Подключение ip телефона по poe
Технология PoE стала ответом на проблемы, возникшие при организации энергоснабжения компонентов информационных сетей: VoIP телефоны, точки беспроводного доступа, видеокамеры, сетевые маршрутизаторы, компоненты систем контроля доступа, наружные радиостанции со встроенными антеннами и т.д. Расположение устройств является неудобным или невыгодным с точки зрения монтажа силовых линий, тем не менее, на устройство необходимо подать постоянное напряжение, каждый канал питания должен соответствовать характеристикам потребителя по мощности, величине напряжения, максимальному и минимальному току. Кроме того, необходима защита от перегрузок, коротких замыканий, обрыва линии.
Проблему можно решить лобовой атакой – протянуть везде линии 220 В, и возле каждого устройства установить розетку с индивидуальным блоком питания, но такой метод совершенно нерационален, поэтому был выбран другой путь.
Идея РоЕ
На практике перечисленные выше устройства и устройства более высокого уровня (коммутаторы, контроллеры, компьютеры и т.п.) соединяются Ethernet-кабелем для передачи информации и сигналов управления. Для напряжения 220 В он не предназначен, но постоянное напряжение для питания электронных устройств по нему подать можно. Идея РоЕ как раз в этом и заключается, — в подаче постоянного напряжения питания по тому же самому Ethernet кабелю. Причем, для реализации совсем необязательно наличие свободных пар в кабеле.
Постоянное напряжение можно обеспечить по сигнальным линиям, поскольку есть способ разделить питание и сигналы. Для этого используются высокочастотные трансформаторы. В источнике постоянное напряжение прикладывается к их вторичной обмотке и отправляется в кабель. В потребителе постоянное напряжение снимается с первичной обмотки, а информационная часть, представляющая, по сути, переменное напряжение снимается со вторичной обмотки. Постоянный ток ничего в этой обмотке индуцировать не может, что и дает возможность разделить информацию и питание.
Лучшим вариантом является передача питания по двум витым информационным парам. В этом случае между проводами одной пары постоянного тока нет, что делает такую схему привлекательной. Напряжение подается на центральные точки вторичных обмоток трансформаторов источника, а снятие напряжения идет с центральных точек первичных обмоток приемника (см.рис.1). В такой схеме сводится на минимум взаимное влияние каждой из составляющих тока в линиях передачи.
Какие возможности обещает реализация этой идеи? Попробуем их перечислить:
- линия данных подводится к каждому устройству. Есть возможность подать питание индивидуально с учетом характеристик.
- появляется возможность управления режимом питания и диагностики. Т.е. фактически каждое устройство получит свой индивидуальный интеллектуальный источник питания без лишних линий на 220В.
- источники можно интегрировать в компоненты более высокого уровня (коммутаторы, контроллеры, компьютеры).
В результате мы получаем новую философию энергоснабжения – питание через сеть. Это и есть РоЕ.
Чем приходится платить за преимущества? Цена невелика, — устройства должны поддерживать технологию РоЕ.
Стандарты и технология РоЕ
Главную роль в создании технологии РоЕ сыграла стандартизация. Все слаботочные сети уже давно строятся из стандартных компонентов. В частности, по стандартам сетей Ethernet для проводных линий связи между устройствами используется унифицированный кабель с витыми парами проводников.
В устаревших вариантах это был кабель с двумя парами, в более современных сетях применяется 4-х парный кабель (категория 3 или 5). Кабель универсальный с фиксированной расцветкой проводников в парах. В Ethernet унифицирован не только кабель, но и разъемы, соответственно стандартизирована и разводка проводников по контактам разъемов (распиновка).
Все это дало возможность создать стандартные системы питания с использованием стандартных сетевых компонентов.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили схемы РоЕ, соответствующие стандартам IEEE802.3af и IEEE802.3at («РоЕ плюс»). Прежде чем перейти к протоколам подключения и описанию типовых представителей этой технологии, рассмотрим схемы подключения питания.
