Power over Ethernet – PoE

Alimentarea cu energie electrică a dispozitivelor conectate
prin Ethernet ce necesită puteri relativ mici se făcea în mod
tradițional prin cablu de alimentare separat. Soluția de a alimenta
dispozitivul conectat (PD) prin cablu UTP/FTP apare deci ca
atrăgătoare prin simplitatea și economicitatea ei

 

Avantajele tehnologiei PoE
• transmisia alimentării și a datelor via un singur cablu
(sunt reduse costurile de cablare și instalare);
• o distanță de acțiune de cel puțin 100 m (cu cabluri
corespunzătoare);
• siguranță și fiabilitate mărită (de obicei, riscul de
curentare nu este mare iar tehnologia implică și proceduri
de auto-testare);
• protecția dispozitivelor ce nu respectă standardul;
• instalare ușoară;
• compatibilitatea cu versiunile mai vechi.

Cum alimentam propriu zis si unde injectam puterea?
Alimentarea este furnizată în mod obișnuit prin două
sau mai multe perechi diferențiale din cablurile UTP/FTP și
provine dintr-o sursă de alimentare (PSE) a unui dispozitiv
de rețea compatibil PoE, cum ar fi un switch Ethernet sau
poate fi injectată direct într-un cablu PoE dintr-o sursă de
alimentare separată. O sursă de alimentare centrală
pentru mai multe cabluri PoE, cunoscută și sub denu –
mirea de injector de putere PSE, este o sursă supli –
mentară de energie pentru PoE care poate fi utilizată în
combi nație cu un switch non-PoE. În concluzie, în funcție
de locul în care se injectează (se conectează) alimentarea
pe cablu, se pot diferenția două grupuri de injectoare
(surse de alimentare): switch-uri PoE (endspan) și
injectoare PoE (midspan). În funcție de puterea transmisă
și de viteza de trans misie, standardul 802.3at prevede
două tipuri de echi pamente:
• tipul 1 – pentru dispozitive ce respectă standardul
802.3af și se alimentează prin 2 perechi de fire din cablu
minim Cat.3 , cu un consum maxim de 12.95 W;
• tipul 2 – cu o putere maximă de 30 W transmisă prin
cabluri Cat.5 sau mai bune.
Acest standard definește de asemenea două tipuri de
implementări PoE:
• opțiunea A – alimentarea și datele sunt transmise pe
perechile de conductori 1/2 și 3/6;
• opțiunea B – alimentarea este transmisă pe perechile
4/5 și 7/8 (nefolosite în rețelele Fast Ethernet; în cazul
Gigabit Ethernet perechile sunt folosite atât pentru
transmisia datelor cât și a alimentării).
Sursa de alimentare poate implementa una sau am –
bele tipuri de PoE, respectând în același timp standardul.
Deci, dispozitivul alimentat trebuie să suporte ambele
moduri. În practică însă, nu toate dispozitivele terminale
care respectă condiția anterioară mai respectă și stan –
dardul. Acesta poate fi motivul lipsei de compatibilitate a
unora dintre sursele de alimentare PoE.


Diagramă de cablare pentru un switch PoE (endspan) și un dispozitiv
alimentat (tipul 1, 802.3at)
Opțiunea A – culoarea violet , Opțiunea B – culoarea galbenă

 

Diagramă de cablare pentru un injector PoE (midspan) și un dispozitiv
alimentat (tipul 1, 802.3at).
Opțiunea A – culoarea violet , Opțiunea B – culoarea galbenă

 

Diagramă de cablare pentru un switch PoE (endspan) și un dispozitiv
alimentat (tipul 2, 802.3at).
Opțiunea A – culoarea violet , Opțiunea B – culoarea galbenă

 

 

Diagramă de cablare pentru un injector PoE (endspan) și un dispozitiv
alimentat (tipul 2, 802.3at)
Opțiunea A – culoarea violet, Opțiunea B – culoarea galbenă

