количество IP-камер PTZ, поскольку они потребляют значительно больше энергии, чем другие. Обязательно обращайте внимание на характеристику «бюджет мощности PoE».
Напряжение источника питания коммутатора PoE
Многие камеры видеонаблюдения работают от источника питания 12 В или 24 В. Если не подано надлежащее напряжение, IP-камера либо не будет работать, либо даже будет перегружена, что может привести к поломке.
Например, если IP-камера 12 В питается от источника питания 24 В или наоборот, она может сгореть или подгореть.
Чтобы обеспечить надлежащее количество энергии для IP-камер PoE, одной из важных особенностей коммутатора PoE для IP-камер является его способность соответствующим образом автоматически регулировать напряжение.
Количество портов
Если вы ищете устройство питания для более чем 4 камер, важно проверить количество портов: есть варианты коммутаторов PoE с 4 портами, 8, 16, 24 или 48. Хотя количество портов во многом зависит от ваших реальных потребностей, а также от общего энергопотребления IP-камер.
Например, 24-портовый коммутатор PoE с питанием 370 Вт может питать 24 IP-камеры со стандартом 802.3af (15,4 Вт на порт), в то время как он может питать только 12 IP-камер со стандартом 802.3at (30 Вт на порт).
Учитывая то, что в большинстве случаев к коммутатору подключаются не только камеры, а и компьютеры, IP-телефоны и другие устройства в локальной сети, вам не нужен коммутатор со всеми портами PoE, поэтому вы можете выбрать устройство с 4 портами PoE и 4 обычными, например UTP1-SW0801-SP60-4P или DH-PFS3008-8ET-60.
Гигабитный коммутатор PoE или нет
Будьте осторожны с рекламой, которая продвигает скорость как наиболее важный фактор для вашего проекта IP-камеры. В большинстве случаев вам не нужно тратить деньги на гигабитные коммутаторы, потому что камеры не будут их использовать.
Гигабитный коммутатор может обрабатывать миллиарды бит в секунду, и никакой IP-камере не требуется такая скорость. IP-камеры с высоким разрешением (Full HD) используют около 2,5 Мбит/с для отправки видео по сети, и даже если вы используете камеру с разрешением 4K, она не будет потреблять более 10 Мбит/с в вашей системе.
Гигабитный коммутатор используется для обработки трафика с больших серверов, и вашим IP-камерам определенно не нужна такая высокая скорость.
Неуправляемый или управляемый коммутатор PoE
Большинству небольших проектов наблюдения не требуется управляемый коммутатор, и даже когда он есть у людей, они не используют такие интеллектуальные функции только потому, что либо в этом нет необходимости, либо у того, кто устанавливает камеры, нет технических знаний, чтобы понять, как настроить такое устройство.
Прежде чем выбрать лучший коммутатор PoE для IP-камер, подумайте, нужно ли вам подключить его к обычной компьютерной сети. Если это так, возможно, вам нужно использовать VLAN для управления широковещательным трафиком.
Прежде чем выбрать лучший коммутатор PoE для IP-камер, рассмотрите все факторы, такие как мощность, количество портов, скорость и доступные функции. Выберите коммутатор, который соответствует требованиям именно вашего проекта и не имеет завышенной цены.
Если вам нужна более детальная информация и помощь в выборе коммутатора, наши менеджеры всегда готовы помочь!
Пробуем разобраться в калькуляции бюджета PoE
Вы наверное думаете «Да что там считать этот бюджет?! Умножаешь максимальное потребление источника на количество источников = бюджет PoE.» Но, не всё так очевидно как кажется на первый взгляд.
Использование технологии Power over Ethernet (PoE) расширяется благодаря ее проверенной надежности, при питании устройств через сетевые кабели Ethernet с низким напряжением.
Однако, нужно думать о истощении энергетического бюджета, которое может стать реальной проблемой. Что бы избежать таких проблем, необходимо правильно рассчитывать бюджет PoE.
Шаг 1: сложите потребность PoE в ваттах
Первое, что нужно учитывать, это устройства, подключенные к коммутатору PoE, и сколько энергии им потребуется. Потребление варьируется в зависимости от устройства. Например, IP-камера с поворотной камерой и встроенным обогревателем потребляет значительно больше энергии, чем беспроводной маршрутизатор.
Сложите ожидаемую потребность в мощности для каждого питаемого устройства (PD) в ваттах. Учитывайте максимальную мощность и верхний предел стандартов PoE. Любые устройства, у которых не указано потребление в ваттах должны относиться к классу 0.
Например, устройство с стандартом PoE IEEE802.3af может потреблять 9 Вт; однако, стандарт IEEE802.3af может потреблять по максимуму, а это 15,4 Вт. В этом случае лучше учитывать максимальные значение потребления в ваттах.
При подсчёте лучше округлять получившуюся сумму в большую сторону, чтобы учесть дополнительные потери при прохождении тока по кабелю Ethernet UTP (неэкранированная витая пара), который проходит между коммутатором и устройством с PoE.
В качестве примера, если IP-камера стандарта IEEE802.3at 25,5 Вт, округлите до 30 Вт, что добавляет пространства для компенсации потерь между коммутатором PoE и устройством.
Просчитывайте тот случай, когда на коммутаторе вам потребуется 1 порт для диагностики, настройки и мониторинга и он не должен быть использован в просчёте бюджета PoE.
Шаг 2: Учитывайте рабочие условия
При расчете бюджета мощности PoE важно учитывать условия окружающей среды.
Стоит ожидать, что со временем, продолжительная работа блока питания PoE будет составлять 70% от его номинала в благоприятных рабочих условиях (от 0° C до 50 ° C). Если оборудование находится в благоприятных рабочих условиях разделите общую мощность на 0,7.
Если блок питания находится в суровых условиях (холодные температуры ниже 0° C или свыше 50 ° C), запланируйте снижение производительности на 40%. Тем самым разделите ваш бюджет PoE на 0,6.
В экстремальных условиях, выбирайте специально спроектированные блоки питания постоянного тока 48В ComNet PS-DRA, которые защищены от воздействия окружающей среды.
Как пример, можно посмотреть на такой суровый сценарий:
Коммутатор и его источник питания будут храниться в металлическом корпусе, подверженном воздействию прямых солнечных лучей. Зимой, температура внутри корпуса может опускаться до–24° C, а летом, она может достигать 60° C. Принимая во внимание колебания температуры, ожидайте, что источник питания будет работать на 60% от своей номинальной мощности.
Самый правдивый прогноз падения производительности – 50 процентов (как говориться – не ошибёшься). Это означает, что нужно суммировать ожидаемую потребность в мощности (шаг 1) и делить на 0,5 (шаг 2) для получения бюджета PoE в ваттах.
Шаг 3: Выберите источник питания
После подсчёта бюджета PoE и учета окружающей среды пора выбрать подходящий источник питания. ComNet имеет источники постоянного тока от 48 до 56 В с номинальной мощностью от 30 до 480 Вт.
Выберите источник питания, который соответствует вашему расчету бюджета мощности PoE, из приведенных ниже списков:
При стандартных рабочих условиях блоки питания выдают: