PoE, PoE+ и PoE++: ключевые различия стандартов питания

Представьте: Вы проектируете видеонаблюдение на складе. 48 камер, половина из них — поворотные PTZ с обогревом. Электрик выставляет счёт за прокладку силовых линий к каждой точке, и сумма в смете напоминает бюджет небольшого стартапа. А ведь можно было просто воткнуть патч-корд — и камера получила бы питание прямо по витой паре. Технология Power over Ethernet (PoE) решает именно эту задачу, но за 20 лет она обросла тремя стандартами, и выбрать между 802.3af, 802.3at и 802.3bt бывает непросто. Разберёмся, чем они отличаются и когда какой нужен.

Три поколения одной идеи

Питание через Ethernet — не маркетинговая уловка, а инженерный стандарт IEEE. Их три, и каждый следующий появился потому, что устройствам банально не хватало ватт.

IEEE 802.3af (PoE) — дебютировал в 2003 году. Источник питания (PSE — Power Sourcing Equipment) отдаёт до 15,4 Вт на порт, но по дороге часть энергии превращается в тепло. До устройства (PD — Powered Device) доходит около 12,95 Вт. Этого хватает для VoIP-телефона или простой фиксированной IP-камеры. Питание идёт по двум парам кабеля — оставшиеся две используются для данных (в случае 100 Мбит/с).

IEEE 802.3at (PoE+) — ратифицирован в 2009 году. Мощность на PSE выросла до 30 Вт, на устройстве — до 25,5 Вт. Этого уже достаточно для точки доступа Wi-Fi 5, камеры с ИК-подсветкой или биометрического считывателя. Питание по-прежнему передаётся по двум парам.

IEEE 802.3bt (PoE++) — утверждён в 2018 году. Здесь инженеры IEEE задействовали все четыре пары кабеля (отсюда второе название — 4PPoE). Стандарт разделён на два типа: Type 3 отдаёт до 60 Вт (на PD — до 51 Вт), Type 4 — до 90 Вт на PSE (до 71,3 Вт на устройстве). При кратковременных пиках Type 4 может выдать до 100 Вт, но не дольше 4 секунд — ограничение класса LPS (Limited Power Source).

Сравнительная таблица стандартов

Цифры — лучший аргумент. Вот все три поколения рядом:

Разница между мощностью PSE и PD — это потери в кабеле. Чем длиннее линия и тоньше жила, тем ощутимее нагрев. На 100-метровом кабеле Cat 5e потери могут съесть до 25% энергии.

Классы устройств: зачем их восемь

Когда коммутатор включает порт, он не начинает сразу качать все 90 Вт — это убило бы любое маломощное устройство. PSE сначала подаёт тестовое напряжение (2,7–10,1 В) и замеряет сопротивление. Если на том конце провода обнаружен корректный PD (номинал 25 кОм), начинается фаза классификации: устройство сообщает, сколько ему нужно энергии.

Классы от 0 до 3 работают с оригинальным PoE, класс 4 добавлен в PoE+, классы 5–6 — в PoE++ Type 3, классы 7–8 — в Type 4. Коммутатор определяет класс устройства и выделяет ровно столько мощности, сколько запрошено. Это критично для расчёта бюджета мощности: 48-портовый коммутатор с бюджетом 740 Вт не сможет выдать по 30 Вт на каждый порт одновременно (30 × 48 = 1440 Вт). Реальное потребление зависит от того, какие устройства подключены и в каких классах они работают.

Кабельная инфраструктура и потери мощности

Выбор кабеля для PoE — не вопрос перфекционизма. Это вопрос физики. Каждый метр медного проводника обладает сопротивлением, и чем тоньше жила, тем оно выше. При передаче тока по четырём парам (как в 802.3bt) нагрузка распределяется равномернее, потери падают — но требования к кабелю растут.

Cat 5e — минимум для PoE++. Этот кабель обеспечит питание и гигабитную передачу данных на стандартных 100 метрах. Cat 6a — рекомендация для линий с высокой плотностью укладки и для скоростей 10GBase-T. Его жила толще (23 AWG против 24 AWG у Cat 5e), а значит, сопротивление ниже и тепловыделение меньше. В серверных, где кабельные пучки плотно уложены в лотки, нагрев от PoE — не теоретическая проблема, а причина деградации сигнала. При плотной укладке температура внутри пучка из 100 кабелей с PoE++ может вырасти на 10–15 °C — достаточно, чтобы увеличить затухание сигнала и вызвать ошибки на канальном уровне. Именно поэтому требования к серверным помещениям включают нормы по вентиляции кабельных трасс и допустимой плотности укладки.

Ещё один нюанс: при использовании 4PPoE (все четыре пары под питанием) кабель не может работать с некоторыми устаревшими схемами заземления. Если Вы модернизируете сеть, проверьте совместимость патч-панелей и разъёмов — они должны поддерживать токи до 960 мА на пару.

Бюджет мощности PoE-коммутатора: считаем правильно

Покупка poe коммутатора — процесс, в котором маркетинговые цифры на коробке и реальность расходятся сильнее всего. Производитель пишет «48 портов PoE+, бюджет 740 Вт» — и формально не врёт. Но если Вы подключите 48 точек доступа Wi-Fi 6 с потреблением 25 Вт каждая, Вам потребуется 1200 Вт. Коммутатор просто не потянет — часть портов останется без питания.