Аббревиатура PoE расшифровывается как "Power over Ethernet" (питание по сети Ethernet). Но реализация технологии намного сложнее, чем при помощи кабеля с вилкой для электросети на одном конце и разъемом RJ-45 на другом, как на юмористической картинке в начале статьи. Такое простое воплощение попросту невозможно, так как большинство электронных устройств работают не на переменном, а на постоянном токе низкого напряжения: 12V, 24V, 48V и т. д. Поэтому в сети обязательно должны присутствовать устройства, выполняющие, в том числе, функции понижающего трансформатора и выпрямителя.
В сетевом кабеле (витой паре) с подключением по стандарту 100BASE-T (Fast Ethernet, 100 Мбит/с) данные передаются только по 2 парам, а остальные 2 пары остаются свободными. Однажды кто-то очень сообразительный придумал использовать эти свободные жилы для подачи электропитания на устройства. По одному LAN-кабелю техника получает и данные, и электричество. Очень удобно для тех случаев, когда оборудование нужно установить на крыше, на мачте, во дворе частного дома, то есть в тех местах, куда подводить отдельный кабель с электропитанием проблемно или дорого.
Позднее возник другой вариант - подавать ток по тем же жилам, что и информацию. Это позволило применить технологию в сетях Gigabit Ethernet, 10/100/1000 Мбит/сек, где все 4 пары задействованы в передаче информации. Питание и данные передаются на разных физических уровнях, поэтому не мешают друг другу.
Устройства PoE
В рамках технологии различают 3 вида устройств:
PoE-потребители (PD)
Это точки доступа, IP-камеры и другая техника, в которой производитель предусмотрел возможность получать электричество по сетевому кабелю (витой паре). Часто они дополнительно имеют также стандартный разъем электропитания. В характеристиках такой техники указывается, что она поддерживает так называемое " PoE in" (входящее). Также в паспорте устройства должно быть обозначено, какой именно тип Power over Ethernet оно поддерживает.
PoE-источники (PSE)
Эти устройства подают электропитание в витую пару. Их, в свою очередь, принято разделять на конечные (endspan) и промежуточные (midspan) источники. PoE-источник, по сути, это либо конструктивно объединенные в одном корпусе блок питания для подключения к электросети + блок, который распределяет питание по проводникам витой пары, либо два этих элемента в комплекте.
Конечные PoE-источники - это PoE-коммутаторы, маршрутизаторы, их также могут называть активными источниками. Подключив к порту такого роутера или свича посредством витой пары точку доступа, IP-камеру, мы подаем на подключенные устройства электропитание.
Промежуточные - это PoE-адаптеры (инжекторы), которые также называют пассивными PoE-источниками.
Конструктивно PoE-инжектор может представлять собой PoE-блок или PoE-шнур.
PoE-адаптеры в виде блока обычно лучше, так как оснащены защитой, имеют гальваническую развязку, часто дополняются такими функциями, как удаленная перезагрузка устройства, мониторинг перегрузки, короткого замыкания и т. п.
PoE-шнур - это предельно простая реализация источника питания по витой паре, фактически он просто "добавляет" в LAN-кабель электрическую составляющую. Отличается от PoE- блока в частности тем, что не имеет гальванической развязки.
PoE-сплиттеры
Предназначены для организации удаленного питания в сети, если конечное устройство, которое необходимо запитать, не поддерживает технологию PoE. Сплиттеры действуют обратно адаптерам PoE: поступающие к ним по одному кабелю (витой паре) электропитание и данные они разделяют на два кабеля: отдельно электричество, отдельно данные.
PoE-сплиттер также может конструктивно представлять собой блок или шнур.
PoE конвертеры
При строительстве линков может возникнуть ситуация, когда источник и потребитель PoE работают с разным напряжением, разными стандартами. Для этих случаев существует такая группа устройств, как PoE-конвертеры.
Как с помощью PoE организовать подачу питания по витой паре
Варианты подключения с использованием разных типов устройств по технологии PoE наглядно иллюстрируются этой картинкой со схемами:
Что важно знать для правильного подключения
Вот мы купили какой-то PoE-адаптер, подключили его к Ethernet и электросети, подсоединили LAN-кабель от него в точку доступа, которую хотели запитать. Кажется, просто.
