95 W Power over Ethernet

Ważna informacja dla czytelników: Niniejszy artykuł dotyczy wyłącznie zasilania PoE z aktywną detekcją punktu końcowego. Celowo nie porusza on kwestii pasywnego zasilania PoE, które jest często stosowane przez dostawców usług internetowych do zasilania routerów bezprzewodowych. Główne wady rozwiązań pasywnych są następujące:

  • Brak możliwości wykrycia urządzenia końcowego (źródło nie wie, czy na końcu kabla znajduje się urządzenie zgodne z PoE).
  • brak możliwości centralnego monitorowania systemu zasilania za pomocą protokołu SNMP

Zasilanie PoE zapewnia ogromne korzyści dzięki niewielkim wymaganiom w zakresie okablowania. W przeciwieństwie do zwykłych systemów zasilania nie wymaga oddzielnych kabli do transmisji danych i zasilania. Ponadto komunikacja między źródłem zasilania a zasilanym urządzeniem zapewnia ochronę przed zwarciem, a także, co nie mniej ważne, łatwe monitorowanie całego systemu zasilania za pomocą protokołu SNMP.

Od czasu ratyfikacji pierwszego standardu PoE w 2003 roku (IEEE 802.3af) jego zastosowanie znacznie się rozszerzyło na całą gamę nowych aplikacji. Z biegiem czasu okazało się jednak, że czynnikiem ograniczającym jest maksymalna moc znamionowa wynosząca 15,4 W na port. Podczas gdy dla zwykłych kamer stacjonarnych i telefonów IP moc ta była wystarczająca, dla kamer IP z oświetleniem podczerwonym, kamer PTZ, wideotelefonów i innych urządzeń stanowiła ograniczenie. W zależności od par przewodów wykorzystywanych do przesyłu energii norma rozróżnia tryb PoE A (przez pary danych) i tryb PoE B (przez pary rezerwowe). Zgodnie z normą każde urządzenie PoE-PD (Powered Device) powinno obsługiwać oba tryby, zarówno A, jak i B. W praktyce zdarza się jednak, że producenci kamer, chcąc obniżyć koszty, montują wyłącznie komponenty przeznaczone dla trybu PoE A. W przypadku urządzeń PoE-PSE (Power Supply Equipment) (przełączniki i iniektory PoE) wystarczy obsługa jednego trybu. Wszystkie nasze przełączniki z serii LAN-RING BOX obsługują jednak zarówno tryb A, jak i B.

Z tego powodu organizacja IEEE opublikowała w 2009 roku nową normę IEEE 802.3at, przewidującą moc do 30 W na port. Zgodnie z normą każde urządzenie PoE-PD (Powered Device) powinno ponownie obsługiwać oba tryby: A i B.

Rozwój jednak posuwał się szybko do przodu. Na rynku zaczęły pojawiać się coraz liczniejsze zewnętrzne kamery bezpieczeństwa PTZ, terminale POS, oświetlenie LED, punkty dostępowe 802.11ac i 802.11ax oraz inne urządzenia, które do działania potrzebują więcej niż 30 W. Wysoki popyt zazwyczaj wywołuje rywalizację między różnymi standardami. Organizacja IEEE kontynuowała prace nad nowym standardem, który został ratyfikowany we wrześniu 2018 r. pod oznaczeniem IEEE 802.3bt, z maksymalną mocą zasilania wynoszącą 90 W na port. Jednak już w 2011 r. organizacja HDBaseT Alliance opracowała standard Power over HDBaseT (PoH), który umożliwia dostarczanie maksymalnej mocy 100 W przez cztery pary kabli Cat5e.

W wyniku tego procesu powstały dwa wzajemnie niekompatybilne standardy zasilania: 90 W PoE zgodnie z IEEE 802.3bt oraz 100 W PoE zgodnie ze standardem POH HDBaseT Alliance. Wszystkie przełączniki METEL LAN-RING PP w wersji sprzętowej 2020 obsługują oba rozwiązania, patrz tabela poniżej.

LAN-RING PP / 2020 wersja sprzętowa – przegląd obsługiwanych trybów zasilania PoE
Typ Standard Maksymalna moc zasilania dostarczana przez PoE-PSE Maksymalny pobór mocy dla PoE-PD
 Kategoria kabla Długość kabla Liczba par do przesyłu energii
 Minimalne napięcie na wejściu PoE PD
1 802.3af 15,4 W 12,95 W Cat5e 0–100 m 2 37 V
2 802.3at 30 W 25,5 W Cat5e 0–100 m 2 42,5 V
3 802.3bt 60 W 51–60 W Cat5e 0–100 m 4 42,5 V
4 802.3bt 90 W 71–90 W Cat5e 0–100 m 4 41,1 V
POH POH 95 W 95 W Cat5e 0–100 m 4 38,125 V

 

UPOE

Są to zasadniczo dwa oddzielnie wykrywane i klasyfikowane urządzenia klasy 4. Typowymi przykładami UPOE są zewnętrzne kamery PTZ z ogrzewaniem PoE lub kamery stacjonarne w obudowach z ogrzewaniem PoE.

