¿Cómo aumentar la energía sobre el rendimiento de Ethernet?

¿Alguna vez has pensado cómo aumentar la energía sobre el rendimiento de Ethernet? En el artículo de hoy, discutiremos un tipo especial de cable Ethernet: el cable Poe. El nombre completo de este cable se llama alimentación sobre el cable Ethernet. Discutiremos qué es el cable Poe, la fuente de alimentación, los estándares, las precauciones relacionadas con los cables de POE y cómo aumentar la energía sobre el rendimiento de Ethernet.

 

1. ¿Qué es Poe?

 

Tradicionalmente, la fuente de alimentación y la transmisión de datos para dispositivos se manejaron por separado. Los dispositivos conectados a Ethernet requieren al menos unoPoecablePara la transmisión de datos y un cable de alimentación para la fuente de alimentación. La necesidad de cables de alimentación siempre ha sido un factor limitante en la implementación del dispositivo, ya sea que exige que los dispositivos estén cerca de las tomas de corriente existentes o los cables y salidas de alimentación por separado para los dispositivos. La tecnología Ethernet (POE) de Ethernet resuelve este dilema y hace que la implementación de tales dispositivos sea mucho más flexible.

POE (Power Over Ethernet) se refiere a la tecnología que, sin ninguna modificación a la infraestructura de cableado Ethernet CAT5E existente, puede transmitir señales de datos a algunos terminales basados ​​en IP (como teléfonos IP, puntos de acceso de LAN inalámbricos AP, cámaras de red, etc.) al tiempo que también proporciona potencia de corriente continua (DC) a tales dispositivos. POE también se conoce como Power Over LAN (POL) o Ethernet activo, a veces simplemente denominado fuente de alimentación Ethernet. Esta es la última especificación estándar que utiliza cables Ethernet existentes para transmitir datos y alimentación simultáneamente. Mantiene la compatibilidad con los sistemas y usuarios Ethernet existentes.

La fuente de alimentación POE (Power Over Ethernet) es una tecnología que proporciona energía a los dispositivos a través de cables Ethernet. Permite la transmisión simultánea de datos y alimentación en un solo cable Ethernet, simplificando los costos de cableado y reducción.

Si desea utilizar la fuente de alimentación POE, se recomienda utilizar cables Poe especializados. Estos cables generalmente tienen cables de cobre adicionales para proporcionar energía a los dispositivos. Además, los cables POE generalmente tienen una mayor calidad y confiabilidad porque están específicamente diseñados y probados para garantizar que funcionen correctamente en entornos de Ethernet. El uso de cables Ethernet ordinarios para la fuente de alimentación POE puede conducir a una fuente de alimentación inestable, atenuación de la señal y otros problemas. Por lo tanto, si necesita utilizar la fuente de alimentación de POE, es mejor usar cables POE especializados para garantizar una fuente de alimentación confiable y transmisión de datos.

 

2. PoePrincipio y método de la fuente de alimentación del cable

 

EstándarCables de red Cat5Tener cuatro pares de cables retorcidos, pero solo se usan dos pares en 10 m Base-T y 100m Base-T. IEEE 802.3Af, uno de los estándares de POE, permite dos métodos: cuando el uso de pasadores inactivos para la fuente de alimentación, los pines 4 y 5 están conectados como positivos, y los pines 7 y 8 están conectados como negativos.

Al usar pines de datos para la fuente de alimentación, la alimentación de CC se agrega al punto medio del transformador de transmisión sin afectar la transmisión de datos. En este método, los pares de cables 1, 2 y 3, 6 pueden ser de cualquier polaridad. El estándar no permite que ambos métodos se usen al mismo tiempo. El equipo de suministro de energía PSE solo puede proporcionar un método, pero el equipo de aplicación de energía debe poder adaptarse a ambos casos simultáneamente. El estándar estipula que la fuente de alimentación suele ser de 48V, 13W. El equipo PD (dispositivo de alimentación: dispositivo alimentado) proporciona una conversión de 48 V a bajo voltaje, lo cual es relativamente fácil, pero al mismo tiempo debe tener un voltaje de seguridad de aislamiento de 1500 V.