Только точка доступа почему-то сгорела. С чего бы это?
Все дело в том, что на практике, чтобы правильно организовать удаленное подключение по PoE, необходимо учесть несколько важных факторов:
- Тип питания, который предоставляется PoE-коммутатором или инжектором: какому стандарту соответствует, какое напряжение подает на пару, по какому типу сделана распиновка.
- Напряжение, которое необходимо нашей технике.
- Расстояние до удаленной точки.
Эти исходные данные помогут подобрать PoE-оборудование, которое совместимо друг с другом, и рассчитать возможность удаленного электропитания в принципе.
Если этого не сделать, в худшем случае, как мы уже сказали - подключенное оборудование быстро выйдет из строя, в лучшем - вообще не включится.
Технология PoE помогает сэкономить на проводах, подводимых к сетевому устройству, и на количестве источников питания. Работает она просто — одна и та же витая пара используется как для передачи данных, так и для энергоснабжения подключенного устройства. Впрочем, это лишь верхушка айсберга, так что давайте копнем глубже.
Технология создавалась для IP-телефонии, систем видеонаблюдения и прочего оборудования, расположенного, к примеру, в труднодоступных местах или в зоне дефицита свободных розеток.
Что это такое и какое оборудование поддерживает технологию?
В развернутом виде аббревиатура PoE выглядит как Power over Ethernet, что в дословном переводе означает «питание по сети Ethernet». Технология создана с прицелом на передачу удаленному устройству электрической энергии вкупе с данными через обычную витую пару.
На роль источников питания в таких сетях могут быть назначены коммутаторы, роутеры и другое активное сетевое оборудование. Принимающая сторона питания PoE — точки доступа, камеры видеонаблюдения, IP-телефоны, всевозможные охранные и служебные датчики. Также существуют промежуточные звенья цепочки, позволяющие связать активное оборудование PoE с устройствами, не поддерживающими технологию. Об этом ниже.
Существует три стандарта технологии PoE. |
В сетях с пропускной способностью до 100 Мбит/с данные передаются только по двум парам Ethernet-кабеля. Соответственно, две оставшиеся пары остаются свободными. По ним то и налажена подача удаленного питания в простейшей схеме PoE. На деле же это не единственный вариант распиновки провода — она зависит еще и от стандарта технологии питания по сети.
Стандарты PoE
Всего существует три стандарта PoE:
- IEEE 802.3af — первое поколение стандарта выдает мощность до 15.4 Вт для каждого потребителя;
- IEEE 802.3at (PoE+) — обеспечивает питание мощностью до 30 Вт каждому устройству;
- IEEE 802.3bt (PoE++) — организует подачу электропитания мощностью до 51 Вт на каждого. В работе при этом задействованы все восемь проводников витой пары.
Для первого стандарта IEEE 802.3af предусматривается распиновка типа А и типа В:
- Тип А — передача электричества и данных налажена по жилам 1, 2, 3, 6. Жилы с порядковыми номерами 4, 5, 7, 8 не используются.
- Тип В — для подачи электрического питания используются жилы 4, 5, 7, 8. Данные передаются по остальным.
Во втором стандарте IEEE 802.3at (PoE+) применяется только схема В. Наглядные отличия между стандартами PoE можно лицезреть в табличке:
Характеристики | PoE | PoE+ | PoE++ |
---|---|---|---|
Напряжение постоянного тока на питаемом устройстве (В) | 36-57 | 42.5-57 | 41.1-57 |
Напряжение, выдаваемое источником (В) | 44-57 | 50-57 | 52-57 |
Максимальная мощность PoE-источника (Вт) | 15,4 | 30 | 90 |
Максимальная мощность, получаемая потребителем (Вт) | 12.95 | 25.5 | 71.3 |
Максимальный ток (мА) | 350 | 600 | 960 |
Максимальное сопротивление кабеля (Ом) | 20 (для cat.3) | 12.5 (для cat.5) | 12.5 (для cat.5) |
Классы питания | 0-3 | 0-4 | 0-8 |
В довесок каждому питаемому устройству присваивается определенный класс от 0 до 4 в зависимости от уровня потребляемой мощности. Это необходимо для дальнейшего управления мощностью.