STANDARDE
Conform standardului original IEEE 802.3af-2003 dez –
voltat pentru PoE, se oferă o putere de până la 15,4 W
curent continuu (între 44 Vcc și 57 Vcc, uzual 48 Vcc și
350 mA) pe fiecare port Ethernet la switch. Doar 12,95 W
însă sunt disponibili la dispozitivul alimentat, deoarece o
anumită putere se disipează în cablu.
Standardul actualizat IEEE 802.3at-2009 PoE, de
asemenea cunoscut sub numele de PoE+ sau PoE plus,
asigură o putere de până la 25,5 W pentru dispozitivele
IP, ambele fiind încluse în IEEE 802.3-2012 .
IEEE studiază în prezent modalități de creștere a pu –
terii transmise. Următorul standard IEEE 802.3bt 4PPoE
(ce utilizează 4 perechi de alimentare prin rețea Ethernet)
este prevăzut să apară la începutul anului 2018 și va
introduce două tipuri suplimentare de alimentare: până la
55 W (Tip 3) și până la 90-100 W (Tip 4). Fiecare pereche
de cabluri torsadate va trebui să transporte un curent de
până la 600 mA (Tipul 3) sau 960 mA (Tipul 4). În plus,
este planificat suportul pentru 2,5 GBASE-T, 5GBASE-T și
10GBASE-T. Această dezvoltare va permite utilizarea PoE
pentru noi aplicații și va extinde utilizarea PoE pentru
aplicații cum ar fi operarea WAP de înaltă performanță și
camerele de supraveghere sau chiar la stațiile de ando –
care cu laptop Ethernet, unde puterea livrată la dispo –
zitivul alimentat prin PoE la aproximativ 13 W, era o limi –
tare considerabilă. Numeroase dispozitive conectate prin
Ethernet nu puteau folosi PoE din această cauză.

Dispozitiv PD alimentat prin PoE


Un dispozitiv denumit PD ce este alimentat prin PoE
poate fi un WAP (Punct de Acces Wireless), un telefon IP,
o cameră IP, un senzor IP etc.
Multe dispozitive IP folosesc pentru alimentare un
conector – port auxiliar pentru o sursă de alimentare
opțională externă. În funcție de designul dispozitivului IP,
acesta poate fi alimentat parțial sau integral prin acest
port auxiliar. Portul de alimentare auxiliar poate fi folosit
astfel ca soluție de alimentare de rezervă în cazul unei
defecțiuni a alimentării furnizate de PoE
Alimentarea prin PoE în cazul dispozitivelor care nu
permit nativ folosirea tehnologiei PoE și au un port de
alimentare separat, necesită folosirea unui splitter extern
așa cum arată fotografia de mai sus.
În această configurație, conexiunea Ethernet a dispo –
zitivului IP include conexiunea Ethernet propriu zisă (prin
cablu de culoare gri mai jos) dintre priza Ethernet și un
splitter PoE, care oferă un cablu de date separat (gri, cu
buclă deasupra) și un cablu de alimentare (negru, de
asemenea cu buclă deasupra) pentru un dispozitiv WAP.
Conexiunea de tip PoE elimină necesitatea unei prize de
alimentare a dispozitivului WAP.
Tehnologia PoE fără folosirea unui splitter extern
necesită ca dispozitivul IP conectat să facă o divizare
internă a PoE, iar splitterul extern este astfel eliminat.
Dispozitivele alimentate prin PoE pot fi:
• Telefoane VoIP;
• Camerele video IP, inclusiv camerele panoramice cu
zoom;
• Puncte de acces wireless (WAP);
• Decodoare IPTV;
• Routere de rețea;
• Mini-switch de rețea instalat în camere îndepărtate,
pentru a susține un mic grup de porturi de la un cablu
uplink. Mini-switch-urile nu furnizează de obicei PoE pe
porturile lor de ieșire. Multe telefoane VoIP moderne
includ un mini-switch cu două porturi care poate furniza o
conexiune de rețea pentru un calculator din apropiere;
• Sisteme de adresare publică ce includ difuzoare;
• Ceasuri de perete în încăperi și holuri, utilizând
Network Time Protocol;
• Radiouri în aer liber pentru acoperișuri cu antene
integrate, CPE fără fir (bazate pe 802.11 sau 802.16)
utilizate de furnizorii de servicii wireless;
• Dispozitive industriale (senzori, contoare, controlere
etc.);
• Sisteme de control al accesului (interfoane, cartele
de intrare, intrări fără cheie etc.);
• Controlere de iluminat și corpuri de iluminat cu LEDuri
[15];
• Aparate de scenă și de teatru, cum ar fi casetele de
rulare audio și de rutare în rețea;