Формула расчёта проста, но часто её игнорируют:

Суммарное потребление PD ≤ Бюджет мощности коммутатора

Пример: Вам нужно запитать 10 фиксированных камер (класс 2, ~7 Вт каждая) и 4 PTZ-камеры с обогревом (класс 4, ~25 Вт каждая). Итого: (10 × 7) + (4 × 25) = 170 Вт. Коммутатор с бюджетом 250 Вт справится, и ещё останется запас ~30% на будущее расширение.

Профессиональная рекомендация — оставлять 20–30% запаса мощности. И обязательно учитывать пиковое потребление: PTZ-камера с обогревателем при старте в мороз может кратковременно потреблять вдвое от номинала.

Обратная совместимость и миграция

Все три стандарта обратно совместимы — и это одна из причин, почему технология так хорошо прижилась. Коммутатор PoE++ спокойно запитает старый VoIP-телефон стандарта 802.3af: PSE определит класс устройства и выдаст ровно столько, сколько нужно.

Обратная ситуация работает хуже. Если подключить PoE++ камеру к коммутатору PoE+, произойдёт «power demotion» — устройство снизит потребление до доступного уровня. Камера включится, но часть функций (PTZ-моторика, обогрев, ИК-подсветка) может оказаться недоступна. Устройство просто не получит достаточно энергии для всех компонентов.

Что из этого следует? При миграции сети можно менять оборудование постепенно. Начните с коммутаторов — замена PSE на PoE++ даст запас мощности для всех существующих устройств и откроет возможность подключать новые, прожорливые PD. Конечные устройства можно менять по мере необходимости, не трогая всю инфраструктуру разом.

Приоритетное питание в PoE++

Одна из функций, которую принёс стандарт 802.3bt, — приоритизация портов. PSE может распределять энергию не поровну, а с учётом приоритетов: критичные устройства (контроль доступа, аварийное освещение) получают питание первыми, а менее значимые (IP-телефон в переговорке) — по остаточному принципу.

Это работает так: когда суммарное потребление подключённых PD приближается к бюджету коммутатора, PSE отключает порты с низким приоритетом, чтобы сохранить питание для портов с высоким. Для дата-центров и объектов с критической инфраструктурой это не просто удобство, а требование непрерывности. Настраивается приоритизация через CLI или веб-интерфейс коммутатора — каждому порту присваивается уровень (low, medium, high, critical). Грамотная настройка приоритетов на этапе проектирования экономит часы разбирательств, когда в неподходящий момент «отваливается» камера на въезде или считыватель СКУД на проходной.

Какие устройства какой стандарт требуют

Теория — это прекрасно, но давайте посмотрим, какие устройства к какому поколению PoE относятся:

Wi-Fi 7 — один из главных драйверов перехода на PoE++. Точки доступа с поддержкой 320 МГц каналов и технологии MLO потребляют заметно больше предшественников, и 25,5 Вт стандарта PoE+ им уже недостаточно.

Экономика и ROI

Зачем вообще тянуть питание по Ethernet, если можно просто подвести розетку? Ответ — деньги и время. Прокладка отдельной силовой линии к каждой камере или точке доступа требует работы лицензированного электрика, проектной документации, согласований. По отраслевым оценкам, отказ от выделенных линий электропитания при развёртывании сети с PoE снижает расходы на инфраструктуру на 30–50%.

Добавьте к этому централизованное управление питанием. Коммутатор с PoE позволяет удалённо перезагрузить зависшую камеру — просто отключив и включив порт через веб-интерфейс. Нет необходимости отправлять техника на крышу парковки в три часа ночи.

Ещё один фактор — масштабируемость. Нужна новая точка доступа? Протяните один кабель, подключите — и устройство получит и данные, и питание. Никаких дополнительных блоков питания, адаптеров, удлинителей. А при использовании PoE-инжекторов (midspan-устройств) можно добавить питание к существующей сети без замены коммутатора: инжектор ставится между обычным свитчом и PD, подавая питание в неиспользуемые пары кабеля.

Что впереди

Развитие PoE идёт параллельно с ростом потребления конечных устройств. Точки доступа для 5G Small Cell, edge-серверы для обработки данных на периферии, интеллектуальные LED-системы с управлением по сети — всё это потенциальные потребители 60–90 Вт питания через Ethernet.

Набирает популярность и Multi-Gigabit Ethernet (2.5G, 5G, 10GBase-T) — стандарт 802.3bt изначально спроектирован с поддержкой этих скоростей, что делает его основой для сетевой инфраструктуры ближайших лет. А с ростом числа IoT-устройств спрос на питание через ethernet будет только расти: подключённые датчики, контроллеры, системы автоматизации зданий — всё это работает эффективнее, когда один кабель решает две задачи. Отдельная история — edge-вычисления: небольшие серверы прямо на площадке, которые обрабатывают данные локально без отправки в облако. Запитать такой узел через PoE++ — значит упростить его размещение в любой точке здания, где есть сетевая розетка.

Параллельно IEEE работает над стандартом 802.3cg (10Base-T1S) — однопарный Ethernet для промышленного IoT с передачей данных и питания по одной витой паре. Это расширит применение PoE в сценариях, где прокладка четырёхпарного кабеля избыточна или невозможна.

Выбирая между 802.3af, 802.3at и 802.3bt при покупке poe коммутатора, отталкивайтесь не от текущих потребностей, а от тех, которые появятся через 3–5 лет. Разница в цене коммутатора PoE+ и PoE++ — 15–30%. Разница в стоимости замены всей инфраструктуры через пару лет — совсем другой порядок цифр.