Передача питания по кабелю

25.01.2018

Power over Ethernet (PoE) нашла своё применение в системах видеонаблюдения. Сложная технология достаточна проста в применении: передача удалённому устройству электрической энергии вместе с данными через стандартную витую пару в сети Ethernet, к которому нежелательно или невозможно проводить отдельный электрический кабель.
Если Ваше оборудование поддерживает PoE, необходимо определить стандарт того самого PoE, чтобы подобрать правильный коммутатор/маршрутизатор/блок питания, к которому будете подключать оборудование.

IEEE 802.3af
Применяется на 4-хпарном кабеле Ethernet. Передаёт по 2-м парам кабеля данные, по оставшимся 2-м парам кабеля питание. Максимальная передаваемая мощность - 15,4 Вт. Этот стандарт имеет 5 классов, которые различаются мощностью тока.

IEEE 802.3at (PoE+ или PoE plus)
Этот стандарт запрещает устройству-потребителю получать питание по всем четырём парам Ethernet-кабеля одновременно. Максимальная передаваемая мощность - 25,5 Вт. Помимо использования двух свободных пар в сети Ethernet, стандарт предусматривает использование фантомного питания для передачи электроэнергии. Подача питающего напряжения осуществляется как разность потенциалов между парами проводников. Стандарт определяет пары проводников для подачи питания и его полярность. 

Технология PoE не оказывает влияния на качество передачи данных. Для её реализации используются свойства физического уровня Ethernet:

  • с использованием высокочастотных трансформаторов на обоих концах линии с центральным отводом от обмоток. Постоянное напряжение питания подается на центральные отводы вторичных обмоток этих трансформаторов, и так же с центральных отводов снимается на приемной стороне. Использование центральных отводов сигнальных трансформаторов позволяет без взаимного влияния передавать питание по сигнальным парам, то есть передавать по одним и тем же проводникам и высокочастотные данные, и постоянное напряжение питания;
  • использование свободных пар для подачи питания. Современные кабельные сети Ethernet, соответствующие стандарту 100BASE-TX, состоят из четырех пар, две из которых не задействованы.

Как же свитч поймёт, нужно Вашему оборудованию питание или нет? Когда камера, или любое другое устройство подключается к порту PoE - питающее устройство (PSE) подает на кабель напряжение от 2,8 до 10 B и определяет параметры входного сопротивления подключаемого устройства. Для питаемого устройства это сопротивление составляет от 19 до 26,5 кОм с параллельно подключенным конденсатором ёмкостью от 0 до 150 нФ. Только после проверки соответствия параметров входного сопротивления для питаемого устройства питающее устройство переходит к следующему этапу, в противном случае питающее устройство повторно, через промежуток времени не менее 2 мс, пытается определить подключение.
После того, как определили, нужно подавать питание или нет - устройство определяет класс PoE, то есть сколько же именно питания нужно подавать. Классификация выполняется путём введения в кабель напряжения от 14,5 до 20,5 В и измерения тока в линии.

При использовании молниезащиты в системах с PoE следует учитывать совместимость защитных устройств с той или иной реализацией стандарта питания по Ethernet (в частности, дополнительная гальваническая развязка в грозозащитном устройстве естественным образом приводит к неработоспособности PoE, как и слишком низковольтные нелинейные элементы защиты).

Рассмотрим примеры подключения системы видеонаблюдения с поддержкой PoE:

Подключение PoE камер

Питание камеры осуществляется по РоЕ 802.3af. Камеры могут питаться как по типу А (всего 2 пары,  смешанный режим) , так и по типу Б (4 пары, 2 пары данные — 2 пары питание).  Регистраторы Hikvision питают камеры по типу Б, поэтому необходимо использовать кабель 4 парный.

Подключение PoE камер

Подключение PoE камер

 

Подключение PoE камер