 

El estándar POE define dos métodos para usar cables de transmisión Ethernet para entregar energía DC a dispositivos compatibles con POE.

El primero es el método "a mitad de tramo", que utiliza un dispositivo de fuente de alimentación POE independiente, unido entre elinterruptor de Ethernety el dispositivo terminal con la función POE, generalmente utilizando los pares de cable de inactividad en el cable Ethernet para transmitir la alimentación de CC. Midspan PSE es un dispositivo de administración de energía especializado, generalmente ubicado con el interruptor. Tiene dosJacks RJ45Para cada puerto, uno conectado al interruptor con un cable corto (aquí se refiere a los interruptores tradicionales sin la función POE) y el otro conectado al dispositivo remoto.

 

El segundo método es "final-span", que integra el dispositivo de fuente de alimentación en el extremo de salida de la señal del interruptor. Este tipo de conexión integrada generalmente proporciona función de fuente de alimentación "dual" para pares de cables de inactividad y pares de cables de datos. Los pares de cables de datos utilizan transformadores de aislamiento de señal y utilizan grifos centrales para lograr la fuente de alimentación de CC. Es probable que el-span final gane rápidamente popularidad, ya que los datos de Ethernet y la transmisión de potencia usan pares de cables comunes, eliminando así la necesidad de configurar líneas dedicadas de transmisión de potencia independiente, que es particularmente significativa para los cables con solo 8 núcleos y el estándar correspondienteSuces RJ45.

 

3. Proceso de fuente de alimentación del dispositivo POE

 

Al implementar equipos de fuente de alimentación POE en una red, el proceso de fuente de alimentación POE Ethernet incluye principalmente detección, negociación de capacidad de suministro de alimentos, inicio de la fuente de alimentación, fuente de alimentación continua y apagado.

 

3.1 Detectar PD:

Primero, el PSE (equipo de suministro de alimentación) genera un pequeño voltaje en el puerto para detectar si el dispositivo de enlace en el terminal del cable admite el IEEE 802.3AF/AT estándar. Este proceso se logra al proporcionar un pequeño voltaje limitado de corriente al cable para verificar si el extremo remoto tiene la resistencia característica requerida. Si se detecta un valor de resistencia específico, indica que el terminal del cable está conectado a un PD (dispositivo alimentado) que admite POE.

 

3.2 Monitor de nivel PD/Capacidad de la fuente de alimentación:

Después de detectar el PD, el dispositivo PSE clasificará el dispositivo PD y evaluará la pérdida de energía requerida. Hay dos formas de negociación de capacidad de suministro de energía, a saber, analizar la resistencia característica detectada y la negociación de la capacidad de la fuente de alimentación de la realización a través del protocolo LLDP (protocolo de descubrimiento de capa de enlace).

 

3.3 Fuente de alimentación de inicio:

Dentro de un tiempo configurable (generalmente menos de 15 μs), el dispositivo PSE comienza a suministrar energía desde bajo voltaje hasta el dispositivo PD hasta que proporciona un voltaje de CC de 48 V. Si el dispositivo PD está desconectado de la red, el PSE rápidamente (generalmente dentro de 300-400 MS) dejará de suministrar energía y repetirá el proceso de detección para verificar si el terminal del cable todavía está conectado al dispositivo PD.

 

3.4 Monitoreo continuo en tiempo real y fuente de alimentación:

Proporcione una potencia de CC estable y confiable al dispositivo PD para garantizar el funcionamiento normal del dispositivo. Y proporcionar monitoreo continuo en tiempo real.

 

3.5 apagado:

Si el dispositivo PD está desconectado de la red, el PSE rápidamente (generalmente dentro de 300-400 MS) dejará de suministrar energía al dispositivo PD y repetirá el proceso de detección para detectar si el terminal del cable está conectado al dispositivo PD.

Este proceso garantiza la seguridad y eficiencia de la fuente de alimentación de POE mientras protege los dispositivos conectados de daños. Los interruptores POE están diseñados para detectar de manera inteligente los dispositivos no POE y evitar suministrarles energía, por lo que es aún más seguro de usar.