Zasilanie PoE zgodnie z normą IEEE802.3bt

Przesyłanie dużej mocy przez kable UTP/FTP/STP stawia podwyższone wymagania co do ich jakości. Dlatego też, aby zapewnić prawidłowe działanie, należy stosować wyłącznie kable z przewodami miedzianymi kategorii Cat5 i wyższej. Na przykład kable CCA z przewodami o rdzeniu aluminiowym i powłoką miedzianą są całkowicie nieodpowiednie. W poniższej tabeli, dla ułatwienia, przedstawiono wyniki obliczeń strat mocy i napięcia dla różnych napięć wejściowych i kabli.

Z obliczeń wynika również korzyść wynikająca z wyższego napięcia wejściowego. Dlatego w rozdzielnicach OH stosujemy zasilacze z regulowanym napięciem wyjściowym w zakresie co najmniej 48–56 VDC.

Przybliżone obliczenie strat dla kabli Cat5e CCA o rezystancji żył 130 Ohm/km.
Odległość między urządzeniem PoE PSE a PD Napięcie wyjściowe PoE-PSE Moc dostarczana przez PoE-PSE Całkowita rezystancja pętli Prąd przepływający przez pętlę Straty w przewodach Napięcie wejściowe PoE-PD Minimalne napięcie na wejściu PoE-PD zgodnie z normą
10 m 56 V 90 W 0,65 Ω 1,61 A 1,04 V / 1,68 W 54,96 V 41,1 V
10 m 48 V 1,88 A 1,22 V / 2,29 W 46,78 V
100 m 56 V 6,5 Ω 1,61 A 10,45 V / 16,79 W 45,55 V
100 m 48 V 1,88 A 12,19 V / 22,85 W 35,81 V

 

Przybliżone obliczenie strat dla kabli Cat5e z pełnym rdzeniem o rezystancji żyły 93,8 Ohm/km (BELDEN 1594A)
Odległość między urządzeniem PoE PSE a urządzeniem PD Napięcie wyjściowe PoE-PSE Moc dostarczana przez PoE-PSE Całkowita rezystancja pętli Prąd przepływający przez pętlę Straty w przewodach Napięcie wejściowe PoE-PD Minimalne napięcie wejściowe PoE-PD zgodnie z normą
10 m 56 V 90 W 0,47 Ω 1,61 A 0,75 V / 1,21 W 55,25 V 41,1 V
10 m 48 V 1,88 A 0,88 V / 1,65 W 47,12 W
100 m 56 V 4,69 Ω 1,61 A 7,54 V / 12,11 W 48,46
100 m 48 V 1,88 A 8,79 V / 16,49 W 39,21 V

 

‌

Moc PoE zgodnie ze standardem HDBaseT Alliance

Standard zasilania POH został opublikowany przez stowarzyszenie HDBaseT Alliance już w 2011 roku. Opiera się on na standardzie IEEE 802.3at i umożliwia bezpieczny przesył mocy do 100 W przez kabel Ethernet. Został opublikowany o wiele lat wcześniej niż konkurencyjny standard IEEE 802.3bt, dlatego oprócz wielu urządzeń audiowizualnych korzysta z niego zdecydowana większość kamer IP o poborze mocy powyżej 25,5 W.

Przybliżone obliczenie strat dla kabli Cat5e CCA o rezystancji żyły 130 Ohm/km
Odległość między urządzeniem PoE PSE a urządzeniem PD Napięcie wyjściowe PoE-PSE Moc dostarczana przez PoE-PSE Całkowita rezystancja pętli Prąd przepływający przez pętlę Straty w przewodach Napięcie wejściowe PoE-PD Minimalne napięcie wejściowe PoE-PD zgodnie z normą
10 m 56 V 95 W* 0,65 Ω 1,7 A 1,10 V / 1,87 W 54,9 V 38,13 V
10 m 48 V 1,98 A 1,29 V / 2,55 W 46,71 V
100 m 56 V 6,5 Ω 1,7 A 11,03 V / 18,71 W 44,97 V
100 m 48 V 1,98 A 12,86 V / 25,46 W 35,14 V

 

Przybliżone obliczenie strat dla kabli Cat5e z pełnym rdzeniem o rezystancji żyły 93,8 Ohm/km (BELDEN 1594A)
Odległość między urządzeniem PoE PSE a urządzeniem PD Napięcie wyjściowe PoE-PSE Moc dostarczana przez PoE-PSE Całkowita rezystancja pętli Prąd przepływający przez pętlę Straty w przewodach Napięcie wejściowe PoE-PD Minimalne napięcie wejściowe PoE-PD zgodnie z normą
10 m 56 V 95 W* 0,47 Ω 1,7 A 0,8 V / 1,35 W 55,2 V 38,13 V
10 m 48 V 1,98 A 0,93 V / 1,84 W 47,07 V
100 m 56 V 4,69 Ω 1,7 A 7,96 V / 13,5 W 48,04 V
100 m 48 V 1,98 A 9,28 V / 18,37 W 38,72 V

* 95 W to maksymalna moc obsługiwana przez przełączniki PP z układem sprzętowym zaprojektowanym w 2020 roku.

‌