Технология Power over Ethernet (PoE)

Что такое Power over Ethernet (PoE)? 

Power over Ethernet (PoE) — это технология, которая позволяет передавать электрическое питание и данные по одному стандартному сетевому кабелю (витой паре) .

Применительно к видеонаблюдению это означает, что для камеры достаточно проложить всего один кабель Ethernet (например, Cat5e, Cat6), который одновременно обеспечит её питанием и соединит с видеорегистратором (NVR) для передачи видео. Это избавляет от необходимости прокладывать отдельный электрический кабель и устанавливать розетки вблизи каждой камеры.

Как работает PoE в системах видеонаблюдения?

Для работы технологии требуется два типа оборудования:

• Источник питания (PSE, Power Sourcing Equipment): это устройство, которое подаёт питание в сетевой кабель. Им может быть PoE-коммутатор (свитч), PoE-видеорегистратор (NVR) со встроенным коммутатором или отдельный PoE-инжектор.
• Потребляющее устройство (PD, Powered Device): это устройство, которое получает питание по кабелю. В нашем случае — это PoE-камера.

Технология обладает встроенной защитой: источник питания (PSE) сначала "опрашивает" подключенное устройство, проверяя, поддерживает ли оно PoE. Только после этого подаётся питание, что предотвращает повреждение техники, не рассчитанной на такой тип питания.

Стандарты и классификация PoE

Чтобы правильно подобрать оборудование, важно понимать стандарты PoE, которые определяют количество передаваемой мощности.

Преимущества и недостатки PoE-камер

✅ Преимущества

• Простота установки и экономия: Один кабель вместо двух значительно упрощает монтаж и снижает затраты.
• Гибкость и безопасность: Камеры можно установить в любом месте, даже там, где нет розетки. Технология использует низкое напряжение, что безопасно.
• Надёжность: В отличие от Wi-Fi-камер, на проводное соединение не влияют помехи от других беспроводных устройств или стены, что обеспечивает стабильный сигнал и видео без обрывов.
• Централизованное управление питанием: Всё питание системы можно резервировать с помощью одного источника бесперебойного питания (ИБП), подключенного к коммутатору или NVR. Это гарантирует работу камер даже при отключении электричества.
• Высокое качество видео: Проводное соединение легко поддерживает передачу видео в высоком разрешении.
• Масштабирование системы: Для добавления камеры не нужно проводить отельную линию как в аналоговом видеонаблюдении, достаточно подключить в свободное гнездо коммутатора , или добавить коммутатор в сеть ближе  к новой камере.

❌ Недостатки

• Ограничение по длине кабеля: Максимальная длина Ethernet-кабеля между устройством составляет 100 метров. Для больших расстояний требуются дополнительные усилители (экстендеры) или промежуточные коммутаторы, что увеличивает сложность и стоимость системы.
• Более высокая начальная стоимость: PoE-коммутаторы или NVR со встроенным PoE дороже, чем обычные сетевые устройства. Кроме того, если вы используете отдельные инжекторы для каждой камеры, система из нескольких камер может оказаться дороже и менее аккуратной из-за необходимости в дополнительных розетках и блоках питания.
• Ограничение общей мощности коммутатора: Каждый PoE-коммутатор имеет лимит общей мощности (бюджет мощности), которую он может отдать на все порты одновременно. Например, коммутатор с бюджетом в 150 Вт не сможет полноценно запитать все 8 портов, если на них установлены мощные камеры с подогревом. Это требует тщательного расчёта на этапе проектирования.
• Совместимость оборудования: Несмотря на стандарты, иногда возникают проблемы совместимости между камерами (PD) одного производителя и коммутаторами (PSE) другого.
• Сложность монтажа  и настройки для не специалиста.

Расчет общего необходимого питания

   На данный момент для технологии PoE существует 4 стандарта:

- Стандарт 802.3af обеспечивает постоянный ток до 400 мА при номинальном напряжении 48 В по двум парам проводников в четырехпарном кабеле. Он поддерживает два режима работы: метод A и метод B, которые различаются тем, какие провода используются для подачи питания.

Метод A - подразумевает подачу питания по проводам 1,2,3,6 в коннекторе.

Метод B - подразумевает подачу питания по проводам 4,5,7,8 в коннекторе.

Работа камеры может быть осуществлена в обоих режимах, однако подача питания по всем восьми жилам кабеля не поддерживается данным стандартом.

Таблица распиновки коннектора RJ-45 по жилам стандарта PoE 802.3af для сетей 100 и 1000Мбит\с.:

- Стандарт 802.3at, также известный как PoE+, отличается от 802.3af тем, что он способен передавать до 30 Вт мощности и может подавать питание по всем восьми проводам кабеля. Однако, его использование не рекомендуется стандартом, так как это может привести к перегреву и повреждению оборудования. Стандарт 802.3at обратно совместим с 802.3af, что означает, что устройства, поддерживающие PoE+, могут работать с устройствами, поддерживающими только PoE.

- Hi PoE, также известный как Ultra PoE или PoE++, является неофициальным стандартом, который позволяет передавать до 60 Вт мощности по всем восьми проводникам кабеля. Он обратно совместим со стандартами 802.3af и 802.3at и представляет собой расширение этих стандартов, позволяющее подавать питание по всем жилам кабеля.

- Стандарт 802.3bt является официальным стандартом, который позволяет передавать мощность от 45 Вт до 90 Вт по восьми проводникам в кабеле. Этот стандарт обратно совместим с предыдущими стандартами PoE и предоставляет возможность подачи питания по всем жилам кабеля, что позволяет использовать более мощные устройства без риска повреждения оборудования.

Чтобы рассчитать общую потребляемую мощность всех устройств, подключенных к коммутатору, нужно знать мощность каждого устройства и количество портов коммутатора. Сумма всех этих значений должна быть меньше мощности PoE коммутатора, которая указана в его характеристиках.

PoE имеет девять классов, каждый из которых имеет свои параметры мощности и тока. В видеонаблюдении обычно используются официальные классы с 0 по 4 и неформальный Hi PoE.

Описание классов приведены в таблице ниже (HI PoE здесь нет, т.к. он не является официальным стандартом):

Нюансы использования:

1. Технология PoE работает только с полностью медным кабелем и несовместима с кабелем с медным покрытием. Для передачи данных подходит любой кабель, но для PoE необходим именно медный, так как в этом случае данные передаются по поверхности проводника, а ток – через сердцевину. Стальные и алюминиевые проводники хуже проводят ток, поэтому он не доходит до устройства.
2. Класс PoE определяется аппаратной частью и не может быть изменен прошивкой. Он определяется по сопротивлению специального резистора, установленного на плате питания устройства. При подключении устройства к порту PoE, порт отправляет сигнал на устройство. Если устройство отвечает необходимым сопротивлением, то класс устройства определяется и соответствующее напряжение подается на него.