 

4. Con respecto a los estándares de la fuente de alimentación de POE

Por supuesto, los cables POE no pueden suministrar energía arbitrariamente; Deben adherirse a procesos y métodos específicos. Los cables de fuente de alimentación de POE también tienen estándares relevantes, y es importante saber qué estándar de POE es compatible con el cable antes de comprar. Estos estándares son propuestos y publicados principalmente por IEEE.

Actualmente, hay tres estándares de fuente de alimentación de POE: 802.3Af (Poe), 802.3at (Poe+) y 802.3bt (Poe ++).

802.3Af es el estándar básico para la funcionalidad PoE, estipulando una potencia de salida máxima de 15W cuando se usacables de redpara la fuente de alimentación. Este estándar generalmente usa pares de cables 4,5,7,8 para transmitir la corriente, con 4,5 tan positivos y 7,8 como negativos.

802.3at (Poe+) es un estándar mejorado para la funcionalidad POE, aumentando la potencia de salida máxima a 30W. Este estándar utiliza pares de cables 1,2,3,6 para transmitir energía, con opciones de polaridad flexibles: 1,2 como positivas y 3,6 como negativas, o viceversa.

 

802.3bt (Poe ++) es el último estándar para la funcionalidad POE, con una potencia de salida máxima de hasta 60W. Este estándar utiliza pares de cables adicionales para aumentar la capacidad y la eficiencia de la fuente de alimentación, lo que significa que los cables deben cumplir con especificaciones más altas.

 

5. Acerca delParámetros de la fuente de alimentación principal deTres estándares de fuente de alimentación POE.

5.1 IEEE 802.3AF Parámetros de la fuente de alimentación principal:

Voltaje de CC entre 44-57 V, típicamente 48V. La corriente operativa típica es 10-350 MA, con una potencia de salida típica de 15.4W. La corriente de detección de sobrecarga es 350-500 mA. En condiciones de no carga, la corriente máxima requerida es 5 mA. Proporciona cuatro niveles de clase de solicitudes de alimentación a dispositivos alimentados (PDS): 3. 84-12. 95W.

IEEE 802.3AF Parámetros de clasificación:

La clase 0 Los dispositivos requieren una potencia operativa máxima de 012.95W;

Los dispositivos de clase 1 requieren 03.84W;

Los dispositivos de clase 2 requieren entre 3.85w6.49W;

Los dispositivos de clase 3 requieren entre 6. 5-12. 95W.

 

Debido a que el consumo de energía POE estándar IEEE 802.3AF POE a 12.95W para PDS, limita las aplicaciones dondeCable de éternetLa potencia se puede usar. Para superar las limitaciones de potencia de POE, IEEE introdujo un nuevo estándar: IEEE 802.3at (también conocido como POE+), que define dispositivos que requieren más de 12.95W como Clase 4, extendiendo el nivel de potencia a 25W o más. En comparación con 802.3AF, 802.3AT pueden generar más del doble de potencia, con cada puerto capaz de emitir más de 30W. Los PD pueden alcanzar hasta 29.95 W, con PSE que proporciona más de 30W de potencia de CC. El PD responde con una señal de corriente de Clase 4 para informar el PSE si puede manejar la potencia más alta especificada en 802.3at.

5.2 IEEE 802.3at (Poe+) Parámetros de la fuente de alimentación principal:

Voltaje de CC entre 50-57 V, típicamente 50V. La corriente operativa típica es 10-600 MA, con una potencia de salida típica de 30W. Clasificación de Clase 4 de soporte de PDS.

5.3 IEEE 802.3BT (Poe ++) Parámetros de la fuente de alimentación principal:

La especificación IEEE 8 0 2.3BT presenta cuatro nuevas clasificaciones PD de alta potencia (clase), lo que lleva el número total de categorías de una sola función a nueve. Las clases 58 son nuevas en el estándar de POE y se traducen en niveles de potencia de PD de 40.0W a 71W.

IEEE 802.3BT es compatible con IEEE 802.3at y 802.3af. Un IEEE 802.3at o 802.3af PD de menor potencia puede conectarse a un PSE 802.3BT de mayor potencia sin ningún problema. Por el contrario, cuando un PD de mayor potencia 802.3BT se conecta a un PSE 802.3AT 802.3AF más bajo, el PD solo necesita operar en su estado respectivo de baja potencia, un proceso conocido como "degradación de potencia".

 

6. Acerca de la clasificación de la fuente de alimentación de POE

IEEE 8 0 2.3 asigna varias clases a los sistemas POE, como se ve en los estándares anteriores de la clase 0 a la clase 7, junto con el tipo 1/2/3/4. La clase está determinada por el nivel de potencia común más bajo admitido tanto por el equipo de la fuente de alimentación como por el dispositivo alimentado. Esto se logra a través del equipo de suministro de energía que detectan los requisitos de potencia del dispositivo alimentado utilizando el Protocolo de descubrimiento de capa de enlace (LLDP), que esencialmente analiza paquetes bidireccionales entre el equipo de suministro de alimentación y el dispositivo alimentado.

 

La clase varía de {{0}} a 8, con POE tipo 1 y tipo 2, incluidas las clases 0 a 4, que cubre la potencia de entrada para dispositivos alimentados que van desde 12.95W a 25.5W. El tipo 3 incluye Clase 5 (hasta 40 W para dispositivos alimentados) y Clase 6 (hasta 51W para dispositivos alimentados), mientras que el Tipo 4 incluye Clase 7 (hasta 62W para dispositivos alimentados) y Clase 8 (hasta 73W para dispositivos alimentados).

Entonces, ¿por qué tenemos estas clasificaciones? El sistema de clasificación existe para negociar las necesidades de energía y administrar el presupuesto del equipo de suministro de energía de manera más efectiva. Por ejemplo, si el equipo de fuente de alimentación es clase 6 pero el dispositivo alimentado es solo de clase 5, el sistema se clasifica como clase 5 y el equipo de fuente de alimentación puede establecer la potencia de salida máxima de acuerdo con los requisitos del dispositivo, en lugar de emitir más potencia de la necesaria.

Aunque algunos técnicos confían en consultar la información de LLDP para rastrear qué dispositivos están consumiendo energía y cuánto, la buena noticia es que la mayoría de las personas no necesitan preocuparse por la clasificación, lo que realmente necesita saber es la potencia requerida por el dispositivo para elegir el equipo de suministro de energía correcto para garantizar que se cumpla la demanda. Si sus dispositivos alimentados tienen una amplia gama de necesidades de potencia (lo cual es normal, como en el mismo entorno, puede haber un reloj de pared Poe que requiere menos de 4W y un televisor POE que requiere 70W, etc.), no necesita preocuparse porque los tipos de POE son compatibles con versiones anteriores.

7. Cálculo de potencia del sistema de suministro de alimentación de POE yCómo aumentar la energía sobre el rendimiento de Ethernet.

La potencia total de un interruptor POE es un indicador muy importante, directamente relacionado con cuántas cámaras puede admitir. Tomando un interruptor de POE de puerto 24- con una fuente de alimentación de 400W como ejemplo, la potencia utilizable total del Switch Poe es de alrededor de 370 W después de tener en cuenta las pérdidas. El consumo de energía total del interruptor es igual a la suma de la potencia máxima utilizada por todos los dispositivos más pérdidas de línea.

Bajo el estándar IEEE 802.3AF, puede suministrar completamente 24 puertos (370/15. 4=24), lo que significa que puede alimentar simultáneamente 24 cámaras, es decir, fuente de alimentación de carga completa. Sin embargo, si se calcula en función de la fuente de alimentación máxima de puerto única del estándar IEEE 802.3at de 30W, solo puede suministrar 12 puertos simultáneamente (370/30=12). Esto aún no considera la pérdida de línea. En uso práctico, muchas cámaras de red ordinarias tienen un consumo de energía máximo más bajo, generalmente no excede los 15W. Si cada puerto POE reserva la potencia de la fuente de alimentación de acuerdo con la potencia máxima (por ejemplo, 30W), algunos puertos pueden no usar la potencia de POE, mientras que otros pueden no obtener suficiente energía. Por ejemplo, algunos interruptores de POE admiten la gestión de energía dinámica para evitar esta situación. Al comprar un interruptor POE, asegúrese de que admita la gestión de energía dinámica, por lo que cada puerto solo asigna la potencia realmente utilizada, lo que utiliza de manera más eficiente la capacidad de la fuente de alimentación del interruptor PoE.