• Puncte de vânzare la distanță (Point Of Sales);
• Dispozitive de securitate fizică și controlere;
Ce cablu UTP/FTP folosim øi cum îl folosim?
Standardele IEEE pentru PoE necesită cablu UTP/FTP
de categoria 5 sau de categorie mai ridicată pentru
niveluri de putere ridicată, dar permit și utilizarea cablului
de categoria 3 numai dacă este necesară o putere mai
mică. Cele 8 fire ale cablului Cat 5 sau Cat 6 sunt aranjate
în 4 perechi torsadate și pot fi folosite în mai multe feluri.
La 10BASE-T Ethernet și 100BASE-T Ethernet, sunt
folosite pentru date doar 2 perechi, iar restul nu sunt
utilizate. Gigabit Ethernet utilizează toate cele 4 perechi.
PoE folosește câte o pereche de fire torsadate ca un
singur conductor și utilizează fie cele două perechi de
date fie cele două perechi libere pentru transportul de
curent electric.
Procedurile de testare øi clasele de dispozitive
alimentate
Standarul PoE a fost optimizat pentru siguranță. În
plus, pe lângă o gamă sigură de tensiuni, dispozitivele
trebuie să comunice conform procedurilor stabilite.
Înainte de a porni alimentarea, sursa de alimentare PSE
testează conexiunea. Curentul este limitat la mA și este
pornit pentru a determina tipul de PoE al dispozitivului
respectiv PD(cu ajutorul unei rezistențe de 25 kW în
dispozitiv). În plus, această procedură permite verificarea
continuității liniei. Pentru a evita deteriorarea echipamen –
telor ne compatibile PoE prin conectare de cabluri
Ethernet PoE, se folosește o tehnică de iden tificare a
semnă turii. Se folosește o tensiune mai redusă decât cea
uzuală la PoE, pentru a detecta așa zisa semnătură de
compa tibilitate IEEE a dispozitivului ce se aplică pe
rezistența de 25 kW. Odată ce semnătura a fost
detectată, PSE știe că poate fi aplicată tensiunea de
alimentare dispozitivului.
Clasificarea dispozitivului urmează după detecția
semnăturii sale și este opțională, oferind informații pentru
PSE despre care este clasa de putere în care dispozitivul
PD se încadrează.
Clasificarea opțională a echipamentului conform cu
standardul 802.3af oferă informații folositoare despre
necesitățile de alimentare. Acest lucru se bazează pe
măsurarea curentului din timpul testării conexiunii. Echi –

pamentul este clasificat astfel:

Clasă        Puterea sursei        Consumul de putere
de alimentare           al dispozitivul
(PSE) [W]                 alimentat (PD) [W]
0               15,4                         0,44 -12,95
1                 4,0                         0,44 – 3,84
2                 7,0                          3,84 – 6,49
3               15,4                          6,49 – 12,95
4                  30                         12,95 – 25,5

Dispozitivele conforme cu standardul 802.3at co –
munică de asemenea unul cu altul folosind protocolul de
management Layer-2 pentru alocarea puterii și LLDPMED.
Cu astfel de comunicații este posibilă calcularea
consumului cu o precizie de 1.11 W. Sursa de alimentare
transmite informația despre cererea de putere la intervale
regulate de timp.
Dacă pentru dispozitivul alimentat, PD, nu este detec –
tată nicio clasă, atunci este automat încadrat în clasa 0 ce
necesită 12,95 W.
PoE Plus are și o clasă de putere suplimentară, clasa 4.

 

Caracteristică/                                 802.3af                            802.3at
Standard                                          (802.3at tipul 1)             tipul 2 (POE+)
Puterea sursei de
alimentare [W]                                 15.40                             30.00*
Puterea minimă
disponibilă pentru
dispozitivele conectate [W]             12.95                            25.5*
Tensiunea sursei de
alimentare [V]                                  44…57                         50…57
Tensiunea de alimentare
disponibilă la dispozitivele
alimentate [V]                                   37…57                         42.5…57
Curentul maxim [mA]                       350                                600
Compatibilitate Ethernet              10BASE-T,                 10BASE-T,
Compatibilitate Ethernet           100BASE-TX               100BASE-TX
Compatibilitate Ethernet         și 1000BASE-T    și         1000BASE-T
Distanță [m]                                         100                            100
Cablare                                              UTP/FTP                UTP/FTP
Categorie cablu                               min. cat. 3                 min. cat. 5

Viitorul
Susținătorii soluției PoE, precum Alianța Ethernet, se
așteaptă ca PoE să devină un standard universal de
cabluri de alimentare pe termen lung și să înlocuiască o
multitudine de adaptoare individuale de curent alternativ,
care nu pot fi ușor gestionate la nivel central.

Cameră IP alimentată de la Power over Ethernet

 

Share