Эксперты в подборе IT-оборудования
PoE (Power over Ethernet, «питание по Ethernet») - передача электропитания по той же витой паре, что несёт данные. Одна линия вместо двух: камера, точка доступа или IP-телефон получают и сеть, и питание из единственного патч-корда. Стандартов три - 802.3af (PoE, до 15,4 Вт), 802.3at (PoE+, до 30 Вт) и 802.3bt (PoE++, до 90 Вт), и различаются они мощностью и числом задействованных пар.
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 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.
Чтобы схема работала, нужны две стороны. PSE (Power Sourcing Equipment) - источник питания: PoE-коммутатор или инжектор. PD (Powered Device) - потребитель: камера, точка доступа, телефон, датчик.
Питание PSE подаёт не вслепую. Сначала он проверяет, что на другом конце действительно PoE-устройство: подаёт низкое тестовое напряжение и смотрит сопротивление. Корректный PD отвечает номиналом около 25 кОм. Только после этого начинается классификация, и порт получает напряжение. Поэтому воткнуть в PoE-порт обычный ноутбук или принтер безопасно - они просто не пройдут проверку, и питание на порт не пойдёт.
Дальность та же, что у обычного Ethernet, - 100 метров на линию. Напряжение в зависимости от стандарта лежит в диапазоне 44-57 вольт.
Отдельно стоит развести два похожих названия. PoE - это питание по сетевому кабелю. Powerline (PLC) - обратная история: передача данных по бытовой электропроводке. Задачи противоположные, и оборудование несовместимо.
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 выйти за эти рамки, но регламент жёсткий: не выше 99,9 Вт и не дольше 4 секунд - иначе источник перестанет соответствовать классу LPS (Limited Power Source).
Цифры - лучший аргумент. Вот все три поколения рядом:
| Параметр | 802.3af (PoE) | 802.3at (PoE+) | 802.3bt Type 3 (PoE++) | 802.3bt Type 4 (PoE++) |
|---|---|---|---|---|
| Год принятия | 2003 | 2009 | 2018 | 2018 |
| Макс. мощность PSE | 15,4 Вт | 30 Вт | 60 Вт | 90 Вт |
| Мощность на устройстве (PD) | 12,95 Вт | 25,5 Вт | 51 Вт | 71,3 Вт |
| Используемые пары | 2 | 2 | 4 | 4 |
| Ток на пару | до 350 мА | до 600 мА | до 600 мА | до 960 мА |
| Напряжение | 44-57 В | 50-57 В | 50-57 В | 52-57 В |
| Классы устройств | 0-3 | 0-4 | 0-6 | 0-8 |
| Мин. категория кабеля | Cat 3 | Cat 5 | Cat 5e | Cat 5e |
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.
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.
Если камера не включается через PoE - проверьте класс совместимости. Коммутатор 802.3af физически не отдаст больше 15,4 Вт, даже если PD просит 30.
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.
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 питание