Класс | Вт на порт PoE | Вт на устройство |
---|---|---|
0 | 15.4 | от 0.44 до 12.95 |
1 | 4.5 | от 0.44 до 3.84 |
2 | 7 | от 3.84 до 6.49 |
3 | 15.4 | от 6.49 до 12.95 |
4 | 30 | от 12.95 до 25,5 |
Сетевое устройство подает питание потребителям только в том случае, если подключенное оборудование поддерживает технологию PoE. На первом этапе производится проверка питаемого устройства, в ходе чего на него подается напряжение от 2.8 до 10 B и определяется входное сопротивление. Если параметры соответствуют требуемым, питающее оборудование переходит к определению вышеупомянутых классов. После прохождения этапов определения и классификации питающее устройство подает в кабель напряжение 48 В с фронтом нарастания не быстрее 400 мс.
Технология передачи электрической энергии удаленным устройствам через обычную витую пару Power over Ethernet (PoE) изначально разрабатывалась для решения одной важной проблемы – питания оборудования, предназначенного для работы в IP-сети, и расположенного вдали от электрических розеток и проводов.
Подобная возможность оказалась очень востребованной для таких устройств, как IP-камеры наблюдения, точки доступа Wi-Fi, оборудования сетевой инфраструктуры и так далее. Действительно, места расположения данного оборудования обуславливаются не наличием розетки поблизости, а задачами, которое оно должно выполнять.
На этом фоне на первый взгляд довольно странно выглядит широкое распространение PoE в VoIP-сфере. Практически все современные IP телефоны либо поддерживают данную технологию по умолчанию, либо имеют отдельную модификацию с возможностью питания по Ethernet-сети. Но в подавляющем большинстве случаев, телефонные аппараты располагаются на столах офисных сотрудников и соседствуют с персональными компьютерами и ноутбуками, которые пока не умеют работать в отсутствии электричества.
Более того, производители прекрасно отдают себе в этом отчет и специально оборудуют IP телефоны встроенными коммутаторами, чтобы их легко можно было подключить к сети в разрыв между ПК и Ethernet-розеткой.
Удобство пользования
Конечно, подобное использование PoE не соответствует изначальной задумке, зато это очень удобно. Во-первых, это существенно упрощает физическую установку IP-телефона – для этого достаточно подключить к нему один сетевой кабель и он готов к работе. Во-вторых, в условиях большого количества разнообразных устройств, используемых в офисах (компьютеры, принтеры, факсы, зарядные устройства и так далее), найти свободную розетку иногда бывает непросто. В третьих, уменьшение количества проводов – общая тенденция современности, к которой все больше и больше привыкают обычные пользователи.
Что касается экономического аспекта данного вопроса, то следует признать, что покупка телефонных аппаратов с поддержкой PoE более-менее оправдывает себя только в том случае, если соответствующая сетевая инфраструктура уже реализована.
Дело в том, что стоимость таких моделей в среднем на 10-15% выше, чем аналогичных устройств, лишенных возможности питания по технологии PoE. Еще большую разницу в расчете на один порт, придется доплатить за сетевое оборудование, способное подавать напряжение в обычную витую пару.
На круг набирается практически двукратная переплата, что, согласитесь, многовато для простого повышения удобства. Другое дело, если соответствующие коммутаторы уже приобретены и установлены, например, для решения других задач. Почему бы не воспользоваться созданной инфраструктурой и выжать максимальную выгоду из имеющегося оборудования?
В заключение стоит отметить один немаловажный нюанс – некоторые производители не комплектуют свои IP телефоны, поддерживающие PoE, отдельными блоками питания. Например, это можно сказать про устройства Cisco, Panasonic, некоторые модели Yealink. Соответственно, для подключения такого оборудования без использования PoE, потребуется приобретать адаптер самостоятельно, что следует учитывать при расчете целесообразности использования одного или другого вариантов питания.
Читайте также: